專利名稱：存儲(chǔ)器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及工藝，且特別涉及包含分離柵的存儲(chǔ)器件及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，常見(jiàn)的浮柵閃存器件按結(jié)構(gòu)通常分為兩類，一類具有浮堆疊柵結(jié)構(gòu)，而另一類則具有分離柵結(jié)構(gòu)。前者具有集成密度高的特點(diǎn)，常用于需要大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如U盤(pán)，S/D卡等。后者集成度較低，但因?yàn)椴僮麟妷狠^低、外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、消除了過(guò)擦除的問(wèn)題，更多應(yīng)用在個(gè)人電腦BIOS、網(wǎng)路通訊、各種嵌入式應(yīng)用等方面。參考圖1，傳統(tǒng)的包含分離柵的存儲(chǔ)器件至少包括硅襯底100、位于襯底表面的·隧穿介質(zhì)層101、浮柵102、柵間介質(zhì)層103、控制柵104、上層絕緣介質(zhì)層105、有源區(qū)106以及位于襯底100、上層絕緣介質(zhì)層105以及位線上方的選擇柵107。其中，在浮柵102和控制柵104的側(cè)壁設(shè)置有側(cè)墻110，有源區(qū)106通過(guò)側(cè)墻110分別于浮柵102以及控制柵104相隔離。在上述存儲(chǔ)器件的工作過(guò)程中，例如在執(zhí)行寫(xiě)入(或編程)操作時(shí)，通過(guò)在控制柵施加電壓，使得襯底100中產(chǎn)生熱電子，并由浮柵102進(jìn)行收集及存儲(chǔ)。也就是說(shuō)，這些熱電子的收集和存儲(chǔ)同時(shí)受到水平方向以及垂直方向上的電場(chǎng)的影響。由于這兩個(gè)電場(chǎng)相互垂直，這些熱電子先沿著溝道進(jìn)行水平方向的運(yùn)動(dòng)，接著再朝向浮柵進(jìn)行垂直方向的運(yùn)動(dòng)，從而被浮柵收集并存儲(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器件的寫(xiě)入(或編程)操作。專利號(hào)為ZL02140327. 9、名稱為“分離柵極式快閃存儲(chǔ)器及其制造方法”的中國(guó)發(fā)明專利以及申請(qǐng)?zhí)枮?00910201351. 8、名稱為“分離柵快閃存儲(chǔ)器及其制造方法”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)分別公開(kāi)了一種技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的包含分離柵的存儲(chǔ)器件進(jìn)行改進(jìn)，以期獲得更高的電子遷移速率，進(jìn)而改善器件性能。在這些所公開(kāi)的技術(shù)方案中，通過(guò)將浮柵的底部設(shè)置為銳角，或者通過(guò)使浮柵僅在與擦除柵臨近的一側(cè)具有凸出的頂角，從而使得存儲(chǔ)器件能夠在執(zhí)行寫(xiě)入或者擦除時(shí)，具有較高的工作效率。然而，即使在上述這些改進(jìn)后的技術(shù)方案中，熱電子在從源極產(chǎn)生到被浮柵收集的過(guò)程中，仍舊必須首先沿著溝道進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)到浮柵下方，然后在垂直電場(chǎng)的作用下進(jìn)行垂直方向的移動(dòng)從而進(jìn)入浮柵，這無(wú)疑將極大地對(duì)器件的編程速度造成限制，從而影響存儲(chǔ)器件的整體性能表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)器件及其制作方法，通過(guò)在襯底和隧穿氧化層之間增加外延導(dǎo)電層，使得熱電子產(chǎn)生之后能夠直接進(jìn)入浮柵，從而提高器件性能。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)器件，至少包括半導(dǎo)體襯底，柵極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的源或漏區(qū)，還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)另一側(cè)襯底表面且與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層，位于所述外延導(dǎo)電層同側(cè)且覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)該側(cè)側(cè)壁以及所述外延導(dǎo)電層表面的隔離氧化層。
可選的，所述外延導(dǎo)電層與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)是指所述外延導(dǎo)電層與所述浮柵相對(duì)應(yīng)?？蛇x的，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5?？蛇x的，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。此外，本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)器件制作方法，至少包括提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底至少包括柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝形成側(cè)墻；在所述側(cè)墻的一側(cè)外延生長(zhǎng)形成與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層；在所述外延導(dǎo)電層上方依次淀積形成隔離氧化層，并形成字線。可選的，所述外延導(dǎo)電層與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)是指所述外延導(dǎo)電層與所述浮柵相對(duì)應(yīng)。
