專利名稱：具有阻擋絕緣層的電荷捕獲存儲裝置及其制造方法
具有阻擋絕緣層的電荷捕獲存儲裝置及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域示例實施例涉及一種具有阻擋絕緣層的電荷捕獲存儲裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的SONOS存儲裝置可包括形成為隧穿絕緣層的第一氧化硅(Si02) 層，其中，第一氧化硅層的兩端在源區(qū)和漏區(qū)之間的半導(dǎo)體基底(例如，溝 道區(qū))上接觸源區(qū)和漏區(qū)。第一氧化硅層可以使電荷隧穿。氮化硅(Si3N4) 層可形成在第一氧化硅層上，用作電荷捕獲層。氮化硅層可存儲數(shù)據(jù)并捕獲 已經(jīng)穿過第一氧化硅層的電荷。第二氧化硅層可以形成在氮化硅層上，以阻 擋向上穿過氮化硅層的電荷。柵電極可形成在第二氧化硅層上。因此，在傳統(tǒng)的SONOS存儲裝置中，氮化硅層和氧化硅層的介電常數(shù) 會較低，且氮化硅層中的捕獲點(trap site)的密度會較低，從而導(dǎo)致操作電 壓較高。此外，沿著豎直方向和水平方向，數(shù)據(jù)記錄速度(例如，編程速度) 會較低，且電荷保持時間會較短。然而，當(dāng)介電常數(shù)比氧化硅的介電常數(shù)高的氧化鋁(A1203 )層替代第二 氧化硅層來用作阻擋絕緣層時，編程速度和保持特性會得以改進(jìn)。氧化鋁的 介電常數(shù)可以是氧化硅的介電常數(shù)的大致兩倍，因此，對于提高編程速度會 是有利的。例如，氧化硅(Si02)可具有大約3.9的介電常數(shù)，而氧化鋁(八1203 ) 會具有大約9的介電常數(shù)。因此，由于阻擋絕緣層的介電常數(shù)較高，所以較 高的電壓可被施加到隧穿絕緣層，以提高編程速度。相反地，氧化硅層可具 有較低的介電常數(shù)，因此氧化硅層對于提高編程速度會不太有利。因為可增大阻擋絕緣層的物理厚度，所以由較高k(介電常數(shù))介電材 料形成的阻擋絕緣層在擦除特性方面也會具有優(yōu)勢。因此，在擦除操作中， 施加到阻擋絕緣層的電壓會降低，而施加到隧穿絕緣層的電壓會升高。當(dāng)施 加到阻擋絕緣層的電壓降低時，從柵電極移動的電子會減少。此外，當(dāng)施加 到隧穿絕緣層的電壓增大時，空穴會移向基底，從而改進(jìn)擦除特性。然而，當(dāng)材料的介電常數(shù)增大時，能帶間隙會減小。從而，由于在擦除 操作中會施加負(fù)偏壓導(dǎo)致電子會從柵電極移向電荷捕獲層，因此較小的能帶 間隙對于擦除特性會是不利的。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置可包括設(shè)置在基底上的隧穿絕緣 層。電荷捕獲層可設(shè)置在隧穿絕緣層上。阻擋絕緣層可設(shè)置在電荷捕獲層上，其中，阻擋絕緣層可包含鑭系元素(Ln)。因此，示例實施例給電荷捕獲存儲 裝置提供介電常數(shù)較高且能帶間隙較大的阻擋絕緣層。阻擋絕緣層還可包含鑭系元素(Ln)和鋁(Al)。另外，鑭系元素的量可 高于鋁的量。例如，鑭系元素與鋁的組分比的范圍可以從大約1.5至大約2。 阻擋絕緣層還可包含鑭系元素(Ln)、鋁(Al)和氧(O)。此外，鑭系元素 可以是鑭(La)。例如，阻擋絕緣層可包含鑭(La)、鋁(Al)和氧(0)。鑭 與鋁的組分比的范圍可以從大約1.5至大約2。電荷捕獲存儲裝置還可包括設(shè)置在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間的緩沖 層。緩沖層會減少或防止電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間的界面反應(yīng)。緩沖層 可以由較高k介電材料、過渡金屬氮化物或它們的氧化物形成。例如，緩沖 層可以由AIO、 HfO、 ZrO、 TiO、 TaO、 ScO、 GdO、 LuO、 SmO、 TiN、 A1N 或它們的氧化物形成。電荷捕獲層可以由多晶硅、氮化物、納米點或較高k 介電材料形成。電荷捕獲存儲裝置還可包括設(shè)置在阻擋絕緣層上的柵電極。根據(jù)示例實施例的制造電荷捕獲存儲裝置的方法可包括在基底上形成隧 穿絕緣層?？稍谒泶┙^緣層上形成電荷捕獲層，可在電荷捕獲層上形成阻擋 絕緣層，其中，阻擋絕緣層可包含鑭系元素。


