專利名稱：具有凹口浮動(dòng)?xùn)乓约胺旨?jí)源區(qū)的可縮放的快閃eeprom存儲(chǔ)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電可擦除且可編程只讀非易失性存儲(chǔ)器(EEPROM)單元或 更具體地說(shuō)涉及快閃EEPROMo本發(fā)明還涉及包括若干以這種存儲(chǔ)單元的行 和列為矩陣的形式布置的這種EEPROM存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器陣列。
背景技術(shù)：
一種現(xiàn)有技術(shù)的快閃存儲(chǔ)器裝置是疊層?xùn)趴扉WEEPROM，其中單個(gè)疊層 柵晶體管組成存儲(chǔ)單元。它編程為傳統(tǒng)的UV可擦除EPROMJ吏用向浮動(dòng)?xùn)?注射熱電子的機(jī)制，并且M Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)機(jī)制從浮動(dòng)?xùn)胖六i極區(qū) :^iS行擦除。這種裝置具有以下缺點(diǎn)(1)擦除靈敏度過(guò)高,其中即使當(dāng)存儲(chǔ)單 元的柵極被取消選定并且在地電位被偏置時(shí)，存儲(chǔ)單元可以被擦除至一個(gè)負(fù)的 閾值電壓，從而使存儲(chǔ)單元處于導(dǎo)電狀態(tài),，以及(2)高的編程電流，其需要 艦制蟲(chóng)的電源電壓來(lái)對(duì)存儲(chǔ)單繊4彌程，例如參見(jiàn)美國(guó)專利4698787。第二種類型快閃存儲(chǔ)器裝置使用分割柵配置。這種配置消除了擦除靈敏 度過(guò)高，這是因?yàn)榧词垢?dòng)?xùn)攀潜贿^(guò)擦除，溝道中的導(dǎo)電需要在另一部分溝道 之上的控制柵偏置。然而，編程和擦除機(jī)制和疊層?xùn)排渲檬窍嗤?。這種配 置的缺點(diǎn)是它增加了存儲(chǔ)單元的尺寸并且由于分割柵配置其可能要承受對(duì)準(zhǔn)靈 敏度的要求。例如參見(jiàn)美國(guó)專利5029130。另一鄉(xiāng)快閃存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元使用所謂的源極偵勝入技術(shù)，其最小化熱電 子編程電流從而芯片上電壓倍增器可用于提供來(lái)自單個(gè)5或3.3 V電源的足夠的編程電流。然而，這些存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)仍然可能具有以下缺點(diǎn)0)對(duì)準(zhǔn)靈 敏度，(2)缺乏可縮放性以及(3)需要在單元尺寸和耦合比率之間折衷。例 如參見(jiàn)美國(guó)專利5194925。美國(guó)專利5303187、 4462090以及5280446公開(kāi)了具有選擇柵、控制柵、源極以及漏極四個(gè)終端的單個(gè)晶體管存儲(chǔ)單元。然而美國(guó)專利5303187中公開(kāi) 的存儲(chǔ)單^M:電子隧道從浮動(dòng)?xùn)诺揭r底(參見(jiàn)第5欄第64-68行)進(jìn)行擦除。 因?yàn)楦?dòng)?xùn)乓约耙r底間駄的電容，由于弱耦合比率這是不^^迎的。因此， 需要一種較高的電壓，除。此外，需要負(fù)電壓提供用于n型存儲(chǔ)單元的擦除 操作的電勢(shì)。這就需要提供高的PMOS結(jié)擊穿電壓以及高的場(chǎng)隔離閾值電壓以 及低的PMOS晶體管本身效應(yīng)的處現(xiàn)以便該電路可以提供足夠幅度的負(fù)電壓 來(lái)獲得必要的擦除操作。美國(guó)專利4462090以及5280446都公開(kāi)了用于選擇柵的分割柵配置。用于 選# 的這種分害娜配置由于未對(duì)準(zhǔn)可能導(dǎo)致?lián)舸╈`驗(yàn)。美國(guó)專利5338952公開(kāi)了一種分割柵存儲(chǔ)單元，其具有形成為墊片的浮動(dòng) 柵，該墊片配置在選擇柵的相鄰處并且在控制柵的下方。然而利用這種配置在 浮動(dòng)?xùn)乓约翱刂茤胖g存在不夠數(shù)量的電容耦合。最后，上述設(shè)計(jì)在擦除操作期間可能遭受雪崩或者帶至帶擊穿，其中源結(jié) 被偏置相對(duì)比較高的電勢(shì)。擊穿電壓精密地依靠結(jié)曲率以及在結(jié)邊緣的氧化物 厚度。隨著存儲(chǔ)單元在尺寸上不斷縮小，由于在可縮放技術(shù)中熱循環(huán)的減少， 曲率的優(yōu)化程度數(shù)U了限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種電可擦除且可編程存儲(chǔ)器裝置，包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材 料的襯底，在襯底中形成的具有一定距離間隔且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第 二導(dǎo)電鄉(xiāng)的第一和第二區(qū)域，其間具有溝道區(qū)，形成于溝道區(qū)第一部分之上 并與之絕緣的導(dǎo)電選擇柵，具有底面的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)?