发明名称 快闪记忆体元件及其制造方法、及电介质膜之形成方法
摘要 本发明提供一种快闪记忆体的制造方法,其系藉由微波激励,在Kr与氧化气体或氮化气体构成的混合气体中形成高密度电浆,再以随电浆形成之原子状氧O*或氮化氢基 NH*,氮化或氧化多晶矽电极表面。此外,揭示藉由相关电浆处理,在多晶矽膜上形成氧化膜及氮化膜的方法。
申请公布号 TW498544 申请公布日期 2002.08.11
申请号 TW090106022 申请日期 2001.03.13
申请人 大见忠弘 发明人 大见忠弘;须川 成利
分类号 H01L27/115 主分类号 H01L27/115
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种快闪记忆体元件,具有:矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,其特征在于,上述绝缘膜至少具有各含一层矽氧化膜及矽氮化膜的叠层构造,上述矽氧化膜的至少一部分含有1010cm-2以上面密度的Kr。2.如申请专利范围第1项之快闪记忆体元件,其中上述第一电极表面含有多晶矽,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氮化膜、第一矽氧化膜、第二矽氮化膜及第二矽氧化膜。3.如申请专利范围第1项之快闪记忆体元件,其中上述第一电极表面含有多晶矽,上述电极间绝缘膜包含矽氧化膜、矽氮化膜及矽氧化膜三层。4.如申请专利范围第1项之快闪记忆体元件,其中上述第一电极表面含有多晶矽,上述电极间绝缘膜包含第一矽氮化膜及第二矽氧化膜两层。5.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜至少具有各含一层矽氧化膜及矽氮化膜的叠层构造,且上述矽氧化膜系将含氧气体及氪气为主体之气体导入处理室中,藉由微波激励上述处理室中的电浆来形成。6.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氮化膜、第一矽氧化膜、第二矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第一及第二矽氧化膜系将含氧气体及氪气为主体之气体导入处理室中,藉由微波激励上述处理室中的电浆来形成。7.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氧化膜、第一矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第一及第二矽氧化膜系将含氧气体及氪气为主体之气体导入处理室中,藉由微波激励上述处理室中的电浆来形成。8.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有两层构造,其系依次叠层矽氧化膜及矽氮化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述矽氧化膜系将含氧气体及氪气为主体之气体导入处理室中,藉由微波激励上述处理室中的电浆来形成。9.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜至少具有各含一层矽氧化膜及矽氮化膜的叠层构造,且上述矽氧化膜系将藉由CVD法堆积之矽氧化膜暴露在含氧气体与以氪气为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的原子状氧O*来形成。10.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氮化膜、第一矽氧化膜、第二矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第一及第二矽氧化膜系将藉由CVD法堆积之矽氧化膜暴露在含氧气体与以氪气为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的原子状氧O*来形成。11.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氧化膜、第一矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第二矽氧化膜系将藉由CVD法堆积之矽氧化膜暴露在含氧气体与以氪气为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的原子状氧O*来形成。12.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜至少具有各含一层矽氧化膜及矽氮化膜的叠层构造,且上述矽氮化膜系将NH3气体或含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体之气体导入处理室中,以微波激励上述处理室中之电浆来形成。13.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氮化膜、第一矽氧化膜、第二矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第一及第二矽氮化膜系将NH3气体或含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体之气体导入处理室中,以微波激励上述处理室中之电浆来形成。14.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氧化膜、第一矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述矽氮化膜系将NH3气体或含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体之气体导入处理室中,以微波激励上述处理室中之电浆来形成。15.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有两层构造,其系依次叠层矽氧化膜及矽氮化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述矽氮化膜系将NH3气体或含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体之气体导入处理室中,以微波激励上述处理室中之电浆来形成。