非挥发性存储器单元及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种非挥发性存储器单元及其制造方法。上述非挥发性存储器单元包括一半导体基板；一浮动栅极，具有一顶面和一底面；一控制栅极，设置于上述浮动栅极上，其中，上述浮动栅极的上述顶面沿非挥发性存储器单元的一通道方向的宽度小于上述控制栅极沿通道方向的宽度；一穿隧氧化层，设置于上述浮动栅极与上述半导体基板之间；一多晶硅间介电膜，设置于上述浮动栅极与上述控制栅极之间。本发明专利技术可提升存储器单元的程序化操作和抹除操作速度，大幅地降低操作电压，以提升存储器单元的可靠度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种具高耦合率的。
技术介绍
非挥发性存储器(Non-volatile memory, NVRAM)是指当电流关掉后,所存储的数据不会消失的电脑存储器。近年来，非挥发性存储器应用越来越广泛，尤其是闪存，已广泛地应用于各式便携式电子产品。目前非挥发性存储器主要发展方向包括提高容量密度、增快操作速度与提升可靠度。然而，随着元件尺寸持续微缩以提高存储器容量密度的同时，存储器单元的浮动栅极(floating gate,FG)之间距离也持续微缩，由于被存储在浮动栅极内部的电子并非固定不动，这也就导致了临近的存储器单元之间能够相互影响甚至引起临界电压(Vt)变化。因此，如何确保控制栅极(control gate，CG)和浮动栅极之间的充分耦合，并兼顾非挥发性存储器高容量密度、操作速度和可靠度，是目前非挥发性存储器面临的挑战。因此，在此
中，有需要一种非挥发性存储器单元，以满足上述需求且克服公知技术的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术一实施例提供一种非挥发性存储器单元，上述非挥发性存储器单元包括一半导体基板；一浮动栅极，具有一顶面和一底面；一控制栅极，设置于上述浮动栅极上，其中沿上述非挥发性存储器单元的一通道方向，上述浮动栅极的上述顶面的宽度小于上述控制栅极的宽度；一穿隧氧化层，设置于上述浮动栅极与上述半导体基板之间；一多晶硅间介电膜，设置于上述浮动栅极与上述控制栅极之间。本专利技术另一实施例提供一种非挥发性存储器单元的制造方法，包括提供一半导体基板；于上述半导体基板中形成沿一第一方向延伸的多个浅沟槽隔绝物；于上述半导体基板上形成一穿隧氧化层；于上述穿隧氧化层上形成一浮动栅极层；于上述半导体基板上，形成沿不同于上述第一方向的一第二方向延伸的多个第一硬掩模图案；进行一第一湿蚀刻工艺，移除未被上述些第一硬掩模图案覆盖的部分上述浮动栅极层，以于上述浮动栅极层中形成多个第一开口 ；于上述些开口中填入一绝缘材料；进行一平坦化工艺，移除部分上述绝缘材料和上述些第一硬掩模图案，使剩余的上述绝缘材料与上述浮动栅极层的一顶面共平面；进行一第二湿蚀刻工艺，移除未被剩余的上述绝缘材料覆盖的部分上述浮动栅极层，上述浮动栅极层中形成多个的第二开口 ；进行一第三湿蚀刻工艺，移除剩余的上述绝缘材料以及从上述浮动栅极层的顶面移除一部分上述浮动栅极层，直到露出上述穿隧氧化层为止，以形成多个浮动栅极图案；全面性于上述些浮动栅极图案上依序形成一多晶硅间介电膜和一控制栅极层；于上述些浮动栅极图案的顶面的正上方形成沿上述第二方向延伸的多个第二硬掩模图案；移除未被上述些第二硬掩模图案覆盖的上述绝缘盖层、上述多晶硅间介电膜、上述控制栅极层和上述些浮动栅极图案，以形成多个栅极堆叠结构。本专利技术可提升存储器单元的程序化操作和抹除操作速度，大幅地降低操作电压，以提升存储器单元的可靠度。【附图说明】图1a~图7a是显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的俯视图。图1b~图7b分别为沿图1a~图7a的A_A’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法一位置的剖面示意图。 图1f图7c分别为沿图1a~图7a的B_B’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的另一位置的剖面示意图。图6cT图7d分别为沿图6a~图7a的C_C’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的又一位置的剖面示意图。其中，附图标记说明如下:500-非挥发性存储器单元；200~半导体基板；202~垫氧化层；204~垫氮化硅层；205~隔离沟槽；206~浅沟槽隔绝物；207、232、236~顶面；208~穿隧氧化层；210、210a、210b~浮动栅极条状物；210c~浮动栅极图案；2IOcT浮动栅极；212~垫氮化硅图案；214、217~开口；216~绝缘材料图案；234、238~底面；218多晶硅间介电材料；218a~多晶硅间介电膜；220~多晶硅材料；220a~控制栅极；[0031 ]224~绝缘硬掩模图案；226~光致抗蚀剂图案；230栅极堆叠结构；234~绝缘盖层；240~侧壁；210-1~上半部分；210-2?下半部分；300、302?方向；a?夹角；W1、W2、W3 ?宽度。【具体实施方式】以下以各实施例详细说明并伴随着【附图说明】的范例，作为本专利技术的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的附图标记。