，其配置在第一區(qū)域以及溝 道區(qū)第二部分之上并且通過(guò)絕緣材料與之絕緣，其中凹口形成在底面之上，具 有和第一區(qū)域邊緣相對(duì)準(zhǔn)的邊緣或配置在第一區(qū)域之上的邊緣，以及導(dǎo)電控制 柵具有配置在浮動(dòng)?xùn)畔噜徧幍牡谝徊糠?。本發(fā)明的另一方面,電可擦除且可編程存儲(chǔ)器裝置包括第一導(dǎo)電類型半 導(dǎo)體材料的襯底，在襯底中形成的具有一定距離間隔且具有不同于第一導(dǎo)電類 型的第二導(dǎo)電類型的第一和第二區(qū)域，其間具有溝道區(qū)，其中溝道區(qū)包括相鄰 于第一區(qū)域的第一部分以及相鄰于第二區(qū)域的第二部分，配置在溝道區(qū)第二部 分上并且與之絕緣的導(dǎo)電選擇柵，用于控制溝道區(qū)第二部分的導(dǎo)電性，具有完 全配置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的第一部分的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)牛糜诋a(chǎn)生控制溝道區(qū)第一部分導(dǎo)電性的邊緣場(chǎng)，其中浮動(dòng)?xùn)诺谝徊糠职ㄍ耆渲迷诘谝粎^(qū)域 上并且與之絕緣的底面以及從底面伸出且遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)側(cè)面，以及導(dǎo)電控制 柵，其具有與浮動(dòng)?xùn)畔噜徳O(shè)置的第一部分。本發(fā)明的另一方面是一種在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)術(shù)寸底上制造存儲(chǔ)裝置的 方法，包括在襯底上形成具有一定距離間隔的第一和第二區(qū)域，其具有不同于 第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，其中溝道區(qū)被限定在第一和第二區(qū)域之間的襯 底中，在溝道區(qū)第一部分之上形成并與之絕緣的導(dǎo)電選擇柵，形成具有底面的 導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)牛渑渲迷诘谝粎^(qū)域以及溝道區(qū)第二部分之上并且與之絕緣，其中 浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂ǎ诘酌嫔闲纬砂伎?，該底面具有與第一區(qū)域邊緣相對(duì)準(zhǔn)的 邊緣或設(shè)置在第一區(qū)域之上的邊緣，以及形成導(dǎo)電控制柵，其具有與浮動(dòng)?xùn)畔?鄰設(shè)置的第一部分。本發(fā)明還有一個(gè)方面在于存儲(chǔ)驢的方法，包括在襯底中形成的具有一 定距離間隔且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第一和第二區(qū)域，其 中溝道區(qū)被限定在第一和第二區(qū)域之間的襯底內(nèi)，以及其中溝道區(qū)包括與第一 區(qū)域相鄰的第一部分以及與第二區(qū)域相鄰的第二部分，在溝道區(qū)第二部分上形 成并且與之絕緣的導(dǎo)電的選擇柵，用于控制溝道區(qū)第二部分的導(dǎo)電性，形成具 有完全設(shè)置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的第一部分的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)?，用于產(chǎn)生控 制溝道區(qū)第一部分導(dǎo)電性的邊緣場(chǎng)，其中浮動(dòng)?xùn)诺谝徊糠职ㄍ耆O(shè)置在第一 區(qū)域上并且與之絕緣的底面以及從底面伸出而遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)側(cè)面，以及形成 導(dǎo)電控制柵，其具有與浮動(dòng)?xùn)畔噜徳O(shè)置的第一部分。M31參考說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖，本發(fā)明的其它目標(biāo)以及特征將會(huì) 變得明顯。


附圖1A到1H的襯底的橫斷面視圖依次展示了用于制造本發(fā)明的存儲(chǔ)單 元的處理步驟。附圖2的示意性的橫斷面視圖展示了本發(fā)明的存儲(chǔ)單元。附圖3A到3C的襯底的橫斷面視圖依次展示了用于制造本發(fā)明的存儲(chǔ)單 元的處理步驟的第一替換實(shí)施例。附圖4A到4C的襯底的橫斷面視圖依次展示了用于制造本發(fā)明的存儲(chǔ)單 元的處理步驟的第二替換實(shí)施例。附圖5A到5D的襯底的橫斷面視圖依次展示了用于制造本發(fā)明的存儲(chǔ)單 元的處理步驟的第三替換實(shí)施例。附圖6A到6C的襯底的橫斷面視圖依次展示了用于制造本發(fā)明的存儲(chǔ)單 元的處理步驟的第四替換實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
