自对准的分裂栅极闪存制造技术

本发明专利技术涉及自对准的分裂栅极存储单元以及相关的方法。自对准的分裂栅极存储单元具有长方体形的存储栅极以及选择栅极，其中，存储栅极以及选择栅极的上表面被一些间隔件覆盖。因此，存储栅极和选择栅极被保护以免受到硅化物的影响。通过所述间隔件限定自对准的存储栅极和选择栅极。通过回蚀刻未被间隔件覆盖的相应的导电材料而非凹进工艺形成存储栅极和选择栅极。因此，存储栅极和选择栅极具有平坦的上表面并且被良好地限定。由于减少了光刻工艺，所公开的器件和方法也能够进一步缩放。本发明专利技术涉及自对准的分裂栅极闪存。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自对准的分裂栅极闪存。
技术介绍
闪存是可以被电擦除和重新编程的电子非易失性计算机存储介质。它广泛用于各种商业和军事电子器件和设备。为了存储信息，闪存包括具有电荷存储部件的存储单元的可寻址阵列。闪存单元的常见类型包括堆叠栅极存储单元、双晶体管存储单元和分裂栅极存储单元。相比于双晶体管单元，分裂栅极存储单元具有较小的面积。相比于堆叠栅极存储单元，分裂栅极存储单元具有更高的注入效率、对短沟道效应的较低敏感性，以及更好的过擦除免疫性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种设置在半导体衬底上方的成对的分裂栅极存储单元，包括：共用源极/漏极区，由设置在所述半导体衬底中的成对的存储单元共享；成对的选择栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在所述共用源极/漏极区的相对两侧上，每个所述选择栅极具有平坦的上表面；以及成对的存储栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在成对的所述选择栅极的最外侧周围，每个所述存储栅极通过电荷捕获层与相应的选择栅极分隔开，其中，所述电荷捕获层延伸在每个所述存储栅极下方，每个所述存储栅极具有长方体形状并且具有平坦的上表面和侧壁。在上述分裂栅极存储单元中，还包括：成对的存储栅极间隔件，直接设置在每个所述存储栅极之上，其中，所述存储栅极间隔件的外侧壁和内侧壁与相应的所述存储栅极的外侧壁和内侧壁垂直对准。在上述分裂栅极存储单元中，成对的所述选择栅极的高度大于成对的所述存储栅极的高度。在上述分裂栅极存储单元中，还包括：成对的选择栅极间隔件，直接设置在每个所述选择栅极之上，其中，所述选择栅极间隔件的侧壁与相应的所述选择栅极的侧壁垂直对准。在上述分裂栅极存储单元中，还包括：第一对侧壁间隔件，分别邻接成对的所述存储栅极的外侧壁；以及第二对侧壁间隔件，分别邻接成对的所述选择栅极的内侧壁。在上述分裂栅极存储单元中，还包括：硅化物层，设置在所述共用源极/漏极区上方；以及接触蚀刻停止层(CESL)，设置在所述硅化物层上方和所述分裂栅极存储单元的暴露表面上方。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种分裂栅极存储单元，包括：长方体形的选择栅极，具有平坦的上表面并且设置在半导体衬底上方，所述选择栅极通过栅极介电层与所述半导体衬底分隔开；长方体形的存储栅极，具有平坦的上表面和侧壁并且布置在所述选择栅极的一侧，所述存储栅极通过电荷捕获层与所述选择栅极分隔开；存储栅极间隔件，直接设置在所述存储栅极之上，其中，所述存储栅极间隔件的外侧壁和内侧壁与所述存储栅极的外侧壁和内侧壁对准；以及源极/漏极区，设置在所述半导体衬底中并且位于所述选择栅极和所述存储栅极的相对两侧处。在上述分裂栅极存储单元中，所述存储栅极间隔件包括氮化硅。在上述分裂栅极存储单元中，还包括：第一侧壁间隔件，设置为邻接所述存储栅极的外侧壁；以及第二侧壁间隔件，设置为邻接所述选择栅极的内侧壁。在上述分裂栅极存储单元中，所述电荷捕获层包括氧化物-氮化物-氧化物(ONO)结构。在上述分裂栅极存储单元中，所述电荷捕获层包括：第一介电层；球状硅点层，布置在所述第一介电层的表面上方；以及第二介电层，布置在所述球状硅点层上方。在上述分裂栅极存储单元中，所述存储栅极间隔件通过介电衬垫与所
述存储栅极分隔开，其中，所述介电衬垫沿着所述电荷捕获层的上侧壁向上延伸。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种形成具有自对准间隔件的分裂栅极存储单元的方法，包括：提供包括成对的选择栅极和设置在成对的所述选择栅极上方的相应的硬掩模层的半导体衬底；在所述硬掩模层的上表面上、沿着硬掩模的侧壁、沿着选择栅极的侧壁以及在所述半导体衬底的上表面上方形成共形的电荷捕获层；在所述共形的电荷捕获层的部分上方形成存储栅极材料，所述存储栅极材料位于所述半导体衬底的上表面上方，从而所述存储栅极材料留下所述电荷捕获层的上侧壁和所述硬掩模层的上表面暴露；在所述存储栅极材料上方沿着所述电荷捕获层的上侧壁形成成对的存储栅极间隔件；以及去除未被成对的所述存储栅极间隔件覆盖的所述存储栅极材料的一部分，从而在成对的所述选择栅极的最外侧周围形成成对的存储栅极。