可選的，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5?？蛇x的，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。可選的，所述通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝形成側(cè)墻包括采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁生長(zhǎng)氧化層；采用自對(duì)準(zhǔn)工藝對(duì)所述氧化層進(jìn)行刻蝕，形成緊貼所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻?？蛇x的,米用選擇性外延生長(zhǎng)所述外延導(dǎo)電層，使得所述外延導(dǎo)電層僅在娃表面生長(zhǎng)?？蛇x的，所述生長(zhǎng)形成與柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層還包括形成所述外延導(dǎo)電層之后，濕法去除之前所述側(cè)墻，以露出浮柵上部側(cè)面。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明存儲(chǔ)器件襯底和隔離氧化層之間增加與柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層，改變了熱電子的遷移路徑，從而有效的改善了器件性能。此外，本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法，采用自對(duì)準(zhǔn)工藝，避免了對(duì)光刻版的額外增加，節(jié)省了生產(chǎn)成本。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)一種包含分離柵的存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明存儲(chǔ)器件一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法一種實(shí)施方式的流程示意圖；圖4至圖7為采用本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法各步驟的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明能夠以多種與在此描述不同的其他方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做近似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施方式
的限制。參考圖2，本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)器件，包括半導(dǎo)體襯底200，柵極結(jié)構(gòu)210，位于柵極結(jié)構(gòu)210 —側(cè)襯底表面的外延導(dǎo)電層220,與外延導(dǎo)電層220同側(cè)且位于柵極結(jié)構(gòu)210側(cè)壁以及位于外延導(dǎo)電層220表面的隔離氧化層230，位于覆蓋在外延導(dǎo)電層220表面的部分隔離氧化層330表面的字線柵240，以及位于柵極結(jié)構(gòu)210另一側(cè)的源或漏區(qū)250。其中，所述柵極結(jié)構(gòu)210可包括以堆棧形式分別位于所述襯底200表面的隧穿氧化層201、浮柵202、柵間介質(zhì)層203、控制柵204、絕緣介質(zhì)層205。上述存儲(chǔ)器件包括位于襯底200表面的外延導(dǎo)電層220，該外延導(dǎo)電層220與字線柵240位于柵極結(jié)構(gòu)210的同側(cè)，并且在水平方向上與柵極結(jié)構(gòu)210中的浮柵202相對(duì)應(yīng)，使得在對(duì)該存儲(chǔ)器件進(jìn)行編程的過(guò)程中，當(dāng)分別在字線柵和控制柵上施加電壓時(shí)，所產(chǎn)生的熱電子能夠經(jīng)由外延導(dǎo)電層220，直接水平運(yùn)動(dòng)傳輸至浮柵202，從而無(wú)需經(jīng)過(guò)先水平方向再垂直方向的折向運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入浮柵202，有效地減少了運(yùn)動(dòng)中的能量和動(dòng)量損失，相應(yīng)地增強(qiáng)了熱電子的注入效率，進(jìn)而大大地提高了存儲(chǔ)器件的編程性能。在具體實(shí)施例中，所述外延導(dǎo)電層220的高度可為隧穿氧化層201和浮柵202厚度之和的1/2至4/5，具體的例如可為2/3。此外，由于在水平方向上該外延導(dǎo)電層220與浮柵202相對(duì)應(yīng)，熱電子直接從外延導(dǎo)電層220水平運(yùn)動(dòng)到浮柵202，因而可通過(guò)調(diào)整外延導(dǎo)電層220的厚度對(duì)浮柵的有效厚度 進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能夠在不損耗器件性能的前提下增大了工藝窗口。參考圖3至圖7，本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)器件的制作方法。其中，圖3為本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法的流程圖，圖4至圖7為應(yīng)用本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法一種實(shí)施方式時(shí)各步驟所形成存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)截面圖。需要說(shuō)明的是，在實(shí)際的半導(dǎo)體工藝中，通常存儲(chǔ)器的制作是一次性形成大規(guī)模的存儲(chǔ)單元陣列，僅為了說(shuō)明需要，以圖示單元為例，但實(shí)際的單元個(gè)數(shù)并不應(yīng)受附圖的限制。提供這些附圖的目的是有助于理解本發(fā)明的實(shí)施例，而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限制。為了清楚起見(jiàn)，圖中所示尺寸并未按比例繪制，可能會(huì)作放大、縮小或其它改變。下面將圖4至圖7和圖3結(jié)合起來(lái)對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步闡述。步驟SI，提供至少具有柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底。參考圖4，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述襯底400表面，可包括以堆棧形式堆積的隧穿氧化層401、浮柵402、柵間介質(zhì)層403、控制柵404以及絕緣介質(zhì)層405。在其它實(shí)施方式中，所提供的半導(dǎo)體襯底400還可包括形成于所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的源/漏極450。步驟S2，在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝形成側(cè)墻。具體來(lái)說(shuō)，參考圖5，首先可采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁生長(zhǎng)氧化層；然后，可采用自對(duì)準(zhǔn)工藝對(duì)所述氧化層進(jìn)行刻蝕，從而形成緊貼柵極側(cè)壁的側(cè)墻411。其中，所述側(cè)墻可為氧化硅。步驟S3，在所述側(cè)墻的一側(cè)外延生長(zhǎng)形成與所述浮柵相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層。參考圖6，側(cè)墻411 一側(cè)緊貼柵極結(jié)構(gòu)410，在側(cè)墻411另一側(cè)選擇性外延生長(zhǎng)外延導(dǎo)電層420，使得外延導(dǎo)電層420僅在硅表面生長(zhǎng)，而不會(huì)在氧化硅表面生長(zhǎng)。