存儲(chǔ)單元制造附圖1A到1E示出根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)單元的制造方法。以下描 述的參數(shù)取決于設(shè)計(jì)規(guī)則以及加工技術(shù)階段。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的 是，本發(fā)明不局限于任何具體的加工技術(shù)階段，也不局限于以下描述的任何工 藝參數(shù)的特定值。此外，以下方法描述集中在單個(gè)存儲(chǔ)單元的形成，實(shí)際上大 量這種存儲(chǔ)單元是同時(shí)形成的，其在以列排列的有源區(qū)首尾相連來(lái)擴(kuò)展。這種 存儲(chǔ)單元的列是由絕緣區(qū)域的列隔開(kāi)的，其中的形成是本領(lǐng)域公知的。人們注意到，如這里^頓的，術(shù)語(yǔ)"上方"以及"在..上"都包含"直接 在...上"(沒(méi)有中間材料、元件或置于其間的間隔)以及"間接地在...上"(中 間材料、元件或置于其間排列有間隔)。同樣J4術(shù)語(yǔ)"相鄰"包括"直接相鄰" (沒(méi)有中間材料、元件或其間設(shè)置的間隔)以及"間接地相鄰"(中間材料、 元件或其間設(shè)置的間隔)。例如，"在襯底上方"形成元件可以包括直接在襯 底上而在其間沒(méi)有中間材料/元件來(lái)形成元件，以及間接在襯底上、在其間具有 一個(gè)或多個(gè)中間材料/元件而形成元件。附圖1A示出半導(dǎo)體襯底(或襯底阱)IO的橫斷面視圖，其tti^的是P導(dǎo) 電類型并且在本領(lǐng)域是公知的。第一層絕緣材料12，優(yōu)選的為二氧化硅(以 下稱為"氧化物")通過(guò)諸如氧化或氧化物沉積(例如化學(xué)蒸汽沉積或CVD) 之類的公知技術(shù)而形成于襯底10上，其具有大約30A的深度。 一層多晶硅14 (以下稱為"多晶硅")形成于氧化層12的頂部。多晶硅層14的形成可以通 過(guò)公知的處理產(chǎn)生，諸如低壓CVD或LPCVD。多晶硅完^iM:原位方法或者 M31傳統(tǒng)的注入來(lái)?yè)诫s。在tt^實(shí)施例中，多晶硅層14具有大約1000A的深 度，并且被注入As (3.0E15齊i遣，25KeV注入能量)。第二層絕緣材料16形成 于多晶硅層14之上，優(yōu)選的M HTO氧化物沉積處理。然后在氧化層16上 施加適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑材料，并且執(zhí)行掩模步驟以有選擇地從某些掩模區(qū)域除 去光致抗蝕劑材料(跨過(guò)有源區(qū)的多個(gè)列的行方向上延伸的條紋20)。其中除去光致抗蝕劑材料，在條紋20中{頓標(biāo)準(zhǔn)刻蝕技術(shù)(即各向異性亥i勉處理) 將氧化層16和多晶硅層14的下面部分刻蝕掉。其中不除去光致抗蝕劑，維持 氧化物層16和多晶硅14層。除去殘余光致抗蝕劑材料，產(chǎn)生如附圖1A所示 的結(jié)構(gòu)。
然后沿著余下結(jié)構(gòu)的側(cè)壁表面形成絕緣墊片。墊片的形成在本領(lǐng)域是公知 的，并且包括在結(jié)構(gòu)的輪廓上沉積一種材料，隨后進(jìn)行各向異性亥卿M，借 此從該結(jié)構(gòu)的水平表面除去該材料，而該材料大量無(wú)損的殘留在該結(jié)構(gòu)的垂直 方向的表面上。在這種情況下，合成墊片形成如下。氧化物層22形成于該結(jié) 構(gòu)之上，并且氮化硅("氮化物")層24形成于氧化層22之上，如附圖1B所 示。執(zhí)行各向異性氮化物亥鵬，隨后是受控的各向異性氧化腐蝕，除合成墊片 26 (包括L形狀氧化層22上的墊片狀的氮化物層24)之外的氮化物以及大多 數(shù)(但是4腿不是所有的)氧化層22/24被除去，如附圖1C所示。j柳各向 異性刻tiffl3i不完全除去襯底10上的氧化物12 (以及可能的一些氧化物22) 魏頓襯底的破壞。
使用氮化物亥U蝕除去殘余的氮化物24。對(duì)該結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行掩模，以 及然后通過(guò)對(duì)該結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾x子注入以在襯底10內(nèi)形成第--區(qū)域(即源區(qū))30。源區(qū)30具有不同于襯底10 (例如P摻雜)的導(dǎo)電類型(例 如N摻雜)。在這種情況下，源極區(qū)域是N+摻雜。濕法刻蝕接著用于除去任何 暴露的氧化物12/22，隨后在襯底的暴露部分上形成氧化層32的氧化過(guò)程。產(chǎn) 生的結(jié)構(gòu)如附圖1D所示。
接著皿在該結(jié)構(gòu)上形成一層多晶硅36 (如附圖1E所示)，多晶硅墊片 34形成于氧化層22的相鄰處，隨后進(jìn)行各向異性多晶硅刻蝕以留下多晶硅墊 片34。執(zhí)行適當(dāng)?shù)淖⑷氩襟E以擴(kuò)展第一區(qū)域30以便它們被分級(jí)以防止結(jié)擊穿， 其如附圖1F所示。
接下來(lái)的掩模步驟保護(hù)位于和源極區(qū)域30相鄰設(shè)置的那些多晶硅墊片 34。接著《頓多晶硅刻蝕步驟來(lái)除去沒(méi)有保護(hù)的多晶鵬片34。氧化物亥鵬接 著用于除去氧化物22和32的暴露部分。絕緣層40然后形成于該結(jié)構(gòu)之上(例 如4繼的是ONO層，其包括連續(xù)沉積的絕緣材料的三個(gè)薄層，諸如氧化物、 氮化物以及氧化物，其分別具有 60A、 ~70A、 60A的厚度)。多晶硅的厚 層然后沉積在該結(jié)構(gòu)(-1600 A)的上方。接下來(lái)的掩模步驟保護(hù)沉積的多晶硅位于源極區(qū)域30周圍的那些部分。沉積的多晶硅的沒(méi)有保護(hù)的部分在多晶硅
