存储单元的形成方法、高耦合率存储器及其形成方法技术

一种存储器，此存储器包含多个存储单元，这些存储单元包含基板、浅沟渠隔离、间隙壁、穿遂氧化层以及浮置栅。浅沟渠隔离位于基板中，用以定义有源区域。间隙壁位于浅沟渠隔离的侧壁上，且其高度高于浅沟渠隔离。穿遂氧化层、浮置栅层依序位于有源区域上。其中在浅沟渠隔离的侧壁形成间隙壁后，才蚀刻浅沟渠隔离，使间隙壁高于浅沟渠隔离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种存储器及其形成方法，特别是一种具有高耦合率的存储器及其形成方法。
技术介绍
随着与存储器相关的工艺技术的快速进展，以及市场对轻、薄、短、小的产品的需求，使得快闪存储器被广泛应用，成为目前最主要的非挥发性存储器产品。随着存储器尺寸的缩小及集成度的提高，存储器中存储单元的尺寸也相对应的缩小，以致于存储单元内浮置栅和控制栅间能叠合的面积降低，使两者问的耦合率下降。耦合率低会导致存储器在进行擦除动作时，控制栅上必须施加较高的电压才能运作，不仅运作效率变差，长久下来，也会影响到存储器本身的可靠度。另外，现有的存储器还有严重的寄生晶体管的问题。以下，将以图示进一步说明现有存储单元的寄生晶体管现象。图1～3是现有非挥发性存储单元各工艺阶段的示意图。在图1中，位于基板102中的浅沟渠隔离106，可用来定义存储单元的有源区111。另外，在基板102表面有一层垫氧化层103。在浅沟渠隔离106的周围有一层衬氧化层104。上述的垫氧化层103是作为硬掩模层和基板102间的缓冲层。在图1中，在移除硬掩模层之后，浅沟渠隔离106的高度会明显高于基板102。在之后的工艺中，会以湿式蚀刻的方式将基板102表面的垫氧化层103移除，同时亦将浅沟渠隔离106的高度降到接近基板102高度。在图2中，在移除垫氧化层103之后，会在原先垫氧化层103的位置上形成一层穿遂氧化层105。因为用来移除垫氧化层103的湿式蚀刻具有等向蚀刻性质，故浅沟渠隔离106的边缘也会被连带蚀刻而形成凹陷区域109。在图3中，先在基板102上沉积多晶硅层，再对多晶硅层进行微影蚀刻工艺以形成浮置栅108。在基板102上沉积多晶硅层时，部分的多晶硅材质会填入浅沟渠隔离106的凹陷区域109之中。因此在定义多晶硅层以形成浮置栅108之后，在凹陷区域109中容易残留多晶硅，使得后续蚀刻工艺的困难度增加。并且因凹陷区域109容易有穿遂氧化层105变薄与高电场密集之虞，故易造成漏电问题而影响快闪存储器存储单元的运作及可靠度。
技术实现思路
因此本专利技术的目的之一就是提供一种存储器及其形成方法，此种存储器的浮置栅与控制栅的重叠面积大，耦合率高，故能提高元件的运作效率，以进行更快速的数据读写。本专利技术的另一目的是提供一种存储器及其形成方法，此种存储器结构在工艺中不会在浅沟渠隔离的边缘形成凹陷区域，故能解决漏电问题。根据本专利技术的上述目的，提出一种存储器。此存储器包含多个存储单元，其中每一个存储单元包含基板、浅沟渠隔离、间隙壁、穿遂氧化层以及浮置栅。浅沟渠隔离位于基板中，用以定义有源区域。间隙壁位于浅沟渠隔离的侧壁上，且其顶面高于浅沟渠隔离上表面。穿遂氧化层、浮置栅层依序位于有源区域上。根据本专利技术的上述目的，提出一种存储器的制造方法。此方法包含形成多个存储单元，其中形成每一个存储单元的方法包含在基板上形成浅沟渠隔离，以定义有源区域。