非挥发性存储器结构及其制造方法技术

一种非挥发性存储器结构，其是由基底、多个栅极结构、多个选择栅极结构、间隙壁与源极区／漏极区所构成。其中，各个栅极结构由基底起至少是由底介电层、电荷陷入层、顶介电层、控制栅极与顶盖层所构成。多个选择栅极结构分别设置于多个栅极结构的一侧，并使多个栅极结构串联在一起，形成存储单元列，各个选择栅极结构由基底起至少是由选择栅极介电层与选择栅极所构成。间隙壁设置于栅极结构与选择栅极之间。源极区／漏极区分别设置于存储单元列两侧的基底中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件，特别是涉及一种。
技术介绍
在各种非挥发性存储器产品中，具有可进行多次数据的存入、读取、抹除等动作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点的可电抹除且可编程只读存储器(EEPROM)，已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种存储器元件。典型的可电抹除且可程序只读存储器以掺杂的多晶硅(polysilicon)制作浮置栅极(floating gate)与控制栅极(control gate)。而且，为了避免典型的可电抹除且可程序只读存储器在抹除时，因过度抹除现象太过严重，而导致数据的误判的问题。而在控制栅极与浮置栅极侧壁、基底上方另设一选择栅极(select gate)，而形成分离栅极(Split-gate)结构。此外，在现有技术中，亦有采用一电荷陷入层(charge trapping layer)取代多晶硅浮置栅极，此电荷陷入层的材料例如是氮化硅。这种氮化硅电荷陷入层上下通常各有一层氧化硅，而形成氧化硅/氮化硅/氧化硅(oxide-nitride-oxide，简称ONO)复合层。图1为绘示为美国专利US5930631号案所揭露一种具有分离栅极(Split-gate)结构的可电抹除且可程序只读存储器。请参照图1，此存储器包括基底1、场氧化层3、栅氧化层5、选择栅极7、漏极区9、源极区11、氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层13及控制栅极15。场氧化层3上至于基底1上以隔离出有源区。选择栅极7设置于基底1上。栅氧化层5设置于选择栅极7与基底1之间。漏极区9与源极区11设置于选择栅极7两侧的基底中。控制栅极15的一部份位于选择栅极7上，另一部份与源极区11相邻。氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层13设置于控制栅极15与选择栅极7、控制栅极与基底1之间。然而，由于分离栅极结构需要较大的分离栅极区域而具有较大的存储单元尺寸，因此其存储单元尺寸较具有堆栈栅极的可电抹除且可程序只读存储器的存储单元尺寸大，而产生所谓无法增加元件集成度的问题。另一方面，由于与非门(NAND)型阵列是使各存储单元是串接在一起，其集成度会较或非门(NOR)型阵列高。因此，将分离栅极快闪存储单元阵列制作成与非门(NAND)型阵列结构，可以使元件做的较密集。然而，与非门(NAND)型阵列中的存储单元写入与读取的程序较为复杂，且其由于在阵列中串接了很多存储单元，因此会有存储单元的读取电流较小，而导致存储单元的操作速度变慢、无法提升元件效能的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一目的为提供一种，可以简单的制作出与非门型阵列结构的非挥发性存储器结构，此种非挥发性存储器可以利用源极侧注入效应(Source-Side Injection，SSI)进行程序化操作，而能够提高程序化速度，并提高存储器效能。本专利技术提供一种非挥发性存储器结构，非挥发性存储器结构是由基底、多个栅极结构、多个选择栅极结构、间隙壁与源极区/漏极区所构成。其中，各个栅极结构由基底起至少是由底介电层、电荷陷入层、顶介电层、控制栅极与顶盖层所构成。多个选择栅极结构分别设置于多个栅极结构的一侧，并使多个栅极结构串联在一起，形成存储单元列，各个选择栅极结构由基底起至少是由选择栅极介电层与选择栅极所构成。间隙壁设置于栅极结构与选择栅极之间。源极区/漏极区分别设置于存储单元列两侧的基底中。在上述之非挥发性存储器结构中，选择栅极可以填满栅极结构之间的间隙。电荷陷入层的材料可为氮化硅。底介电层与顶介电层的材料可为氧化硅。在上述非挥发性存储器结构中，由一个栅极结构、间隙壁与一个选择栅极结构可构成存储单元，而多个存储单元串联在一起。由于在存储单元之间并没有间隙，因此可以提升存储单元阵列的集成度。而且，由于使用电荷陷入层作为电荷储存单元，因此不需要考虑栅极耦合率的概念，而使其操作所需的工作电压将越低，而提升存储单元的操作速度。本专利技术又提供一种非挥发性存储器结构，非挥发性存储器结构是由栅极结构、选择栅极、间隙壁、选择栅极介电层、源极区、漏极区所构成。其中，栅极结构由基底起至少是由底介电层、电荷陷入层、顶介电层、控制栅极与顶盖层所构成。选择栅极设置于栅极结构的一侧。间隙壁设置于栅极结构与选择栅极之间。选择栅极介电层设置于选择栅极与基底之间。源极区设置于栅极结构不与选择栅极相邻的一侧的基底中。漏极区设置于选择栅极不与栅极结构相邻的一侧的基底中。在上述的非挥发性存储器结构中，电荷陷入层的材料可为氮化硅，底介电层与顶介电层的材料可为氧化硅。而且，由于使用电荷陷入层作为电荷储存单元，因此不需要考虑栅极耦合率的概念，而使其操作所需的工作电压将越低，而提升存储单元的操作速度。本专利技术再提供一种非挥发性存储器的制造方法，首先提供基底，并于此基底上形成多个栅极结构，各个栅极结构由基底起依序为底介电层、电荷陷入层、顶介电层、控制栅极与顶盖层。