亥鵬步驟中被除去，剩下在源極區(qū)域30上布置的多晶硅層42并且向上延伸并 在氧化層22和16之上。然后對(duì)該整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾x子注入以在襯底10 的曝露部分形成第二區(qū)域(即漏區(qū))38。絕緣墊片48然后形成在與多晶磁氧 化物層14/16相鄰的襯底上，隨后進(jìn)行另一離子注入以擴(kuò)展第二區(qū)域38，使得 它們被分級(jí)以防止結(jié)擊穿。最終的結(jié)構(gòu)如附圖1G和1H所示。
本發(fā)明存儲(chǔ)單元的最終結(jié)構(gòu)包括限定在源極30以及漏極38之間的襯底的 溝道區(qū)44。多晶硅層14形j^儲(chǔ)單元的選擇柵，其設(shè)置在溝道區(qū)44的第一部 分上并且與之絕緣。多晶硅墊片34形 儲(chǔ)單元的浮動(dòng)?xùn)牛湓O(shè)置在溝道區(qū)44 的第二部分上并且與之絕緣。多晶硅層42形成存儲(chǔ)單元的控制柵。
附圖2是示出該存儲(chǔ)單元的五個(gè)導(dǎo)電部件(選擇柵14、浮動(dòng)?xùn)?4、控制 柵42、源極30以及漏極38)的橫斷面視圖簡(jiǎn)圖，其艦一或多個(gè)絕緣材料層 互相絕緣。存儲(chǔ)單元分別通過(guò)終端SEL、 CG、 S和D提供給選擇柵14、控制 柵42、源極30、以及漏極38的電壓來(lái)控制。在最后的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)中，浮動(dòng) 柵34包括形成其中的凹口 46以便在襯底以及浮動(dòng)?xùn)诺囊徊糠种g形成另外的
(厚的)絕緣。凹口 46的垂直邊緣46a與源極區(qū)域30的邊緣30a相對(duì)準(zhǔn)， 或微緣46a與源極區(qū)域30垂驢疊。因此，源極區(qū)域30在凹口 46所提供 的厚的絕緣區(qū)域下方結(jié)束，使得增加源結(jié)的擊穿電壓，這是因?yàn)楹竦慕^緣減少 了垂直電場(chǎng)以及源結(jié)處的電場(chǎng)。為確保這個(gè)對(duì)準(zhǔn)，熱退火可用于保證源極區(qū)域 擴(kuò)散到氧化層22之下。替換的，形成源極區(qū)域30的離子注入可以岡依形成氧 化層22之后就執(zhí)行，隨后在形成多晶硅墊片34之后進(jìn)行第二次離子注入(其 幾乎不需要或者不需要熱退火，其有益于按比例縮小到更小單元尺寸)。通過(guò) 凹口 46所提供的厚的絕緣區(qū)鄉(xiāng)每會(huì)M^浮動(dòng)?xùn)艍|片34和襯底之間的電容，其 于是將在擦除以及編程操作期間增加存儲(chǔ)單元的耦合比率并且減少對(duì)高壓的要 求。
存儲(chǔ)單元操作
三個(gè)多晶硅存儲(chǔ)單元的操作在美國(guó)專利No.5912843中已經(jīng)描述，這里并 入且參考其公開(kāi)的內(nèi)容。
存儲(chǔ)元件擦除或?qū)懭?1"
為了寫(xiě)入"l"或擦除存儲(chǔ)元件1，其導(dǎo)致存儲(chǔ)元件1處于導(dǎo)電狀態(tài),向源極施加一個(gè)高電壓( 12 V)。漏極、選擇柵以及控制柵全部位于地電位。由 于浮動(dòng)?xùn)藕瓦x擇柵之間、以及浮動(dòng)?xùn)藕涂刂茤胖g的高電容耦合，以及由于源 極區(qū)&劃卩浮動(dòng)?xùn)胖g十分小的電容耦合，以及由于源極區(qū)域和浮動(dòng)?xùn)胖g的重 疊，在源極和浮動(dòng)?xùn)胖g出現(xiàn)了高百分比的外加電壓。這導(dǎo)致電子通過(guò)
Fowler-Nordheim隧道機(jī)制從浮動(dòng)?xùn)潘泶┑皆?，艮而并非到襯底，留下具有相對(duì) 的正電荷的浮動(dòng)?xùn)拧?br> 對(duì)于12V的電源電壓，在源結(jié)可以產(chǎn)生帶至U帶的隧道機(jī)制，期每會(huì)加大 源極電流的幅度。由于芯片上電壓倍增器通常用于提供高電壓，所以帶到帶的 隧道電流將會(huì)需要一個(gè)更穩(wěn)健的電壓倍增器設(shè)計(jì)。
擦除存儲(chǔ)單元的可選方案方式是向控制柵施加負(fù)偏壓( -8至lJ-10V)，而 選擇柵保持在地電位或保持在與控制柵同樣的負(fù)偏壓，并且僅僅提升源極電壓 到5 V或接近于Vcc，諸如6-7V。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是源極電壓現(xiàn)在處于低位勢(shì)。 ffl31減少源極電壓，為了更高的電流供應(yīng)能力，它通過(guò)更少的泵級(jí)而允許直接 從Vcc電源或從電壓倍增器提供源極電壓。
存儲(chǔ)單元編程或?qū)懭?0"
為了向存儲(chǔ)單元寫(xiě)入"0"，其導(dǎo)致存儲(chǔ)單元處于非導(dǎo)電狀態(tài)，向源極施加 一個(gè)高壓( 5到8 V)。向控審順施加第二高壓( 10到12V)。漏電壓保 持在0 V或小的偏壓( 0.3至ljl.0伏特)。小的電壓施加到選# ，該電壓正 好高于選擇柵下方的晶體管的閾值電壓Vt (例如Vt十AV，其中AV 0.1 V 到5V)。選擇柵的電壓導(dǎo)致晶體管從漏極到源極傳導(dǎo)小的電流，約為微安量 級(jí)。由于施加在控制柵以及源極區(qū)域的高壓，浮動(dòng)?xùn)盘幍碾娢粸楦?。浮?dòng)?xùn)诺?高電位將會(huì)導(dǎo)致浮動(dòng)?xùn)畔旅娴臏系绤^(qū)的被拉高。緊在浮動(dòng)?xùn)抛髠?cè)邊緣以下的襯 底的表面電勢(shì)測(cè)定為低于浮動(dòng)?xùn)烹妷? 8 V)大約一伏特。由于選擇柵被偏 置剛好高于閾值電壓，如上所述，選擇柵下面的溝道電位接近于漏電壓，其是 0 V或小的偏壓。因此大約8 V的電壓差形自緊 擇柵下面的溝道中的區(qū) 域以及緊在浮動(dòng)?xùn)畔旅娴臏系乐械膮^(qū)域上。緊在選擇柵下面的溝道的區(qū)域和緊 在浮動(dòng)?xùn)畔旅鏈系赖膮^(qū)域之間的間隙寬度大約是500A。因此形成1.5到4MV/cm 的電場(chǎng)，其足夠高以至導(dǎo)致熱電子從溝道注入到浮動(dòng)?xùn)?，這使浮動(dòng)?xùn)艓ж?fù)電荷。