16.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜至少具有各含一层矽氧化膜及矽氮化膜的叠层构造,且上述矽氮化膜系将藉由CVD法堆积之矽氮化膜暴露在含NH3气体或以含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的氮化氢基NH*来形成。17.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氮化膜、第一矽氧化膜、第二矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述第一及第二矽氮化膜系分别将藉由CVD法堆积之矽氮化膜暴露在含NH3气体或以含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的氮化氢基NH*来形成。18.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有叠层构造,其系依次叠层第一矽氧化膜、第一矽氮化膜及第二矽氧化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述矽氮化膜系将藉由CVD法堆积之矽氮化膜暴露在含NH3气体或以含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆所形成的氮化氢基NH*来形成。19.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间绝缘膜而形成在上述第一电极上,上述电极间绝缘膜具有两层构造,其系依次叠层矽氧化膜及矽氮化膜,上述第一电极表面系以多晶矽形成,且上述矽氮化膜系将藉由CVD法堆积之矽氮化膜暴露在含NH3气体或以含N2及H2气体与Ar或以Kr气体为主体气体之混合气体中,以微波激励电浆形成的氮化氢基NH*来形成。20.一种快闪记忆体元件的制造方法,其其特征为具有矽基板;第一电极,其系包含多晶矽,经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间氧化膜而形成在上述第一电极上,且上述电极间氧化膜系以堆积步骤形成,其系在上述矽基板上堆积多晶矽膜作为上述第一电极;及藉由将上述多晶矽膜的表面暴露在含氧气与以Kr气体为主体之惰性气体的混合气体中,以微波激励电浆形成的原子状氧*来形成。21.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系包含多晶矽,经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间氮化膜而形成在上述第一电极上,且上述电极间氮化膜系以堆积步骤形成,其系在上述矽基板上堆积多晶矽膜作为上述第一电极;及藉由将上述多晶矽膜的表面暴露在含氮气及氢气与以Kr气体为主体之惰性气体的混合气体中,以微波激励电浆形成的氮化氢基NH*来形成。22.一种快闪记忆体元件的制造方法,其特征为具有矽基板;第一电极,其系包含多晶矽,经由绝缘膜形成在上述矽基板上;及第二电极,其系夹住电极间氧氮化膜而形成在上述第一电极上,且上述电极间氧氮化膜系以堆积步骤形成,其系在上述矽基板上堆积多晶矽膜作为上述第一电极;及转换步骤形成,其系藉由将上述多晶矽层暴露在以Ar或Kr为主之惰性气体与含氧及氮气之混合气体,以微波激励形成的电浆中,转换上述多晶矽膜表面成矽氧氮化膜。23.一种矽氧化膜的形成方法,其特征为具有以下步骤:堆积步骤,其系在基板上堆积多晶矽膜;及形成步骤,其系藉由将上述多晶矽膜的表面暴露在含氧气体与以Kr气体为主体之惰性气体之混合气体中,以微波激励电浆形成原子状氧O*,在上述多晶矽膜的表面上形成矽氧化膜。24.如申请专利范围第23项之矽氧化膜的形成方法,其中上述混合气体为氧气与以Kr气体为主体之惰性气体的混合,该混合比例为氧气3%,惰性气体97%。25.如申请专利范围第23项之矽氧化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10l2cm-3以上的电子密度。26.如申请专利范围第23项之矽氧化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。27.一种矽氮化膜的形成方法,其特征为具有以下步骤:堆积步骤,其系在基板上堆积多晶矽膜;及形成步骤,其系藉由将上述多晶矽膜的表面暴露在含氮及氢成分元素气体与以Ar或Kr气体为主体之惰性气体的混合气体中,以微波激励电浆形成的氮化氢基NH*,在上述多晶矽膜的表面上形成氮化膜。28.如申请专利范围第27项之矽氮化膜的形成方法,其中上述含氮与氢的气体为NH3气体。29.如申请专利范围第27项之矽氮化膜的形成方法,其中上述混合气体为NH3气体与以Ar或Kr气体为主体之惰性气体的混合,其混合比例为NH3气体2%,惰性气体98%。30.如申请专利范围第27项之矽氮化膜的形成方法,其中上述含氮与氢的气体为N2气体与H2气体之混合者。31.如申请专利范围第27项之矽氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有1012cm-3以上的电子密度。32.如申请专利范围第27项之矽氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。33.一种矽氧氮化膜的形成方法,其特征为具有以下步骤:堆积步骤,其系在基板上堆积多晶矽膜;及转换步骤,其系藉由将上述多晶矽层暴露在以Ar或Kr气体为主体之惰性气体与含氧成分元素气体与含氮成分元素气体之混合气体中,以微波激励形成的电浆中,转换上述多晶矽膜的表面成矽氧氮化膜。34.如申请专利范围第33项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述含氮的气体为NH3气体。35.