然后，于这些栅极结构的侧壁形成多个间隙壁，并于基底上形成选择栅极介电层。之后，于这些栅极结构的一侧形成多个选择栅极，使这些栅极结构串联在一起，形成存储单元列。然后，于存储单元列两侧的基底中形成源极区/漏极区，并于基底上形成与漏极区电连接的位线。在上述的非挥发性存储器的制造方法中，于栅极结构的一侧形成选择栅极，而使栅极结构串联在一起，形成存储单元列的步骤如下首先，于基底上形成一层导体层，此导体层填满栅极结构间的间隙。然后，移除预定形成存储单元列的区域以外的栅极结构与部分导体层。在上述之非挥发性存储器的制造方法中，使用电荷陷入层作为电荷储存单元，因此不需要考虑栅极耦合率的概念，而使其操作所需的工作电压将越低，而提升存储单元的操作速度。而且，本专利技术形成非挥发性存储器的步骤与现有的工艺相比较为简单，因此可以减少制造成本。为让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1为绘示现有一种非挥发性存储单元结构的剖面图。图2A为绘示本专利技术的与非门(NAND)型非挥发性存储器结构的上视图。图2B为绘示本专利技术的与非门(NAND)型非挥发性存储器结构的剖面图。图2C为绘示本专利技术的单一存储单元结构的剖面图。图3为绘示本专利技术的与非门(NAND)型非挥发性存储器结构的电路简图。图4A至图4E为绘示本专利技术优选实施例的与非门(NAND)型非挥发性存储器结构的制造剖面流程图。简单符号说明1、100、200基底3场氧化层5栅氧化层7选择栅极9、126、222漏极区11、128、224源极区13氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层15控制栅极102元件隔离结构104有源区106、106a～106d多个栅极结构108、202a底介电层110、204a电荷陷入层112、206a顶介电层114控制栅极116、210、210a顶盖层118、214间隙壁120、120a～120d选择栅极结构122、216选择栅极介电层124、218选择栅极130a～130d存储单元结构132、220存储单元列202、206介电层204电荷陷入材料层 208、208a导体层212栅极结构226内层介电层228导线230插塞Qn1、Qn2、Qn3、Qn4存储单元CG1、CG2、CG3、CG4控制栅极线SG1、SG2、SG3、SG4选择栅极线具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非挥发性存储器结构，包括：一基底，多个栅极结构，设置于该基底上，各该栅极结构由该基底起至少包括一底介电层、一电荷陷入层、一顶介电层、一控制栅极与一顶盖层；多个选择栅极结构，分别设置于各个该些栅极结构的一侧，并使该 些栅极结构串联在一起，形成一存储单元列，各该选择栅极结构由该基底起至少包括一选择栅极介电层与一选择栅极；一间隙壁，设置于该些栅极结构与该些选择栅极之间；以及一源极区／漏极区，分别设置于该存储单元列两侧的该基底中。

【技术特征摘要】
1.一种非挥发性存储器结构，包括一基底，多个栅极结构，设置于该基底上，各该栅极结构由该基底起至少包括一底介电层、一电荷陷入层、一顶介电层、一控制栅极与一顶盖层；多个选择栅极结构，分别设置于各个该些栅极结构的一侧，并使该些栅极结构串联在一起，形成一存储单元列，各该选择栅极结构由该基底起至少包括一选择栅极介电层与一选择栅极；一间隙壁，设置于该些栅极结构与该些选择栅极之间；以及一源极区/漏极区，分别设置于该存储单元列两侧的该基底中。2.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该些选择栅极填满该些栅极结构之间的间隙。3.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该电荷陷入层的材料包括氮化硅。4.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该底介电层与该顶介电层的材料包括氧化硅。5.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该控制栅极及该选择栅极的材料包括多晶硅。6.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中选择栅极介电层的厚度为160埃～170埃左右。7.一种非挥发性存储器结构，包括一栅极结构，该栅极结构由一基底起至少包括一底介电层、一电荷陷入层、一顶介电层、一控制栅极与一顶盖层；一选择栅极，设置于该栅极结构的一侧；一间隙壁，设置于该栅极结构与该选择栅极之间；一选择栅极介电层，设置于该选择栅极与该基底之间；一源极区，设置于该栅极结构不与该选择栅极相邻的一侧的该基底中；以及一漏极区，设置于该选择栅极不与该栅极结构相邻的一侧的该基底中。8.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该电荷陷入层的材料包括氮化硅。9.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该底介电层的材料包括氧化硅。10.如权利要求1所述的非挥发性存储器结构，其中该顶介电层的材料包括氧化硅。11.一种非挥发性存储器的制造方法，包括提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：许正源，洪至伟，
申请(专利权)人：力晶半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]