存儲(chǔ)元件讀取
最后，為了讀取存儲(chǔ)元件，向源極區(qū)域施加地電位。近似伏特的讀取電壓施加于漏極區(qū)以及Vcc電壓(例如用于0.18"m技術(shù)的 1.8伏特)施加于選 擇柵。如果浮動(dòng)?xùn)攀钦姾?即浮動(dòng)?xùn)攀轻尫烹娮?，那么直接位于浮動(dòng)?xùn)畔?面的溝道區(qū)被打開(kāi)。當(dāng)選娜提升至臓取電位時(shí)，直接魏娜下方的溝道區(qū) 也被打開(kāi)。因此，齡溝道區(qū)將被打開(kāi)，使電子從源極區(qū)域流到漏極區(qū)。這種 導(dǎo)電狀態(tài)將被定義為存儲(chǔ)，除"1"狀態(tài)。
另一方面，如果浮動(dòng)?xùn)攀菐ж?fù)電的，直接在浮動(dòng)?xùn)乓韵碌臏系绤^(qū)被弱打 開(kāi)或者完全關(guān)閉。即使當(dāng)選擇柵以及漏極區(qū)提升至贖取電位，幾乎沒(méi)有或根本 沒(méi)有電流流過(guò)溝道。在這種情況下，與"l"狀態(tài)相比電流是很小的或根本沒(méi)有 電流。這種非導(dǎo)電狀態(tài)將被定義為存儲(chǔ)器編程"0"狀態(tài)。
替換實(shí)施例
附圖3A到3C示出一個(gè)替換實(shí)施例,其中浮動(dòng)?xùn)畔蛏涎由觳⒃谶x擇柵之 上，用于加強(qiáng)電容耦合。這^fflil在如附圖lA所示結(jié)構(gòu)中的氧化物16上形成 額外材料層50 (例如氮化物)，以及在層50上形成適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑材料52 來(lái)完成的，如附圖3A所示。接下來(lái)是等離子體刻蝕處理(灰化)，其除去光致 抗蝕劑52的暴露表面。這種刻蝕過(guò)程導(dǎo)致減少光致抗蝕劑52的寬度(例如大 約300A)，使得氮化物層50的一部分暴露。接下來(lái)的氮化物刻蝕除去氮化物 層50的暴露側(cè)部分，該暴露側(cè)部分不再被光致抗蝕劑52保護(hù)，有效地減少氮 化物層的寬度，如附圖3B所示。
在除去光致抗蝕劑52以后，根據(jù)附圖1B到1H執(zhí)行i^f ij余處理步驟以 產(chǎn)生附圖3C所示的結(jié)構(gòu)。禾鵬這個(gè)實(shí)施例，在控制柵以及浮動(dòng)?xùn)胖g存在增 強(qiáng)的耦合，其結(jié)合有用于更大的擊穿電壓的凹口46。
第二替換實(shí)施例
在浮動(dòng)?xùn)判纬砂伎谟糜诩哟蟾?dòng)?xùn)藕驮礃O區(qū)域: 之間的絕緣不局限于作 為墊片形成的浮動(dòng)?xùn)拧＠?，這里一并參考的美國(guó)專利6057575 ('575專利) 示出浮動(dòng)?xùn)判纬蔀椴牧蠈?。?575專利的附圖la所示，絕緣材料形成于選擇 柵上方且與之相鄰處，而浮動(dòng)?xùn)判纬捎诮^緣材料上。可以修改這種實(shí)施例，以 包括在浮動(dòng)?xùn)胖行纬砂伎趤?lái)增加裝置的擊穿電壓。
附圖4A到4C示出對(duì)575專利的附圖la的實(shí)施例的修改。在選擇魂60 形成于絕緣層62上以后，絕緣層64形成于該結(jié)構(gòu)之上，包括其中橫向鄰近:層 60/62的L型部分。氮化物墊片24然后以如上所述同樣方式形成于層64的L型部分22的相鄰處，并且如附圖4A所示。在除去氮化物24以后， 一層絕緣 材料64形成于該結(jié)構(gòu)之上，繼之以在絕緣材料64上形成浮動(dòng)?xùn)?6，如附圖4B 所示。然后根據(jù)，575專利中描述的處理步驟形成另一絕緣層68以及控制柵70， 產(chǎn)生附圖4C所示的最終結(jié)構(gòu)。浮動(dòng)?xùn)?6包括面向控制柵70的下表面中的凹 口70a的凸出部66a。 第三替換實(shí)施例
附圖5A到5D示出第三替換實(shí)施例，其中凹口46不在浮動(dòng)?xùn)胖行纬?，?反浮動(dòng)?xùn)磐耆O(shè)置在源極區(qū)域之上。以如附圖1A所示的結(jié)構(gòu)開(kāi)始，絕緣墊片 80橫向相鄰于多晶硅14以及氧化物16形成(M使用氧化物16作為刻蝕停 止^it行絕緣沉積以及刻蝕)，如附圖5A所示。氧化層32形成于襯底的暴露 部分之上，優(yōu)選的M氧化來(lái)進(jìn)行。適當(dāng)?shù)碾x子注入用來(lái)形成第一 (源極)區(qū) 域30。然后，多晶硅墊片82橫附目鄰于絕緣墊片80形成(艦多晶硅沉積以 及刻蝕)。執(zhí)行第二離子注入以擴(kuò)展第一區(qū)域30以使得它們分級(jí)以防止結(jié)擊穿， 如附圖5B所示。根據(jù)附圖1G執(zhí)行如上所鵬除M步驟以完成該結(jié)構(gòu)，其 如附圖5C所示。