如申请专利范围第33项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述混合气体为以Ar或Kr气体为主体之惰性气体与氧及NH3气体之混合气体,其混合比例为,上述惰性气体96.5%,氧气3%,及NH3气体0.5%。36.如申请专利范围第33项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述含氮的气体为N2气体与H2气体的混合气体。37.如申请专利范围第33项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有1012cm-3以上的电子密度。38.如申请专利范围第33项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。39.一种矽氧化膜的形成方法,其特征为形成在多晶矽膜上,包含下列步骤:电浆形成步骤,具备处理容器,簇射板,其系含有许多开口部,其系在上述处理容器的一部分与被处理基板平行延伸,向上述被处理基板供应电浆气体者,及微波放射天线,其系经由上述簇射板照射微波至处理容器内,自上述簇射板供应Kr为主之惰性气体与含氧的气体至上述处理容器中,且经由上述簇射板,自上述微波放射天线供应微波至上述处理容器中,在上述处理容器中形成含原子状氧O*的电浆;及矽氧化膜形成步骤,其系在上述处理容器中,以上述电浆令形成于基板上之多晶矽膜的表面氧化。40.如申请专利范围第39项之矽氧化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有1012cm-3以上的电子密度。41.如申请专利范围第39项之矽氧化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。42.一种矽氮化膜的形成方法,其特征为形成在多晶矽膜上,包含下列步骤:电浆形成步骤,具备处理容器;簇射板,其系含具有许多开口部,其系在上述处理容器的一部分与被处理基板平行延伸,向上述被处理基板供应电浆气体者,及微波放射天线,其系经由上述簇射板照射微波至处理容器内,自上述簇射板供应Ar或Kr为主之气体与含氮气与氢气的气体至上述处理容器中,且经由上述簇射板,自上述微波放射天线供应微波至上述处理容器中,在上述处理容器中形成含氮化氢基NH*的电浆;及矽氮化膜形成步骤,其系在上述处理容器中,以上述电浆令形成于基板上之多晶矽膜的表面氮化。43.如申请专利范围第42项之矽氮化膜的形成方法,其中上述含氮与氢的气体为NH3气体。44.如申请专利范围第42项之矽氮化膜的形成方法,其中上述含氮与氢的气体为N2气体与H2气体的混合气体。45.如申请专利范围第42项之矽氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有1012cm-3以上的电子密度。46.如申请专利范围第42项之矽氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。47.一种矽氧氮化膜的形成方法,其特征为形成在多晶矽膜上,包含下列步骤:电浆形成步骤,具备处理容器;簇射板,其系含有许多开口部,其系在上述处理容器的一部分与被处理基板平行延伸,向上述被处理基板供应电浆气体者;及微波放射天线,其系经由上述簇射板照射微波至处理容器内,自上述簇射板供应Ar或Kr为主之惰性气体与含氧成分元素气体与含氮成分元素气体至上述处理容器中,且经由上述簇射板,自上述微波放射天线供应微波至上述处理容器中,在上述处理容器中形成含原子状氧O*及氮化氢基NH*的电浆;及矽氧氮化膜形成步骤,其系在上述处理容器中,以上述电浆令形成于基板上之多晶矽膜的表面氧氮化。48.如申请专利范围第47项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述含氮的气体为NH3气体。49.如申请专利范围第47项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述含氮的气体为N2气体与H2气体之混合者。50.如申请专利范围第47项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有1012cm-3以上的电子密度。51.如申请专利范围第47项之矽氧氮化膜的形成方法,其中上述电浆在上述多晶矽膜的表面具有10V以下的电浆电位。图式简单说明:图1为先前之快闪记忆体元件剖面构造的概略剖面构造图;图2为使用辐射线隙缝天线之电浆装置的概念图;图3为以本发明第一种实施例形成之氧化膜,其氧化膜厚与处理室内气压的关系图;图4为以本发明第一种实施例形成之氧化膜,其氧化膜厚与氧化时间的关系图;图5为以本发明第一种实施例形成之矽氧化膜中之Kr密度在深度方向的分布图;图6系显示以本发明第一种实施例形成之矽氧化膜的界面等级密度;图7为以本发明第一种实施例形成之矽氧化膜中之界面等级密度与耐绝缘压的关系图;图8A,8B为以本发明第一种实施例形成之矽氧化膜中之界面等级密度及耐绝缘压与处理室内总压的关系图;图9为以本发明第二种实施例形成之氮化膜,其氮化膜厚与处理室内气压的关系图;图10为以本发明第二种实施例形成之矽氮化膜的电流电压特性图;图11A,11B为以本发明第三种实施例形成之多晶矽膜的氧化处理、氮化处理及氧氮化处理图;图12为以本发明第三种实施例形成之多晶矽膜的氧化处理中,所获得之氧化膜厚与氧化时间的关系图;图13A~13C为对本发明第三种实施例形成之多晶矽膜进行氧化处理时的表面状态变化图;图14A,14B为热氧化处理多晶矽膜时的表面状态变化图;图15A,15B为以本发明第三种实施例形成之多晶矽膜经穿透型电子显微镜显示的图像;图16~17为以本发明第三种实施例形成之多晶矽膜上所形成之氧化膜的电力特性与热氧化膜的比较图;图18为以本发明第四种实施例形成之快闪记忆体元件的剖面构造图;图19为以本发明第五种实施例形成之快闪记忆体元件的剖面构造图;图20~23为以本发明第五种实施例形成之快闪记忆体元件的制造步骤图;图24为以本发明第六种实施例形成之快闪记忆体元件的剖面构造图;图25为以本发明第七种实施例形成之快闪记忆体元件的剖面构造图;
地址 日本
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