圖1是根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置的示意性剖視圖；圖2是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約0.5的LaAlO薄膜的俄歇電子能鐠(AES)結(jié)果的曲線圖；圖3是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約1的LaAlO薄膜的AES結(jié)果的曲線圖；圖4是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約2的LaAlO薄膜的AES結(jié)果的曲線圖；圖5是示出了利用REELS分析法測量的LaAlO薄膜的能帶間隙關(guān)于 La/Al組分比的曲線圖；圖6A是示出了對La/Al組分比為大約1的LaAlO薄膜的REELS分析結(jié) 果的曲線圖；圖6B是示出了對La/Al組分比為大約2的LaAlO薄膜的REELS分析結(jié) 果的曲線圖；圖7是根據(jù)示例實施例的另 一電荷捕獲存儲裝置的示意性剖視圖；圖8A和圖8B是在SiN電荷捕獲層上沉積為阻擋絕緣層的LaAlO( LAO ) 介電絕緣層的透射電鏡(TEM)圖像；圖9A和圖9B是示出了當(dāng)緩沖層形成在SiN電荷捕獲層和La/Al的比率 分別為大約1和大約2的LaAlO介電絕緣層之間時對LaAlO介電絕緣層執(zhí)行 AES分析的結(jié)果的曲線圖；圖10A和圖10B是將根據(jù)示例實施例的利用La/Al的比率為大約2的 LaAlO薄膜作為阻擋絕緣層的電荷捕獲存儲裝置的編程和擦除特性與利用氧 化鋁(AIO)層作為阻擋絕緣層的電荷捕獲存儲裝置(對比示例)的編程和 擦除特性相比較的曲線圖；圖IIA和圖11B分別是根據(jù)示例實施例的La/Al的比率為大約1和大約 2的樣品的TEM圖像；圖12A是示出了圖11A中的根據(jù)示例實施例的樣品的電容和柵極電壓 Vg之間的關(guān)系的曲線圖；圖12B是示出了圖11B中的根據(jù)示例實施例的樣品的電容和柵極電壓 Vg之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實施方式
將參照附圖來詳細(xì)描述示例實施例。在附圖中，為了清晰起見，會夸大 層和區(qū)域的厚度。應(yīng)該理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作在另一元件或?qū)由?、連接到另一元件 或?qū)?、結(jié)合到另一元件或?qū)踊蛘吒采w另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌梢灾苯?在另一元件或?qū)由?、直接連接到另一元件或?qū)印⒅苯咏Y(jié)合到另一元件或?qū)踊?者直接覆蓋另一元件或?qū)?，或者會存在中間元件或中間層。相反，當(dāng)元件被稱作直接在另一元件或?qū)由稀⒅苯舆B接到另一元件或?qū)?、直接結(jié)合到另一元 件或?qū)踊蛘咧苯痈采w另一元件或?qū)訒r，不存在中間元件或中間層。在整個說 明書中，相同的標(biāo)號表示相同的元件。如這里所使用的，術(shù)語"和/或"包括一 個或多個相關(guān)所列項的任意和全部組合。
應(yīng)該理解的是，雖然可在這里使用術(shù)語"第一"、"第二"、"第三，，等來描述 不同的元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和 /或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語只是用來將一個元件、組件、區(qū)域、 層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不脫離示例 實施例的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以 被稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
