形成具有间隔物限定的浮栅和离散地形成的多晶硅栅的分裂栅闪存存储器单元的方法技术

本发明专利技术题为“形成具有间隔物限定的浮栅和离散地形成的多晶硅栅的分裂栅闪存存储器单元的方法”。本发明专利技术公开了一种形成存储器设备的方法，所述方法包括使用第一多晶硅沉积在半导体衬底上方形成第一多晶硅层，在所述第一多晶硅层上形成绝缘间隔物，以及移除所述第一多晶硅层中的一些以在所述绝缘间隔物下面留下第一多晶硅块。源极区形成在邻近所述第一多晶硅块的第一侧表面的所述衬底中。第二多晶硅层使用第二多晶硅沉积形成。部分地移除所述第二多晶硅层以在所述衬底上方留下第二多晶硅块并且与所述第一多晶硅块的第二侧表面相邻。第三多晶硅层使用第三多晶硅沉积形成。部分地移除所述第三多晶硅层以在所述源极区上方留下第三多晶硅块。漏极区形成在与所述第二多晶硅块相邻的所述衬底中。

【技术实现步骤摘要】
形成具有间隔物限定的浮栅和离散地形成的多晶硅栅的分裂栅闪存存储器单元的方法
本专利技术涉及分裂栅非易失性存储器单元。
技术介绍
具有三个栅的分裂栅非易失性存储器单元是已知的。参见例如美国专利7,315,056，其公开了分裂栅存储器单元，每个分裂栅存储器单元在半导体衬底中具有源极区和漏极区，其中沟道区在其间延伸，浮栅在沟道区的第一部分上方，控制栅（也称为字线栅）在沟道区的第二部分上方，并且编程/擦除(P/E)栅在源极区上方。需要制造方法改进来更好地控制存储器单元的各种元件的形成。
技术实现思路
前述问题和需求通过形成存储器设备的方法来解决，该方法包括：使用第一多晶硅沉积来形成在半导体衬底上方并且与半导体衬底绝缘的第一多晶硅层；在第一多晶硅层上形成绝缘间隔物；移除第一多晶硅层中的一些，以便在绝缘间隔物下面留下第一多晶硅层的块，其中第一多晶硅层的块具有相对的第一侧表面和第二侧表面；在邻近第一侧表面的衬底中形成源极区；使用第二多晶硅沉积在衬底上方形成第二多晶硅层；移除第二多晶硅层中的一些，以便留下第二多晶硅层的块，该第二多晶硅层的块在衬底上方并且与衬底绝缘，并且邻近第二侧表面并且与第二侧表面绝缘；使用第三多晶硅沉积在衬底上方形成第三多晶硅层；移除第三多晶硅层中的一些，以便留下第三多晶硅层的块，该第三多晶硅层的块在源极区上方并且与源极区绝缘；以及在与第二多晶硅层的块相邻的衬底中形成漏极区。通过查看说明书、权利要求书和附图，本专利技术的其他目的和特征将变得显而易见。附图说明图1A至图1C是示出形成隔离区的步骤的侧剖视图。图2A至图2E是示出形成存储器单元的步骤的侧剖视图。图3A至图3C是示出用于形成隔离区的另选实施方案的步骤的侧剖视图。图4A至图4D是示出根据第一另选实施方案的形成存储器单元的步骤的侧剖视图。图5A至图5C是示出根据第二另选实施方案的形成存储器单元的步骤的侧剖视图。图6A至图6D是示出根据第三另选实施方案的形成存储器单元的步骤的侧剖视图。图7至图10是分别示出具有带有平面上表面的浮栅的图2E、图4D、图5C和图6D的存储器单元的侧剖视图。具体实施方式本专利技术是形成每个存储器单元具有三个栅的非易失性分裂栅存储器单元的改进方法。虽然附图仅示出了形成一对存储器单元，但应当理解，在该工艺期间形成此类存储器单元的阵列。该工艺首先以形成隔离区开始，开始于半导体衬底10的上表面上形成诸如二氧化硅（本文中也称为“氧化物”）之类的绝缘层12。在氧化物层12上形成诸如多晶硅（在本文中也称为“多晶硅”）之类的导电层14。在多晶硅层14上形成诸如氮化硅（在本文中也称为“氮化物”）之类的绝缘层16。这些层示于图1A中。光致抗蚀剂形成在结构上方并且使用光刻（掩模）工艺（即，光致抗蚀剂形成，光致抗蚀剂的选择性曝光，移除光致抗蚀剂的选择性部分，使下面的材料的部分暴露）来图案化。此处，氮化物层16的部分保持暴露。在由光致抗蚀剂暴露的那些区域中执行一系列蚀刻，以形成延伸穿过氮化物层16、多晶硅层14、氧化物层12并且进入衬底10的沟槽。然后通过氧化物沉积并且通过氧化物化学机械抛光，用绝缘材料18（例如，氧化物）填充沟槽，如图1B所示（在光致抗蚀剂移除之后）。使用氧化物干蚀刻或湿蚀刻抛光来降低氧化物18的顶部。氮化物蚀刻然后用于移除氮化物16，如图1C所示。氧化物18的顶部优选地与多晶硅层14的顶部表面平齐或略低。以这种方式形成在沟槽中的氧化物18在本领域中称为浅沟槽隔离(STI)，并且用于限定衬底10的有源区域的列，其中相邻的有源区域列通过STI氧化物18彼此绝缘。