基于双层纳米硅结构的非挥发性浮栅存储器及制备方法

摘要

基于双层纳米硅结构的半导体非挥发性浮栅存储器，以p型硅(电阻率为1-10Ω·cm)作为衬底(20)，源漏极(22、28)在衬底的两侧，在衬底上先设有第一层隧穿介质层形成的SiO₂层(23)，厚度为1-2nm或SiNx层，厚度为3-5nm；然后是第一纳米Si层(24)，晶粒尺寸为2-7nm；衬底上第二层隧穿介质层亦为SiO₂层(26)，厚度为1-2nm或SiNx层，厚度为3-5nm；然后是第二纳米Si层，晶粒尺寸为2-7nm；第二纳米Si层上淀积形成控制氮化硅介质层，厚度为8-20nm；氧化硅或氮化硅介质层上是多晶硅栅。

主权项

1、基于双层纳米硅结构的半导体非挥发性浮栅存储器的制备方法：采用与微电子工艺相兼容的制备工艺；其特征是在PECVD系统中在p型硅衬底上隧穿介质层形成的SiO2层上用逐层生长和刻蚀方法直接形成纳米硅层，或先生长非晶硅层然后用热退火的方法形成纳米硅层；逐层生长和刻蚀的方法是：先通过SiH4淀积非晶硅层，后用H2等离子体刻蚀，如此重复2-10个周期后便形成纳米硅层，最后在900℃条件下于氮气氛围中退火30分钟以改善纳米硅层质量；或在PECVD系统中先生长非晶硅层然后用热退火的方法形成纳米硅层，所述热退火形成纳米硅层的方法是：用准静态退火方法，1100℃条件下于氮气氛围中保持1个小时；或采用瞬态热退火与常规热退火相结合方法：即在氮气氛围中，以100℃/s的步长将温度升至800-1000℃后保持50-150s，降温后，再以10℃/min的步长将温度升至1000℃或1100℃后保持1小时。