為了描述方便，在這里可以使用空間相對術(shù)語比如"在…下面"、"在...以 下"、"下面的"、"在…以上"、"上面的"等來描述如附圖中示出的一個元件或 特征與其它元件或特征之間的關(guān)系。應(yīng)該理解的 是'S 間相對術(shù)語意在除了 包括附圖中描述的方位之外還包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如， 如果將附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為"在"其它元件或特征"以下，，或"下面" 的元件將隨后被定位為"在"其它元件或特征"以上"。因此，術(shù)語"在…以下，，
可以包括"在…以上"和"在…以下"兩個方位。也可將裝置另外定位(旋轉(zhuǎn)90 度或位于其它方位)，并應(yīng)該相應(yīng)解釋這里使用的空間相對描述符。
這里使用的術(shù)語只是出于描述各種實施例的目的，而不意在限制示例實 施例。如這里所使用的，除非上下文中另外清楚地表示，否則單數(shù)形式意在 還包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解的是，當(dāng)術(shù)語"包括"和/或"包含"在該說明書中 使用時，其表明所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，而不 排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或 它們的組。
在這里參照作為示例實施例的理想實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的剖 視圖來描述示例實施例。這樣，可預(yù)料到的是由例如制造技術(shù)和/或公差造成 的示圖的形狀的變化。因此，示例實施例不應(yīng)該;故理解為限于這里示出的區(qū) 域的形狀，而是將包括例如由制造造成的形狀的偏差。例如，示出為矩形的 注入?yún)^(qū)通常在其邊緣處可具有倒圓的特征或彎曲的特征和/或具有注入濃度 梯度，而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，由注入形成的埋區(qū)會 導(dǎo)致在埋區(qū)和發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的一些注入。因此，附圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，它們的形狀不是意在示出裝置的區(qū)域的真實形狀， 并不意在限制示例實施例的范圍。
除非另外限定，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語) 的含義與示例實施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。還應(yīng)該 理解的是，術(shù)語(包括在通用字典里定義的術(shù)語)應(yīng)該被理解為其含義與相 關(guān)領(lǐng)域的環(huán)境中它們的含義一致，并且除非在這里被特定地定義，否則不應(yīng) 該以理想化或過于正式的含義來解釋這些術(shù)語。
圖1是根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置10的示意性剖視圖。參照圖
1，電荷捕獲裝置10可包括基底11和形成在基底11上的柵結(jié)構(gòu)20。基底11 可摻雜有導(dǎo)電雜質(zhì)，從而在基底11中形成第一雜質(zhì)區(qū)13和第二雜質(zhì)區(qū)15。 第一雜質(zhì)區(qū)13和第二雜質(zhì)區(qū)15中的一個可以用作漏(D)，而另一個可用作 源(S)。柵結(jié)構(gòu)20可包括形成在基底11上的隧穿絕緣層21、形成在隧穿絕 緣層21上的電荷捕獲層23和/或形成在電荷捕獲層23上的阻擋絕緣層25。 柵電極27可形成在阻擋絕緣層25上。還可在柵結(jié)構(gòu)20的側(cè)壁上形成分隔件 19。
