存儲(chǔ)單元以及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)單元以及其制作方法，更特別來(lái)說(shuō)，是涉及一種具有L型圖案物質(zhì)層的存儲(chǔ)單元以及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件可分成揮發(fā)性元件以及非揮發(fā)性元件。當(dāng)供應(yīng)電源中斷時(shí)，揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)會(huì)遺失，但非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件即使供應(yīng)電源已經(jīng)中斷，也會(huì)保存存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)供應(yīng)電源無(wú)法一直供應(yīng)或是經(jīng)常中斷時(shí)，或是當(dāng)元件僅能需求低電壓時(shí)，例如是移動(dòng)電話、存儲(chǔ)音樂(lè)及\或影像的存儲(chǔ)卡以及其他應(yīng)用裝置，大多會(huì)使用非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件。
[0003]現(xiàn)有的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器是以摻雜的多晶硅(poly silicon)作為浮動(dòng)?xùn)艠O(floating gate)與控制柵極(control gate)。當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行編程(program)時(shí),注入浮動(dòng)?xùn)艠O的電荷會(huì)均勻分布于整個(gè)多晶硅浮動(dòng)?xùn)艠O中。然而，當(dāng)多晶硅浮動(dòng)?xùn)艠O層下方的穿隧氧化層(tunneling oxide)有缺陷時(shí),就會(huì)容易造成漏電流,影響元件的可靠度。近幾年來(lái)，廠商研發(fā)出一種電荷捕捉層(charge trapping layer)以取代現(xiàn)有非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中的浮動(dòng)?xùn)艠O。此電荷捕捉層的材質(zhì)通常是氮化娃(silicon nitride)。而在電荷捕捉層的上下通常各會(huì)設(shè)置有一層氧化硅(silicon oxide)，而形成一種具有氧化硅/氮化硅/氧化娃(oxide-nitride-oxide, ΟΝΟ)的堆疊式結(jié)構(gòu)(stacked structure)。具有這種堆疊式結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)式存儲(chǔ)器可稱為「娃/氧化娃/氮化娃/氧化娃/娃(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon, S0N0S)」存儲(chǔ)單兀。
[0004]現(xiàn)有的娃/氧化娃/氮化娃/氧化娃/娃存儲(chǔ)單元可通過(guò)正向讀取(forwardread)與反向讀取(reverse read),將電子存儲(chǔ)于電荷捕捉層的左側(cè)或右側(cè)。然而,隨著半導(dǎo)體元件的日益縮小，電荷捕捉層的體積也逐漸縮小，所能存儲(chǔ)的電荷也越來(lái)越少，而這將增加存儲(chǔ)器在運(yùn)作時(shí)讀取或?qū)懭霑r(shí)的失誤，而影響了產(chǎn)品的可靠度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種存儲(chǔ)單元以及其制作方法，以具有良好的可靠度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)單兀，包含一基底、一柵極介電層、一圖案物質(zhì)層、一選擇柵極以及一控制柵極。柵極介電層設(shè)置在基底。圖案物質(zhì)層設(shè)置在基底上且包含一水平部分以及一垂直部分。選擇柵極設(shè)置在基底且位于垂直部分的一偵U。控制柵極設(shè)置在水平部分上且位于垂直部分的另一側(cè)。圖案物質(zhì)層的垂直部分突出于選擇柵極的頂部。