附圖5D示出最終結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電元件，其中浮動(dòng)?xùn)?2設(shè)置于源極區(qū)域之上， 溝道區(qū)44的第一部分44afflM^擇柵14被垂直重疊(和被控制)，而溝道區(qū)44 的第二部分44b橫向地偏離、而不是垂直重疊于浮動(dòng)?xùn)?2。然而，浮動(dòng)?xùn)?2 可以在第二部分44b (即經(jīng)aii緣場(chǎng))施加足夠的控制以打開(kāi)(導(dǎo)電)和關(guān)閉 (非導(dǎo)電)溝道區(qū)的第二部分44b。對(duì)于施加到源極區(qū)域的電壓上存在著限制 的那些應(yīng)用，這種實(shí)施例是有優(yōu)勢(shì)的。
第四替換實(shí)施例
附圖6A到6C示出第四替換實(shí)施例，其類似于第三變更實(shí)施例，但是其 中非墊片浮動(dòng)?xùn)啪哂型耆O(shè)置在源極區(qū)域上的一個(gè)較低部分。以如附圖1A所 示結(jié)構(gòu)開(kāi)始(但是具有寬的多晶磁氧化物層14/16)，絕緣墊片90橫向相鄰于 多晶硅14以及氧化物16形成(M31使用諸如氮化物之類的絕緣沉積，之后使 用氧化物16作為亥卿停止鄉(xiāng)行刻蝕)，如附圖6A所示。氧化刻W1來(lái)除去 氧化層12的暴露部分，隨后在襯底的暴露部分上形成氧化層32，優(yōu)選的通過(guò) 氧化來(lái)進(jìn)行。適當(dāng)?shù)碾x子注入用來(lái)形成第一 (源極)區(qū)域30，如附圖6B所示。 然后，多晶硅層92形成于該結(jié)構(gòu)之上，隨后絕緣層94形成于多晶硅層92之上，接著多晶硅層96形成于絕緣層94之上。在適當(dāng)?shù)难谀２襟E和多晶硅/絕緣 亥鵬以對(duì)準(zhǔn)多晶鶴92/96的末端之后，執(zhí)行第二次離子注入以擴(kuò)展第一區(qū)域 30來(lái)防止電壓擊穿。漏極區(qū)38可以按如上所述的類似方式形成，產(chǎn)生附圖6C 所示的結(jié)構(gòu)。層92組成浮動(dòng)?xùn)牛鴮?6組成控制柵。浮動(dòng)?xùn)?2具有在氧化層32和源 極區(qū)域30之上延伸的較低部分92a。僅僅浮動(dòng)?xùn)?2的上部92b不垂直于源極 區(qū)域30上。然而，浮動(dòng)?xùn)诺妮^低部分92a可以對(duì)直接在絕緣墊片90下方的溝 道區(qū)的部分44b (即經(jīng)過(guò)纖場(chǎng))施加足夠的控制，以打開(kāi)(導(dǎo)電)和關(guān)閉(不 導(dǎo)電)溝道區(qū)的部分44b?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明不局限于如上所述的以及此處說(shuō)明的實(shí)施例，而是 包括屬于附加權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何以及所有變化。例如，如上所述的材料、 處理以及數(shù)個(gè)實(shí)例僅僅是示例性的，并且不應(yīng)該被認(rèn)為限制權(quán)利要求。此外， 從權(quán)利要求以及說(shuō)明書(shū)可以明顯看到的是，并不是所有的方法步驟都需要按照 示出的或要求的準(zhǔn)確的順序來(lái)執(zhí)行，而是允許正確形成本發(fā)明的非易失存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)單元的任何頓序。最后，單一層材料可以被形成為多層這種材料麟似的 材料，反之亦然。
權(quán)利要求
1.一種電可擦除且可編程存儲(chǔ)器裝置，包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料的襯底；在襯底中形成的具有一定距離間隔并且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第一和第二區(qū)域，其間具有溝道區(qū)；形成于溝道區(qū)的第一部分之上并與之絕緣的導(dǎo)電選擇柵；具有底面的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)?，所述底面設(shè)置在第一區(qū)域以及溝道區(qū)的第二部分之上并且通過(guò)絕緣材料與之絕緣，其中凹口形成在所述底面之上，該底面具有與第一區(qū)域的邊緣相對(duì)準(zhǔn)的邊緣或者具有設(shè)置在第一區(qū)域之上的邊緣；以及導(dǎo)電控制柵，具有相鄰于浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置的第一部分。
2. 權(quán)利要求1的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)虐ㄔO(shè)置在凹口之上的第一部分以及 未設(shè)置凹口之上的第二部分，并且其中將浮動(dòng)?xùn)诺牡谝徊糠峙c襯底絕緣的絕緣 材料部分的厚度大于將浮動(dòng)?xùn)诺牡诙糠峙c襯底絕緣的絕緣材料部分的厚度。
3. 權(quán)利要求2的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)虐ㄏ蛏涎由觳⑶以谶x擇柵之上的第 三部分。