隧穿絕緣層21可使電荷隧穿并可形成在基底11上，并接觸第一雜質(zhì)區(qū) 13和第二雜質(zhì)區(qū)15。隧穿絕緣層21可以是隧穿氧化物層。例如，隧穿絕緣 層21可以由Si02、較高介電常數(shù)(較高k)的氧化物或它們的組合物形成。 可選擇地，隧穿絕緣層21可由氮化硅(Si3N4)形成。氮化硅可具有較低的雜 質(zhì)密度(例如可與氧化硅的雜質(zhì)密度相當(dāng)?shù)碾s質(zhì)密度)和與硅的有利的界面 特性。為了形成較高品質(zhì)的氮化硅，可以利用適當(dāng)?shù)闹圃旆椒?例如，噴射 氣相沉積)來形成用于隧穿絕緣層21的氮化硅?？蛇x^^地，隧穿絕緣層21 可以是由氮化硅和氧化物形成的雙層。因此，隧穿絕緣層21可以是由氧化物 或氮化物形成的單層，或者可以是具有不同能帶間隙的多層。
電荷捕獲層23可以捕獲電荷以存儲信息。電荷捕獲層23可以由多晶硅、 氮化物、較高k介電材料或納米點(nanodot)形成。例如，電荷捕獲層23 可以由Si3Ht、 Si02、 Hf02、 Zr02、 A1203、 HfSiON、 HfON或HfAlO形成。 電荷捕獲層23可包括作為電荷捕獲點間隔設(shè)置的多個納米點。例如，納米點 可以是納米晶。柵電極27可以由金屬層形成。例如，柵電極27可以由鋁(Al )、 釕(Ru)、 TaN或硅化物材料(例如NiSi)形成。
阻擋絕緣層25可阻擋電荷穿過電荷捕獲層23向上移動。阻擋絕緣層25可由包含鑭系元素(Ln)的材料形成，從而具有較高的介電常數(shù)和較大的能 帶間隙。Ln可以指從第57號元素的鑭(La)到第71號元素的镥(Lu )的 15種元素。因此，可以認(rèn)為Ln包括這15種元素中的至少一種。
阻擋絕緣層25也可由包含鑭系元素(Ln)和鋁(Al)的材料形成。Ln 的量可高于A1的量。例如，Ln與Al的組分比可以大于大約1 (例如在大約 1.5至大約2之間，或更高)。阻擋絕緣層25可另外地由較高k介電絕緣材料 (包括鑭系元素(Ln)、鋁(Al)和氧(O))形成。鑭系元素(Ln)可以是 鑭(La )。例如，阻擋絕》彖層25可以由LaAlO或LaAlON形成。La與Al的 組分比可以大于大約1 (例如，在大約1.5到大約2.0之間或更高)。例如， 阻擋絕緣層25可以由La/Al組分比為2的La4Al209形成。
LaAlO與八1203相比會具有相對大的能帶間隙和較高的介電常數(shù)。例如， 八1203會具有大約6.1-6.2eV的能帶間隙和大約9的介電常數(shù)。La/Al組分比為 1的LaA103可具有大約5.65eV的能帶間隙和大約12的介電常數(shù)，La/Al組 分比為2的1^4八1209可具有大約5.95eV的能帶間隙和大約20的介電常數(shù)。 因此，雖然LaA103和La4Al209可具有與氧化鋁相近的能帶間隙，但是LaA103 和La4Al209可具有較高的介電常數(shù)。
圖2是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約0.5的LaAlO薄膜的俄歇電子能 鐠(AES)的結(jié)果的曲線圖。圖3是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約1的LaAlO 薄膜的AES結(jié)果的曲線圖。圖4是示出了關(guān)于La/Al組分比為大約2的LaAlO 薄膜的AES結(jié)果的曲線圖。圖2至圖4中示出的AES的結(jié)果示出了可以制 造出La/Al組分比為大約0.5、 l或2的薄膜。
圖5是利用REELS分析法得到示出了 LaAlO薄膜的能帶間隙關(guān)于La/Al 組分比的曲線圖。在圖6A和圖6B中示出了 La/Al組分比分別為大約1和大 約2的LaAlO薄膜的能帶間隙的REELS分析的結(jié)果。圖6A是示出了對La/Al 組分比為大約1的LaAlO薄膜的REELS分析的結(jié)果的曲線圖。圖6B是示出 了對La/Al組分比為大約2的LaAlO薄膜的REELS分析的結(jié)果的曲線圖。參 照圖5至圖6B, La/Al組分比為大約1的LaAlO薄膜的能帶間隙Eg是大約 5.65eV, La/Al組分比為大約2的LaAlO薄膜的能帶間隙Eg為大約5.95eV。 因此，將LaAlO的La/Al組分比增大到大于1的比率會增大介電常數(shù)和能帶 間隙。