[0007]根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明提供了另一存儲(chǔ)單元，包含一基底、一柵極介電層、一圖案物質(zhì)層、一選擇柵極、一控制柵極、一間隙壁以及一金屬硅化物層。柵極介電層設(shè)置在基底。圖案物質(zhì)層設(shè)置在基底上且包含一水平部分以及一垂直部分。選擇柵極設(shè)置在基底且位于垂直部分的一側(cè)?？刂茤艠O設(shè)置在水平部分上且位于垂直部分的另一側(cè)。圖案物質(zhì)層的垂直部分突出于選擇柵極的頂部。間隙壁設(shè)置在垂直部分的側(cè)壁。金屬硅化物層設(shè)置在選擇柵極以及控制柵極的頂部，使選擇柵極以及控制柵極的頂部完全被間隙壁以及金屬硅化物覆蓋。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種制作存儲(chǔ)單元的方法。首先提供一基底，然后在基底上形成一圖案化介電層、一圖案化第一導(dǎo)電層以及一圖案化掩模層。在圖案化介電層、圖案化第一導(dǎo)電層以及圖案化掩模層上共形地形成一物質(zhì)層以及一第二導(dǎo)電層，之后各向異性地移除第二導(dǎo)電層以及物質(zhì)層。接著，移除部分的圖案化介電層、部分的圖案化第一導(dǎo)電層以及部分的圖案化掩模層。最后，完全移除圖案化掩模層，以形成兩個(gè)對(duì)稱的存儲(chǔ)單元。
[0009]本發(fā)明提供了多種實(shí)施例的存儲(chǔ)單元以及其制作方法。由于圖案物質(zhì)層突出于選擇柵極上，故金屬硅化物層不會(huì)連續(xù)地形成在選擇柵極以及控制柵極上，可避免現(xiàn)有的短路問(wèn)題。如此一來(lái)，即可得到可靠度較高的存儲(chǔ)單元。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1至圖10繪示了本發(fā)明的一種制作存儲(chǔ)單元的方法的步驟示意圖；
[0011]圖11繪示了本發(fā)明根據(jù)另一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的示意圖。
[0012]主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0013]300基底 324柵極介電層
[0014]302、302’圖案化介電層 326控制柵極
[0015]304、304’圖案化第一導(dǎo)電層328圖案物質(zhì)層
[0016]306、306’圖案化掩模層 332第一層
[0017]308、308’、308’’物質(zhì)層 334第一間隙壁
[0018]308a、308a’、第一氧化層 336第二摻雜區(qū)
[0019]308a”
[0020]308b、308b’、氮化層 340第二層
[0021]308b’’
[0022]308c、308c’、第二氧化層 340a氧化層
[0023]308c’’
[0024]310、310’第二導(dǎo)電層 340b氮化層
[0025]314溝槽 342第二間隙壁
[0026]316第一摻雜區(qū) 342a氧化層
[0027]318柵極堆疊結(jié)構(gòu) 342b氮化層
[0028]320A、320B、存儲(chǔ)單元 344第三摻雜區(qū)
[0029]320C、320D
[0030]322選擇柵極 346金屬娃化物層
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)者能更進(jìn)一步了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。
[0032]請(qǐng)參考圖1至圖10，所繪示為本發(fā)明的一種制作存儲(chǔ)單元的方法的步驟示意圖。如圖1所示，首先提供一基底300，并在基底300上形成一圖案化介電層302、一圖案化第一導(dǎo)電層304、一圖案化掩模層306。其制作方法例如是,在基底300上形成一介電層(圖未示)、一第一導(dǎo)電層(圖未示)以及一掩模層(圖未示)，然后使用一光刻暨蝕刻制作工藝(photo-etching-process, PEP)以形成圖案化介電層302、圖案化第一導(dǎo)電層304、圖案化掩模層306。于較佳實(shí)施例中，圖案化介電層302、圖案化第一導(dǎo)電層304、圖案化掩模層306是同一蝕刻步驟一起形成，因此他們會(huì)具有垂直切齊的側(cè)壁。在一實(shí)施例中，基底300例如是娃基底(silicon substrate)、外延娃基底(epitaxial silicon substrate)、娃錯(cuò)半導(dǎo)體基底(silicon germanium substrate)、碳化娃(silicon carbide substrate)基底或娃覆絕緣(silicon-on-1nsulator, SOI)基底。