4. 權(quán)利要求1的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)判纬蔀榻^緣材料上的墊片。
5. 權(quán)利要求1的裝置，其中擰制柵的第一部分橫向相鄰干浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置. 并且其中控制柵包括向上延伸并且在浮動(dòng)?xùn)胖系牡诙糠帧?br> 6. 權(quán)利要求5的裝置，其中控制柵的第一部分直接設(shè)置在直接布置在第一區(qū)域上的絕緣材料上，而控制柵的第二部分直接設(shè)置M:接布置在浮動(dòng)?xùn)派系慕^緣材料上。
7. 權(quán)利要求5的裝置，其中 浮動(dòng)im括在浮動(dòng)?xùn)诺纳媳砻嫔系耐钩霾浚?控制柵包括其上形成有第二凹口的底面； 浮動(dòng)?xùn)诺耐钩霾棵鎸?duì)第二凹口并與之絕緣。
8. 權(quán)利要求2的裝置，其中凹口邊緣包括通常垂直于襯底表面的浮動(dòng)?xùn)?底面的一部分。
9. 一種電可擦除且可編程存儲(chǔ)器裝置，包括 第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料的襯底；在襯底中形成的具有一定距離間隔并且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo) 電類型的第一和第二區(qū)域，其間具有溝道區(qū)；其中溝道區(qū)包括與第一區(qū)域相鄰 的第一部分以及與第二區(qū)嫩目鄰的第二部分；導(dǎo)電選擇柵形成在溝道區(qū)的第二部分上并且與之絕緣，用于控制溝道區(qū)的 第二部分的導(dǎo)電性；具有完全設(shè)置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的第一部分的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)?，用?產(chǎn)生控制溝道區(qū)的第一部分導(dǎo)電性的邊緣場(chǎng)，其中浮動(dòng)?xùn)诺牡谝徊糠职ㄍ耆?設(shè)置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的底面以及從底面伸出而遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)側(cè) 面；以及導(dǎo)電控制柵，具有相鄰于浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置的第一部分。
10. 權(quán)利要求9的裝置，其中側(cè)面與第一區(qū)域的邊緣對(duì)準(zhǔn)。
11. 權(quán)利要求9的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)虐ㄏ蛏涎由觳⑶襱t娜之上的第 二部分。
12. 權(quán)利要求9的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)判纬蔀閴|片。
13. 權(quán)禾腰求9的裝置，其中控制柵的第一部分橫向相鄰于浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置， 并且其中控制柵包括向上延伸并且在浮動(dòng)?xùn)胖系牡诙糠帧?br> 14. 權(quán)利要求9的裝置，其中浮動(dòng)?xùn)诺膫?cè)面通常垂直于襯底的表面。
15. —種在第一導(dǎo)電鄉(xiāng)的半導(dǎo)##底上制造存儲(chǔ)裝置的方法，包括 在襯底上形成具有一定距離間隔并且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第一和第二區(qū)域，其中溝道區(qū)被限定在第一以及第二區(qū)域之間的襯底 中；在溝道區(qū)的第一部分之上形成導(dǎo)電選擇柵并與之絕緣；形成具有底面的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)牛摰酌嬖O(shè)置在第一區(qū)域以及溝道區(qū)的第二部分之上并且與之絕緣，其中浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂ㄔ诘酌嫔闲纬梢粋€(gè)凹口，該底面 具有與第一區(qū)域邊緣相對(duì)準(zhǔn)的,或具有設(shè)置在第一區(qū)域之上的邊緣；以及形成導(dǎo)電控制柵，其具有相鄰于浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置的第一部分。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂?在襯底上形成厚度變化的絕緣材料；和 在絕緣材料上形成導(dǎo)電禾才料。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中浮動(dòng)?xùn)诺男纬蛇M(jìn)一步包括執(zhí)行各向異性刻蝕以將除設(shè)置在絕緣材料上的導(dǎo)電材料的墊片之外的導(dǎo)電 材料除去。