具有由包括鑭系元素(Ln)的較高k絕緣材料(例如，Ln與Al和/或0的組合)形成的阻擋絕緣層25的電荷捕獲存儲裝置IO可具有改進(jìn)的特性。
因為由Ln、 Al和O形成的較高k絕緣層可具有取決于Ln/Al組分比的較高 的介電常數(shù)和較大的能帶間隙，所以會因操作電壓的降低而降低的存儲特性 (例如，編程和擦除特性)和可靠性會得以提高。阻擋絕緣層25可由介電常 數(shù)比氧化鋁的介電常數(shù)高的材料形成。因此，施加到阻擋絕緣層25的電壓以 及用于整體操作的電壓會降低。結(jié)果，用于編程和擦除操作的操作電壓會降 低。
施加到隧穿絕緣層2i的電壓也可得到保持而操作電壓沒有增大。當(dāng)要保 持編程和擦除特性時，隧穿絕緣層21的厚度會增大，以提高電荷捕獲存儲裝 置的可靠性。因此，會減少在若干寫操作和擦除操作之后在相對高溫的條件 下出現(xiàn)的電荷泄露。因此當(dāng)阻擋絕緣層25由包括鑭系元素的材料(例如，Ln 與Al和/或O的組合)形成從而具有較高的介電常數(shù)和較大的帶隙時，可實 現(xiàn)具有有利的編程速度和擦除特性的電荷捕獲存儲裝置10 。
圖7是根據(jù)示例實施例的另一電荷捕獲存儲裝置30的示意性剖視圖。參 照圖7,電荷捕獲存儲裝置30可以與圖1中的電荷捕獲存儲裝置IO基本上 相同，除了在電荷捕獲層23和阻擋絕緣層25之間可形成緩沖層35以減少或 防止電荷捕獲層23和阻擋絕緣層25之間的界面反應(yīng)之外。在附圖中，相同 的標(biāo)號會表示相同的元件。因此，將不再重復(fù)之前的對相同元件的描述。
緩沖層35可以形成為薄膜，并可由多種材料形成。緩沖層35可以由較 高k絕緣材料、過渡金屬氮化物、較高k絕緣材料的氧化物或過渡金屬氮化 物的氧化物形成。例如，較高k絕緣材料可包括AIO、 HfO、 ZrO、 TiO、 TaO、 ScO、 GdO、 LuO或SmO。過渡金屬氮化物可包括TiN或A1N。當(dāng)如圖7所 示在電荷捕獲層23和阻擋絕緣層25之間形成緩沖層35時，電荷捕獲存儲裝 置30可在電荷捕獲層23和阻擋絕緣層25之間具有更清晰的界面。
當(dāng)阻擋絕緣層25由包含鑭系元素(Ln)的材料(例如，包含Ln、 Al和 O的較高k絕緣材料)形成時，由于鑭系元素的相對的反應(yīng)性，因此阻擋絕 緣層25會與電荷捕獲層23相互作用。因此，界面反應(yīng)會降低存儲裝置的操 作特性。然而，根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置30會減少或防止界面反 應(yīng)的發(fā)生率，以減少或防止操作特性的劣化。因此，電荷捕獲存儲裝置30可 具有進(jìn)一 步提高的操作特性。
圖8A和圖8B是形成在SiN電荷捕獲層上的LaAlO ( LAO )阻擋絕緣層的透射電鏡(TEM)圖像。圖8A示出了根據(jù)示例實施例的不包括緩沖層的 樣品(例如，圖1中的電荷捕獲存儲裝置10)。圖8B示出了根據(jù)示例實施例 的包括緩沖層的樣品(例如，圖7中的電荷捕獲存儲裝置30)。參照圖8A和 圖8B，可以在大約800。C的溫度下，將樣品熱處理大約2分鐘。熱處理是可 用于形成用作源和漏的摻雜區(qū)的代表性工藝。因此，存儲裝置的熱穩(wěn)定性會 比較重要。
參照圖8A,當(dāng)由La、 Al和0形成的較高k絕緣層(LAO )用作阻擋絕 緣層時，會出現(xiàn)界面反應(yīng)。因此，可以觀察到SiN電荷捕獲層和LaAlO阻擋 絕緣層之間的界面層。然而，參照圖8B,如果在SiN電荷捕獲層和LaAlO 阻擋絕緣層之間設(shè)置緩沖層，則可減少或防止界面層的形成。因此，當(dāng)如圖 8B中所示在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間形成緩沖層時，會減少或防止界面 反應(yīng)，從而進(jìn)一步提高存儲裝置的操作特性。