圖案化介電層302可以是一介電物質(zhì)例如二氧化硅，也可以是高介電常數(shù)物質(zhì)，例如是是氧化鉿(hafnium oxide, HfO2)、硅酸給氧化合物(hafnium silicon oxide, HfS14)、娃酸給氮氧化合物(hafnium siliconoxynitride, HfS1N)、氧化招(aluminum oxide, Al2O3)、氧化鑭(lanthanum oxide, La2O3)、招酸鑭(lanthanum aluminum oxide, LaAlO)、氧化組(tantalum oxide, Ta2O5)、氧化錯(cuò)(zirconium oxide, ZrO2)、娃酸錯(cuò)氧化合物(zirconium silicon oxide, ZrS14)、錯(cuò)酸給(hafnium zirconium oxide, HfZrO)、氧化鐿(yttrium oxide, Yb2O3)、氧化娃鐿(yttriumsilicon oxide, YbS1)、招酸錯(cuò)(zirconium aluminate, ZrAlO)、招酸給(hafniumaluminate, HfAlO)、氮化招(aluminum nitride, AIN)、氧化欽(titanium oxide, T12),氮氧化錯(cuò)(zirconium oxynitride, ZrON)> 氮氧化給(hafnium oxynitride, HfON)>氮氧娃錯(cuò)(zirconium silicon oxynitride, ZrS1N) > 氮氧娃給(hafnium siliconoxynitride, HfS1N)、銀秘組氧化物(strontium bismuth tantalate, SrBi2Ta2O9, SBT)、錯(cuò)欽酸鉛(lead zirconate titanate, PbZrxTi1^O3, PZT)或欽酸鋇銀(barium strontiumtitanate, BaxSr1^xT13, BST)，但不以上述為限。圖案化第一導(dǎo)電層304可以包含任何導(dǎo)電物質(zhì)，于一實(shí)施例中，圖案化第一導(dǎo)電層304是多晶硅。圖案化掩模層306可以是各種適合作為掩模層的物質(zhì)，例如是氮化硅(SiN)、氮氧化硅(S1N)、碳化硅(SiC)或上述的結(jié)合。在一實(shí)施例中，圖案化掩模層306的厚度為500埃(Angstom)至1500埃。
[0033]如圖2所示，在圖案化介電層302、圖案化第一導(dǎo)電層304與圖案化掩模層306上共形地形成一物質(zhì)層308以及一第二導(dǎo)電層310。于一實(shí)施例中，物質(zhì)層308包含一第一氧化層308a、一氮化層308b以及一第二氧化層308c,以形成一 0N0結(jié)構(gòu)。0N0層中的每一層都可通過(guò)相同或不同的制法形成，在一實(shí)施例中，0N0層都是以化學(xué)氣相沉積制作工藝形成。而于一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層310可以是任何導(dǎo)電材料,例如是多晶娃。
[0034]如圖3所示，進(jìn)行一蝕刻制作工藝以各向異性地移除部分的第二導(dǎo)電層310以及部分的物質(zhì)層308。就第二導(dǎo)電層310而言，在經(jīng)過(guò)蝕刻制作工藝后，第二導(dǎo)電層310’具有一間隙壁結(jié)構(gòu)且具有弧度的側(cè)面，相對(duì)地設(shè)置在圖案化掩模層306的兩側(cè)。于一實(shí)施例中，如圖3所示，第二導(dǎo)電層310’的最頂部低于圖案化掩模層306的最頂部，但高于圖案化第一導(dǎo)電層304的最頂部。于另一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層310’的最頂部齊平于圖案化掩模層306的最頂部。就物質(zhì)層308而言，經(jīng)過(guò)蝕刻步驟后，物質(zhì)層308中僅接觸基底300的部分會(huì)被移除，也就是說(shuō)，環(huán)繞在第二導(dǎo)電層310’以及圖案化掩模層306的物質(zhì)層308會(huì)被保留在基底300上。
[0035]如圖4所示，進(jìn)行一蝕刻制作工藝以移除部分的物質(zhì)層308’、部分的圖案化掩模層306、部分的圖案化第一導(dǎo)電層304、部分的圖案化介電層302，直至暴露出基底300，而在基底300上形成一溝槽314。于一較佳實(shí)施例中，保留的物質(zhì)層308’ ’、圖案化掩模層306’、圖案化第一導(dǎo)電層304’以及圖案化介電層302’鏡像地對(duì)稱于溝槽314的中線。