在浅沟渠隔离的侧壁上形成间隙壁。之后，蚀刻浅沟渠隔离，使间隙壁高于浅沟渠隔离。最终，于有源区域上依序形成穿遂氧化层及浮置栅。由上述可知，因为间隙壁能保护浅沟渠隔离的边缘，使其不会因为蚀刻而形成凹陷，故不会造成元件在运作时产生漏电现象。另外，因为间隙壁高于浅沟渠隔离，所以，当浮置栅生成于其上时，会因为此特殊结构而在间隙壁的上端弯曲成拱形。因此，使得浮置栅能有更大的表面积，浮置栅和控制栅间的重叠面积更大，进而提高存储器的耦合率。高耦合率的存储器不仅运作效率更高，元件本身的可靠度也获得提升。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下图1～3是现有非挥发性存储单元各工艺阶段的剖面结构示意图；图4～8绘示依照本专利技术一优选实施例的一种非挥发性存储单元各工艺阶段的剖面结构示意图。附图标记说明102、202基板103、203垫氧化层104、204衬氧化层105、205穿遂氧化层106、206浅沟渠隔离 207浅沟渠108、208浮置栅 109凹陷区域210间隙壁 111、211有源区域212栅介电层 214控制栅具体实施方式本专利技术所述的存储器，主要为非挥发性存储器，特别是快闪存储器，故以下叙述将以快闪存储器为例子说明本专利技术的特征和概念。快闪存储器由许多个存储单元所共同组成。存储单元和存储单元之间由隔离结构彼此隔离，在本专利技术的优选实施例中，此隔离结构为浅沟渠隔离结构。因为，每一个存储单元皆是由相同的方式所形成，在此仅就单一存储单元叙述其结构与形成方式。图4绘示在浅沟渠隔离形成的剖面结构示意图。在图4中，位于基板202中的浅沟渠隔离206，可用来定义存储单元的有源区域。另外，在基板202表面有一层垫氧化层203，此垫氧化层203可作为硬掩模层和基板202间的缓冲层。在浅沟渠隔离206的周围有一层衬垫层，如衬氧化层204。在优选实施例中，基板202的材质为硅。在形成图4所示结构的工艺的开始，会先在基板202表面上以高温氧化的方式生成一层致密的垫氧化层203，再沉积一层氮化硅层于其上，作为后续蚀刻的硬掩模层。在蚀刻前，先利用微影工艺将图案自光掩模转移到硬掩模层上。之后，以图案化的硬掩模层为蚀刻掩模，在基板202上蚀刻出浅沟渠207。再于浅沟渠207的表面形成一层致密的衬氧化层204，最后，再将隔绝材料(如氧化硅)回填入浅沟渠207中，形成浅沟渠隔离206。浅沟渠的蚀刻一般为各向异性蚀刻法。图5绘示在浅沟渠隔离的侧壁上形成间隙壁的剖面结构示意图。在图5中，先沉积一层间隙壁材料层于基板202之上，然后利用各向异性蚀刻法蚀刻此间隙壁材料层，以在浅沟渠隔离206的侧壁形成间隙壁210。间隙壁材料层的材质可为介电层，例如氮化硅或氮氧化硅，而其沉积方法例如为化学气相沉积法或高温炉管沉积法(high temperature oxidation；HTO)。或者，间隙壁材料层可为掺杂多晶硅或其它蚀刻速率低于浅沟渠隔离材料的氧化硅层。如图5所示，间隙壁210覆盖于浅沟渠隔离206的侧壁，因此可减少凹陷区域的产生。图6绘示形成穿遂氧化层的剖面结构示意图。在图6中，会先移除垫氧化层203，之后，在原先垫氧化层203的位置上形成一层穿遂氧化层205。在移除垫氧化层203的同时，浅沟渠隔离206的表面高度也会被降低至与基板202的表面高度接近，以致于间隙壁210的高度明显高于浅沟渠隔离206，而突出于基板202及浅沟渠隔离206表面。