圖9A和圖9B是示出了當(dāng)在SiN電荷捕獲層和La/Al比率分別為大約1 和大約2的較高k絕緣層LaAlO之間形成緩沖層時的較高k絕緣層LaAlO的 AES分析結(jié)果的曲線圖。如圖9A和圖9B所示，較高k絕緣層可以由La/Al 組分比分別為大約1或大約2的La、 Al和0的組合物形成?？梢詫a/Al 組分比調(diào)節(jié)為期望的比率(例如，大于2)。
圖IOA和圖IOB示出了根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置的編程和擦 除特性。采用樣品l、樣品2和對比樣品來得到圖IOA和圖IOB的結(jié)果。對 于樣品1，阻擋絕緣層由La/Al組分比為2的較高k絕緣層！^4八1209形成， 且緩沖層由八1203形成。在大約800。C的溫度下對樣品1進(jìn)行熱處理。對于樣 品2,阻擋絕緣層由La/Al組分比為2的較高k絕緣層La4Al209形成，且緩 沖層由Hf02形成。在大約800。C的溫度下對樣品2進(jìn)行熱處理。在圖IOA和 圖10B中，"MANOS Str."可表示具有Al203/SiN/Si02/Si結(jié)構(gòu)的對比樣品。圖 10A中的水平軸可表示編程時間，圖10B中的水平軸可表示擦除時間。圖10A 和圖10B的豎直軸可表示平帶電壓(flat-band voltage ) VFB。
參照圖10A，較高k絕緣層LaAlO用作阻擋絕緣層時的編程時間會比氧 化鋁層用作阻擋絕緣層時的編程時間短。由于1^4八1209的介電常數(shù)較高，因 此施加到1^4八1209阻擋絕緣層的電壓會降低，而施加到隧穿絕緣層的電壓會 升高。因此，較大量的電子會從基底移動，以被捕獲在電荷捕獲層的捕獲點 中。此外，無論使用哪種類型的緩沖層，當(dāng)較高k絕緣層La4Al209用作阻擋絕緣層時，會觀察到編程時間較短。因此，當(dāng)在電荷捕獲層和具有鑭系元素
(Ln)的阻擋絕緣層之間形成緩沖層時，會得到較短的編程時間。
參照圖10B,(在樣品1和樣品2中)使用LaAlO阻擋絕緣層得到的擦除 時間可以與(在對比樣品中)使用A1203阻擋絕緣層得到的擦除時間近似。 當(dāng)在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間形成緩沖層時，可以實現(xiàn)具有提高的編程 速度、良好的擦除特性及在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間的清晰的界面的電 荷捕獲存儲裝置。
圖IIA和圖11B是根據(jù)示例實施例的La/Al組分比分別為大約l和大約 2的樣品的TEM圖像。圖11B中的TEM圖像可以與圖8B中的TEM圖像基 本上相同。圖12A是示出了圖11A中的樣品的電容和柵電壓Vg之間的關(guān)系 的曲線圖。圖12B是示出了圖11B中的樣品的電容和柵電壓Vg之間的關(guān)系 的曲線圖。圖11A中的LAO的物理厚度為大約22.1nm,圖12A的曲線圖中 的積聚的電容為大約25pF/10Vm2。當(dāng)La/Al組分比為大約1時，包括緩沖層 的阻擋絕緣層的介電常數(shù)為大約12。圖11B中的LAO的物理厚度為大約 25.3nm,在圖12B的曲線圖中的積聚的電容為大約30pF/10^im2。當(dāng)La/Al 組分比為大約2時，包括緩沖層的阻擋絕緣層的介電常數(shù)為大約20。
如上所述，根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置的阻擋絕緣層可以由包 括鑭系元素(例如，鑭)的材料形成。因此，可實現(xiàn)較高的介電常數(shù)和較大 的帶隙，以實現(xiàn)具有有利的編程和擦除特性的電荷捕獲存儲裝置。
雖然在此已經(jīng)公開了示例實施例，但是應(yīng)該理解的是，其它變化會是可 能的。這類變化不被認(rèn)為是脫離了本公開示例實施例的精神和范圍，如對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的所有這類修改意在被包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電荷捕獲存儲裝置，包括隧穿絕緣層，位于基底上；電荷捕獲層，位于隧穿絕緣層上；阻擋絕緣層，位于電荷捕獲層上，其中，阻擋絕緣層包含鑭系元素。