在上述方法中，还包括：去除位于成对的所述选择栅极的内侧处的所述电荷捕获层的一部分；以及形成覆盖每个所述存储栅极的外侧壁的第一对侧壁间隔件和覆盖每个所述选择栅极的内侧壁的第二对侧壁间隔件。在上述方法中，还包括：在所述衬底中形成源极/漏极区，其中，所述源极/漏极区布置在成对的所述选择栅极的内侧壁之间以及成对的所述存储栅极的外侧壁周围。在上述方法中，还包括：在所述源极/漏极区的上部区域上直接形成硅化物层，同时由所述硬掩模层或所述存储栅极间隔件覆盖成对的所述选择栅极和成对的所述存储栅极以防止在成对的所述选择栅极和成对的所述存储栅极上形成硅化物；在所述硅化物层上方以及在所述分裂栅极存储单元的暴露表面上方形成接触蚀刻停止层(CESL)；以及形成延伸至所述源极/漏极区的接触件。在上述方法中，通过首先在所述共形的电荷捕获层上方形成导电材料，随后通过实施平坦化工艺以暴露所述硬掩模层和随后通过选择性等离子体蚀刻工艺来形成所述存储栅极材料。在上述方法中，通过形成共形的介电材料以及随后通过蚀刻工艺形成
成对的所述存储栅极间隔件。在上述方法中，在形成成对的所述存储栅极间隔件之前，沿着表面拓扑结构形成共形的介电衬垫。在上述方法中，成对的所述存储栅极间隔件包括氮化硅(Si3N4)。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了分裂栅极闪存单元的一些实施例的功能图。图2示出了成对的分裂栅极闪存单元的一些实施例的截面图。图3A示出了成对的分裂栅极闪存单元的一些实施例的截面图。图3B至图3C示出了电荷捕获层的一些实施例的截面图。图4示出了形成分裂栅极闪存单元的方法的一些实施例的流程图。图5A至图5M示出了形成分裂栅极闪存单元的方法的截面图的一些实施例。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图
中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。分裂栅极闪存通常包括成对的存储单元，即，彼此互为镜像的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
设置在半导体衬底上方的成对的分裂栅极存储单元，包括：共用源极/漏极区，由设置在所述半导体衬底中的成对的存储单元共享；成对的选择栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在所述共用源极/漏极区的相对两侧上，每个所述选择栅极具有平坦的上表面；以及成对的存储栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在成对的所述选择栅极的最外侧周围，每个所述存储栅极通过电荷捕获层与相应的选择栅极分隔开，其中，所述电荷捕获层延伸在每个所述存储栅极下方，每个所述存储栅极具有长方体形状并且具有平坦的上表面和侧壁。

【技术特征摘要】
2014.09.23 US 14/493,5681.设置在半导体衬底上方的成对的分裂栅极存储单元，包括：共用源极/漏极区，由设置在所述半导体衬底中的成对的存储单元共享；成对的选择栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在所述共用源极/漏极区的相对两侧上，每个所述选择栅极具有平坦的上表面；以及成对的存储栅极，与成对的所述存储单元相对应，分别布置在成对的所述选择栅极的最外侧周围，每个所述存储栅极通过电荷捕获层与相应的选择栅极分隔开，其中，所述电荷捕获层延伸在每个所述存储栅极下方，每个所述存储栅极具有长方体形状并且具有平坦的上表面和侧壁。2.根据权利要求1所述的分裂栅极存储单元，还包括：成对的存储栅极间隔件，直接设置在每个所述存储栅极之上，其中，所述存储栅极间隔件的外侧壁和内侧壁与相应的所述存储栅极的外侧壁和内侧壁垂直对准。3.根据权利要求1所述的分裂栅极存储单元，其中，成对的所述选择栅极的高度大于成对的所述存储栅极的高度。4.根据权利要求1所述的分裂栅极存储单元，还包括：成对的选择栅极间隔件，直接设置在每个所述选择栅极之上，其中，所述选择栅极间隔件的侧壁与相应的所述选择栅极的侧壁垂直对准。5.根据权利要求1所述的分裂栅极存储单元，还包括：第一对侧壁间隔件，分别邻接成对的所述存储栅极的外侧壁；以及第二对侧壁间隔件，分别邻接成对的所述选择栅极的内侧壁。6.根据权利要求1所述的分裂栅极存储单元，还包括：硅化物层，设置在所述共用源极/漏极区上方；以及接触蚀刻停止层(CESL)，设置在所述硅化物层上方和所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宗学，闵仲强，吴常明，刘世昌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71