接着，进行热氧化工艺以形成穿遂氧化层205。在优选实施例中，是以各向同性蚀刻方式移除垫氧化层203及降低浅沟渠隔离206的高度。在更优选实施例中，是以湿式蚀刻法来移除垫氧化层203及降低浅沟渠隔离206的高度。湿式蚀刻所用的溶液可以为氢氟酸、稀释后的氢氟酸或是加有缓冲溶液的氢氟酸，通常是视蚀刻速率和品质的需要来选择。图7绘示形成浮置栅的剖面结构示意图。浮置栅208的材质可为多晶硅、非晶硅、氮化物或其它可储存电荷的材料层。在此实施例中，浮置栅208的材质为多晶硅。浮置栅208的形成是先全面性沉积一层多晶硅层，再对此层多晶硅层进行微影蚀刻工艺，以形成浮置栅208。图8绘示在浮置栅表面形成栅介电层和控制栅的剖面结构示意图。在一实施例，先在浮置栅208的表面形成栅介电层212，其材质优选为二氧化硅/氮化硅/二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成存储单元的方法，该方法包括：形成一浅沟渠隔离于一基板中，以定义一有源区域；形成一间隙壁于该浅沟渠隔离的侧壁上；蚀刻该浅沟渠隔离，使该间隙壁高于该浅沟渠隔离；形成一穿遂氧化层于该有源区域上；以及 形成一浮置栅于该穿遂氧化层上。

【技术特征摘要】
1.一种形成存储单元的方法，该方法包括形成一浅沟渠隔离于一基板中，以定义一有源区域；形成一间隙壁于该浅沟渠隔离的侧壁上；蚀刻该浅沟渠隔离，使该间隙壁高于该浅沟渠隔离；形成一穿遂氧化层于该有源区域上；以及形成一浮置栅于该穿遂氧化层上。2.如权利要求1所述的形成存储单元的方法，其中形成该间隙壁的方法包括沉积一间隙壁材料层于该基板上；以及各向异性蚀刻该间隙壁材料层，以形成该间隙壁。3.如权利要求2所述的形成存储单元的方法，其中形成该间隙壁材料层的方法为化学气相沉积法或高温炉管沉积法。4.如权利要求2所述的形成存储单元的方法，其中该各向异性蚀刻为干式蚀刻。5.如权利要求2所述的形成存储单元的方法，其中该间隙壁材料层为氮化硅。6.如权利要求2所述的形成存储单元的方法，其中该间隙壁材料层为氮氧化硅。7.如权利要求2所述的形成存储单元的方法，其中该间隙壁材料层为掺杂多晶硅。8.如权利要求1所述的形成存储单元的方法，其中在该形成该浮制栅的步骤之后，更包含形成一栅介电层于该浮置栅表面；以及形成一控制栅于该栅介电层上。9.一种存储器，该存储器包含多个存储单元，每一该些存储单元包括一基板；一浅沟渠隔离位于该基板上，以定义一有源区域；一间隙壁位于该浅沟渠隔离的侧壁，该间隙壁高于该浅沟渠隔离；一穿遂氧化层位于该有源区域上；以及一浮置栅位于该穿遂氧化层上。10.如权利要求9所述的存储器，其中该浅沟渠隔离的材质为氧化硅。11.如权利要求9所述的存储器，其中该间隙壁的材质为氮化硅。12.如权利要求9所述的存储器，其中该间隙壁的材质为氮氧化硅。13.如权利要求9所述的存储器，其中该间隙壁的材质为掺杂多晶硅。14.如权利要求9所述的存储器，其中该浮置栅的材质为多晶硅、非晶硅或氮化物。15.如权利要求9所述的存储器，更包含一栅介电层于该浮置栅表面；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志平，林俊男，陈中怡，廖宏魁，
申请(专利权)人：茂德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]