在有源区中的每个中的多晶硅层14上形成绝缘材料块20（例如，氮化物）。每个块20（用于形成一对存储器单元）可例如通过以下方式来形成：在多晶硅层14上形成氮化物层，并且执行掩模步骤以用光致抗蚀剂选择性地覆盖氮化物层的部分同时使其他部分暴露，并且使用各向异性氮化物蚀刻移除氮化物层的暴露部分，在多晶硅层14上留下块20。多晶硅倾斜蚀刻然后用于蚀刻多晶硅层14的上表面，从而为多晶硅层14形成倾斜的上表面，其中上表面在接近每个氮化物块20时向上倾斜。如果需要，为了控制浮栅阈值电压，然后可在多晶硅层14的暴露部分上执行注入。氮化物块中的一个的所得结构示于图2A中，该图是有源区中的一个的局部剖视图（即，与图1A至图1C的正交剖视图）。绝缘间隔物22（例如，由氧化物形成）形成在多晶硅层14上。间隔物的形成是众所周知的，并且涉及材料的沉积，随后是材料的各向异性蚀刻，由此除了其邻接竖直取向结构的部分之外移除材料。间隔物的上表面通常是圆形的。在这种情况下，沉积氧化物，然后进行各向异性氧化物蚀刻，从而使氧化物间隔物22邻接氮化物块20的侧壁。执行多晶硅蚀刻以移除多晶硅层14的未被氧化物间隔物22和氮化物块20保护的部分，如图2B所示。为了控制字线阈值电压，此时可执行到衬底10的未被氮化物块20和氧化物间隔物22保护的部分中的注入（使用衬底表面上的氧化物层12作为缓冲层）。绝缘间隔物24形成在多晶硅层14的暴露端部上，最终将成为完成的存储器单元的浮栅和字线栅之间的主要隔离。绝缘间隔物24可由氧化物形成（通过执行氧化物沉积诸如高温氧化物(HTO)沉积以及各向异性氧化物蚀刻）。相反，绝缘间隔物24可由氧化物和氮化物的组合形成（通过在氧化物沉积和蚀刻之后执行氮化物沉积和蚀刻）。绝缘间隔物24设置在多晶硅层14的第一端部处（即，沿着第一侧表面15a）。导电间隔物26然后形成在间隔物22/24的外侧上，优选地通过多晶硅沉积和多晶硅蚀刻。导电间隔物26的形成可包括在多晶硅层14的形成之后和多晶硅间隔物蚀刻之前的缓冲氧化物沉积和氧化物蚀刻。所得结构示于图2C中。执行氮化物蚀刻以移除氮化物块20，从而使氧化物间隔物22之间的多晶硅层14的部分暴露。然后执行多晶蚀刻以移除多晶硅层14的暴露部分，在氧化物间隔物22下面留下不同的多晶硅块14a。每个多晶硅块14a具有向上倾斜的上表面，该上表面在第二侧表面15b的与第一侧表面15a相对的端部处终止于尖锐边缘14b。随后进行注入工艺以在氧化物间隔物22之间以及多晶硅块14a之间的衬底10中形成源极区28（即，源极区28形成在氧化物间隔物22之间存在的间隙与多晶硅块14a之间存在的间隙下方）。可以在此时或之后进行退火，这将使源极区28部分地在多晶硅块14a下面延伸。氧化物层30然后沉积在结构上，包括在邻近锐利边缘14b的多晶硅块14a的暴露端部上。氧化物层30可被称为隧道氧化物层，因为在完成的存储器单元的擦除操作期间电子将隧穿穿过该层。所得结构示于图2D中。多晶硅层然后形成在结构上方。该多晶硅层可同时形成在相同衬底的逻辑区域（即，形成逻辑设备的相同衬底的区域）中。如果期望多晶硅层厚度在存储器阵列区域中（在该存储器单元中）比在逻辑区域中更厚，则盖氧化物层可形成在多晶硅层上并且被图案化以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成存储器设备的方法，包括：/n使用第一多晶硅沉积来形成在半导体衬底上方并且与所述半导体衬底绝缘的第一多晶硅层；/n在所述第一多晶硅层上形成绝缘间隔物；/n移除所述第一多晶硅层中的一些，以便在所述绝缘间隔物下面留下所述第一多晶硅层的块，其中所述第一多晶硅层的所述块具有相对的第一侧表面和第二侧表面；/n在邻近所述第一侧表面的所述衬底中形成源极区；/n使用第二多晶硅沉积在所述衬底上方形成第二多晶硅层；/n移除所述第二多晶硅层中的一些，以便留下所述第二多晶硅层的块，所述第二多晶硅层的所述块在所述衬底上方并且与所述衬底绝缘，并且邻近所述第二侧表面并且与所述第二侧表面绝缘；/n使用第三多晶硅沉积在所述衬底上方形成第三多晶硅层；/n移除所述第三多晶硅层中的一些，以便留下所述第三多晶硅层的块，所述第三多晶硅层的所述块在所述源极区上方并且与所述源极区绝缘；以及/n在与所述第二多晶硅层的所述块相邻的所述衬底中形成漏极区。/n