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明的，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为本领域普通技术人员所知的形式。图1a?图7a是显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元500的制造方法的俯视图。图1b?图7b分别为沿图1a?图7a的A_A’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元500的制造方法的一位置(沿非挥发性存储器的通道方向，即沿方向302)的剖面示意图。图1f图7c分别为沿图1a?图7a的B-B’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元500的制造方法的另一位置(沿非挥发性存储器的位元线(控制栅极)延伸方向，即沿方向300)的剖面示意图。图6cT图7d分别为沿图6a?图7a的C-C’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非挥发性存储器单元500的制造方法的又一位置的剖面示意图。本专利技术实施例的非挥发性存储器单元500是利用浮动栅极(floating gate)、多晶娃间介电膜(inter-poly oxide film)和控制栅极(control gate)堆叠而成的栅极堆叠结构，以浮动栅极来存储单一位元(single bit)数据。并且，本专利技术实施例的非挥发性存储器单元500的浮动栅极的顶面的宽度设计小于其底面的宽度。因此，浮动栅极的顶面与相邻上述顶面的侧壁会被控制栅极包围，增加浮动栅极和控制栅极之间的率禹合面积，而使非挥发性存储器单元500具有一较高的稱合率(coupling ratio),且可提升存储器单元的程序化操作和抹除操作速度，大幅地降低操作电压，以提升存储器单元的可靠度。请参考图1a?图lc，首先，提供一半导体基板200。在本专利技术一实施例中，半导体基板200可为硅基板。在其他实施例中，可利用锗化硅(SiGe)、块状半导体(bulksemiconductor)、应变半导体(strained semiconductor)、化合物半导体(compoundsemiconductor)、絶缘层上覆娃(silicon on insulator, SOI),或其他常用的半导体基板。半导体基板200可植入ρ型或η型掺质，以针对设计需要改变其导电类型。之后，可利用化学气相沉积法(CVD)于半导体基板200上覆盖一垫氧化层202和一垫氮化硅层204，垫氧化层202和垫氮化硅层204共同作为后续形成于半导体基板200中的隔离沟槽205的蚀刻硬掩模(hard mask)，用以避免沟槽蚀刻工艺期间对半导体基板200表面造成的损伤。上述垫氧化层202用以释放垫氮化硅层204造成的伸张应力，避免因应力造成半导体基板200的缺陷。接着，请再参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非挥发性存储器单元，包括：一半导体基板；一浮动栅极，具有一顶面和一底面；一控制栅极，设置于该浮动栅极上，其中，该浮动栅极的该顶面沿该非挥发性存储器单元的一通道方向的宽度小于该控制栅极沿该通道方向的宽度；一穿隧氧化层，设置于该浮动栅极与该半导体基板之间；以及一多晶硅间介电膜，设置于该浮动栅极与该控制栅极之间。

【技术特征摘要】
1.一种非挥发性存储器单元，包括: 一半导体基板； 一浮动栅极，具有一顶面和一底面； 一控制栅极，设置于该浮动栅极上，其中，该浮动栅极的该顶面沿该非挥发性存储器单元的一通道方向的宽度小于该控制栅极沿该通道方向的宽度； 一穿隧氧化层，设置于该浮动栅极与该半导体基板之间；以及 一多晶硅间介电膜，设置于该浮动栅极与该控制栅极之间。2.如权利要求1所述的非挥发性存储器单元，其中该浮动栅极包括一上半部分和一下半部分，其中该上半部分的体积小于该下半部分的体积。3.如权利要求1所述的非挥发性存储器单元，其中该浮动栅极的一剖面为六边形以上的多边形。4.如权利要求1所述的非挥发性存储器单元，其中该浮动栅极具有相邻该顶面的一对侧壁，该对侧壁与该顶面的夹角皆大于90度且小于180度。5.如权利要求4所述的非挥发性存储器单元，其中该多晶硅间介电膜顺应性覆盖该浮动栅极的该顶面和该对侧壁。6.如权利要求4所述的非挥发性存储器单元，其中该控制栅极覆盖该浮动栅极的该顶面和该对侧壁。7.如权利要求1所述的非挥发性存储器单元，其中该控制栅极的宽度等于该浮动栅极的该底面的宽度。8.如权利要求1所述的非挥 发性存储器单元，其中该浮动栅极、该多晶硅间介电膜和该控制栅极共同构成一栅极堆叠结构。9.如权利要求1所述的非挥发性存储器单元，还包括: 一对间隙壁，形成于该栅极堆叠结构的相对侧壁上； 一源极掺杂区和一漏极掺杂区，形成于该半导体基板内，且接近于该栅极堆叠结构的所述多个相对侧壁。10.一种非挥发性存储器单元的制造方法，包括下列步骤: 提供一半导体基板； 于该半导体基板中形成沿一第一方向延伸的多个浅沟槽隔绝物； 于该半导体基板上形成一穿隧氧化层； 于该穿隧氧化层上形成一浮动栅极层； 于该半导体基板上，形成沿不同于该第一方向的一第二方向延伸的多个第一硬掩模图案； 进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逸男，徐文吉，叶绍文，刘献文，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：