2、 如權(quán)利要求1所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，阻擋絕緣層還包含鋁。
3、 如權(quán)利要求2所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，阻擋絕緣層具有量比 鋁的量更大的鑭系元素。
4、 如權(quán)利要求3所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，鑭系元素與鋁的比率 的范圍從大約1.5至大約2。
5、 如權(quán)利要求2所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，阻擋絕緣層還包含氧。
6、 如權(quán)利要求5所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，阻擋絕緣層包含LaAlO 和LaA10N中的一種。
7、 如權(quán)利要求2所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，鑭系元素是鑭。
8、 如權(quán)利要求7所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，鑭與鋁的比率的范圍 從大約1.5至大約2。
9、 如權(quán)利要求1所述的電荷捕獲存儲裝置，還包括位于阻擋絕緣層上的 柵電極。
10、 如權(quán)利要求1所述的電荷捕獲存儲裝置，還包括在電荷捕獲層和阻 擋絕緣層之間的緩沖層。
11、 如權(quán)利要求10所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，緩沖層由較高k 介電材料、過渡金屬氮化物和它們的氧化物中的一種形成。
12、 如權(quán)利要求11所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，緩沖層由AIO、 HfO、 ZrO、 TiO、 TaO、 ScO、 GdO、 LuO、 SmO、 TiN、 A1N和它們的氧化 物中的一種形成。
13、 如權(quán)利要求1所述的電荷捕獲存儲裝置，其中，電荷捕獲層由多晶 硅、氮化物、納米點和較高k介電材料中的一種形成。
14、 如權(quán)利要求IO所述的電荷捕獲存儲裝置，還包括位于阻擋絕緣層上 的柵電極。
15、 一種制造電荷捕獲存儲裝置的方法，包括在基底上形成隧穿絕緣層；在隧穿絕緣層上形成電荷捕獲層；在電荷捕獲層上形成阻擋絕緣層，其中，阻擋絕緣層包含鑭系元素。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，阻擋絕緣層還包含鋁。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，阻擋絕緣層具有量比鋁的量更大 的鑭系元素。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，阻擋絕緣層還包含氧。
19、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間 形成緩沖層。
20、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在阻擋絕緣層上形成柵電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電荷捕獲存儲裝置及其制造方法。根據(jù)示例實施例的電荷捕獲存儲裝置可包括設(shè)置在基底上的隧穿絕緣層。電荷捕獲層可設(shè)置在隧穿絕緣層上。阻擋絕緣層可設(shè)置在電荷捕獲層上，其中，阻擋絕緣層可包含鑭系元素(例如，鑭)。阻擋絕緣層還可包含鋁和氧，其中，鑭系元素與鋁的比率可以大于1(例如，大約1.5至大約2)。電荷捕獲存儲裝置還可包括設(shè)置在電荷捕獲層和阻擋絕緣層之間的緩沖層和設(shè)置在阻擋絕緣層上的柵電極。
文檔編號H01L29/40GK101236994SQ200810009419
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者崔相武, 樸祥珍, 李孝錫, 李銀河, 薛光洙 申請人:三星電子株式會社