【技术特征摘要】
1.一种形成存储器设备的方法，包括：
使用第一多晶硅沉积来形成在半导体衬底上方并且与所述半导体衬底绝缘的第一多晶硅层；
在所述第一多晶硅层上形成绝缘间隔物；
移除所述第一多晶硅层中的一些，以便在所述绝缘间隔物下面留下所述第一多晶硅层的块，其中所述第一多晶硅层的所述块具有相对的第一侧表面和第二侧表面；
在邻近所述第一侧表面的所述衬底中形成源极区；
使用第二多晶硅沉积在所述衬底上方形成第二多晶硅层；
移除所述第二多晶硅层中的一些，以便留下所述第二多晶硅层的块，所述第二多晶硅层的所述块在所述衬底上方并且与所述衬底绝缘，并且邻近所述第二侧表面并且与所述第二侧表面绝缘；
使用第三多晶硅沉积在所述衬底上方形成第三多晶硅层；
移除所述第三多晶硅层中的一些，以便留下所述第三多晶硅层的块，所述第三多晶硅层的所述块在所述源极区上方并且与所述源极区绝缘；以及
在与所述第二多晶硅层的所述块相邻的所述衬底中形成漏极区。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘间隔物的所述形成包括：
在所述第一多晶硅层上形成绝缘材料块；
在所述第一多晶硅层上以及在所述绝缘材料块上形成绝缘材料层；
移除所述绝缘材料层中的一些以便在所述第一多晶硅层上留下所述绝缘材料层的所述绝缘间隔物并且邻接所述绝缘材料块的侧表面。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一多晶硅层中的一些的所述移除包括：
执行第一多晶硅蚀刻以限定与所述绝缘间隔物的第一侧对准的所述第一侧表面；
在所述第一多晶硅蚀刻之后移除所述绝缘材料块；
在所述绝缘材料块的所述移除之后执行第二多晶硅蚀刻以限定与所述绝缘间隔物的第二侧对准的所述第二侧表面。


4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在所述第一多晶硅层上执行多晶硅倾斜蚀刻，使得当上表面的一部分接近所述绝缘材料块时，所述第一多晶硅层的所述上表面的所述部分向上倾斜；
其中所述绝缘间隔物形成在所述上表面的向上倾斜的所述部分上。


5.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述第一多晶硅层的所述块包括所述向上倾斜的上表面，所述上表面在所述第二侧表面处终止于锐利边缘。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C王，X刘，N杜，邢精成，GY刘，刁颖，
申请(专利权)人：硅存储技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US