其中，所形成的外延導(dǎo)電層420的厚度可為柵極結(jié)構(gòu)中隧穿氧化層401和浮柵402厚度之和的1/2至4/5，具體的例如可為2/3，以便能夠通過(guò)調(diào)整外延導(dǎo)電層420的厚度對(duì)浮柵402的有效厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能在不損耗器件性能的前提下增大了工藝窗口。此外，步驟S3還可包括形成所述外延導(dǎo)電層420之后，采用濕法刻蝕去除之前起到隔離作用的側(cè)墻411，從而露出浮柵402高出外延導(dǎo)電層420的部分。步驟S4，在所述外延導(dǎo)電層上方依次淀積形成隔離氧化層和多晶硅，并形成字線。參考圖7，所形成的隔離氧化層430位于外延導(dǎo)電層420表面以及所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁。接著，在位于外延導(dǎo)電層420表面的部分隔離氧化層430表面沉積摻雜多晶硅，形成字線。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明存儲(chǔ)器件在柵極一側(cè)的襯底表面具有與浮柵相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層，使得所產(chǎn)生的熱電子能夠直接從外延導(dǎo)電層水平運(yùn)動(dòng)至浮柵，避免了先由溝道水平運(yùn)動(dòng)到浮柵下方再垂直進(jìn)入浮柵的折向運(yùn)動(dòng)，從而提高了器件寫(xiě)入或編程的速度，改善了器件的性能。此外，本發(fā)明存儲(chǔ)器件制作方法中通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝以及外延生長(zhǎng)，避免了增加額外的光刻掩模，從而減少了工藝成本。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案·的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)器件，至少包括半導(dǎo)體襯底，柵極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的源或漏區(qū)，其特征在于，還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)另一側(cè)襯底表面且與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層，位于所述外延導(dǎo)電層同側(cè)且覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)該側(cè)側(cè)壁以及所述外延導(dǎo)電層表面的隔離氧化層。
2.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)是指所述外延導(dǎo)電層與所述浮柵相對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5。
4.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。
5.一種存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，至少包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底至少包括柵極結(jié)構(gòu)； 在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝形成側(cè)墻； 在所述側(cè)墻的一側(cè)外延生長(zhǎng)形成與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層； 在所述外延導(dǎo)電層上方依次淀積形成隔離氧化層，并形成字線。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)是指所述外延導(dǎo)電層與所述浮柵相對(duì)應(yīng)。
7.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5。
8.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，所述外延導(dǎo)電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。
9.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，所述通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)工藝形成側(cè)墻包括采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁生長(zhǎng)氧化層；采用自對(duì)準(zhǔn)工藝對(duì)所述氧化層進(jìn)行刻蝕，形成緊貼所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻。
10.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，采用選擇性外延生長(zhǎng)所述外延導(dǎo)電層，使得所述外延導(dǎo)電層僅在硅表面生長(zhǎng)。
11.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件制作方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)形成與柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層還包括形成所述外延導(dǎo)電層之后，濕法去除之前所述側(cè)墻，以露出浮柵上部側(cè)面。
全文摘要
一種存儲(chǔ)器件及其制作方法，所述存儲(chǔ)器件至少包括半導(dǎo)體襯底，柵極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的源或漏區(qū)，還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)另一側(cè)襯底表面且與所述柵極結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的外延導(dǎo)電層，位于所述外延導(dǎo)電層同側(cè)且覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)該側(cè)側(cè)壁以及所述外延導(dǎo)電層表面的隔離氧化層。本發(fā)明存儲(chǔ)器件通過(guò)引入外延導(dǎo)電層，改變了熱電子的遷移路徑，從而有效的提高了器件的編程性能。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK102916053SQ20121041364
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者張 雄 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司