18. 權(quán)利要求16的方法；其中絕緣材料包括具有厚度大于絕緣材料的第二部分的厚度的第一部分，以及其中浮動(dòng)?xùn)虐ǖ谝徊糠衷O(shè)置在凹口以及絕緣材料的第一部分上；和 第二部分設(shè)置在絕緣材料的第二部分上且不在凹口上。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂ㄏ蛏涎由觳⑶以谶x擇柵 之上的浮動(dòng)?xùn)诺牡谌糠帧?br> 20. 權(quán)利要求15的方法，其中控制柵的形成包括形成橫向相鄰于浮動(dòng)?xùn)诺目刂茤诺牡谝徊糠?，?形成向上延伸并且在浮動(dòng)?xùn)胖系目刂茤诺牡诙糠帧?br> 21. 權(quán)利要求15的方法，其中控制柵的形成包括在控制柵的底面形麟二凹口；以及 浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂ㄔ诟?dòng)?xùn)诺纳媳砻嫔闲纬赏钩霾?，其中浮?dòng)?xùn)诺耐钩霾?面對(duì)第二凹口并且與之絕緣。
22. 權(quán)利要求15的方法，其中凹口邊緣的形成包括形成通常垂直于襯底 表面的浮動(dòng)?xùn)诺酌娴牟糠帧?br> 23. 權(quán)利要求16的方法，其中在襯底上形成厚度變化的絕緣材料包括 在襯底上形成第一和第二絕緣材料的合成墊片； 除去第二絕緣材料，使第一絕緣材料設(shè)置在襯底上； 在襯底上以及相鄰于第一絕緣材料處形，三絕緣材料層； 其中第三絕緣材料層的厚度小于第一絕緣材料的厚度，以及其中浮動(dòng)?xùn)判?成于第三絕緣材料和第一絕緣材料上。
24. 權(quán)利要求23的方法，其中形成合成墊片包括 在襯底和沿著選# 的側(cè)^^麟一絕緣材料層； 在第一絕緣材料層上形，二絕緣材料層；以及執(zhí)行各向異性亥卿以將除設(shè)置在襯底和相鄰于選擇柵的第一以及第二絕緣 材料的墊片之外的第一和第二絕緣材料層除去。
25. —種在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)j料寸底上制造存儲(chǔ)裝置的方法，包括在襯底上形成具有一定距離間隔并且具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電 類型的第一以及第二區(qū)域，其中溝道區(qū)被限定在第一以及第二區(qū)域之間的襯底 中，以及其中溝道區(qū)包括相鄰第一區(qū)域的第一部分和相鄰第二區(qū)域的第二部分；在溝道區(qū)的第二部分上形成導(dǎo)電選擇柵并且與之絕緣，用于控制溝道區(qū)的 第二部分的導(dǎo)電性；形成具有完全設(shè)置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的第一部分的導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)牛?用于產(chǎn)生控制溝道區(qū)的第一部分導(dǎo)電性的邊緣場(chǎng)，其中浮動(dòng)?xùn)诺牡谝徊糠职?完全設(shè)置在第一區(qū)域上并且與之絕緣的底面以及從底面伸出且遠(yuǎn)離襯底的側(cè) 面；以及形成導(dǎo)電控制柵，其具有相鄰于浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置的第一部分。
26. 權(quán)利要求25的方法，其中側(cè)面與第一區(qū)域的邊緣相對(duì)準(zhǔn)。
27. 權(quán)利要求25的方法，其中浮動(dòng)?xùn)虐ㄏ蛏涎由觳⒃谶x擇柵之上的第 二部分。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中浮動(dòng)?xùn)诺男纬砂?在第一區(qū)域上形成絕緣材料； 在絕緣t才料上形成導(dǎo)電材料-，執(zhí)行各向異性刻蝕以將除設(shè)置在絕緣材料上的導(dǎo)電材料的墊片之外的導(dǎo)電 材料除去。
29. 權(quán)利要求25的方法，其中控制柵的形成包括 形淑黃向相鄰于浮動(dòng)?xùn)诺目刂茤诺谝徊糠?，禾?形成向上延伸并在浮動(dòng)?xùn)胖系目刂茤诺牡诙糠帧?br> 30. 權(quán)利要求25的體，其中浮動(dòng)?xùn)诺膫?cè)面通常垂直于襯底的表面。
全文摘要
一種存儲(chǔ)裝置及其制造方法，包括在其間限定溝道區(qū)的源極以及漏極區(qū)。選擇柵形成于溝道區(qū)的第一部分之上并與之絕緣。導(dǎo)電浮動(dòng)?xùn)旁O(shè)置在源極區(qū)域以及溝道區(qū)的第二部分上并且與之絕緣。在浮動(dòng)?xùn)诺酌嫘纬梢粋€(gè)凹口，該底面具有和源極區(qū)域的邊緣相對(duì)準(zhǔn)的邊緣或者具有設(shè)置在源極區(qū)域之上的邊緣。導(dǎo)電控制柵與浮動(dòng)?xùn)畔噜徳O(shè)置。通過(guò)使源極區(qū)域終結(jié)于通過(guò)凹口提供的更厚的絕緣區(qū)域的下方來(lái)增加源極結(jié)的擊穿電壓。替換的，浮動(dòng)?xùn)诺妮^低部分完全地形成在源極區(qū)域上，用于產(chǎn)生邊緣區(qū)域以控制溝道區(qū)的相鄰部分。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101410979SQ200480018843
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2004年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月2日
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