非易失性存储器单元及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种非易失性存储器单元及其制造方法。上述非易失性存储器单元包括一半导体基板；一浮动栅极，上述浮动栅极具有一尖端和一钝端，其中上述尖端嵌入上述半导体基板中；一控制栅极，设置于上述浮动栅极上；一穿隧氧化层，设置于上述浮动栅极与上述半导体基板之间；一多晶硅间介电膜，设置于上述浮动栅极与上述控制栅极之间。本发明专利技术的非易失性存储器单元可在相同的穿隧氧化层厚度条件下可大为提升存储器的程序化操作速度，或者本发明专利技术的非易失性存储器单元可以较小的操作电压完成程序化操作，且可以同时兼顾元件的可靠度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一种操作速度快的。
技术介绍
非易失性存储器(Non-volatile memory, NVRAM)是指当电流关掉后,所储存的数据不会消失的电脑存储器。近年来，非易失性存储器应用越来越广泛，尤其是在快闪存储器，已广泛地应用于各式便携式电子产品。目前非易失性存储器主要发展方向包括提高容量密度、增快操作速度与提升可靠度。然而，随着元件尺寸持续微缩以提高存储器容量密度的同时，例如快闪存储器的非易失性存储器的穿隧氧化层(tunneling oxide)的厚度也随之降低，当穿隧氧化层小于6nm时，公知快闪存储器的数据储存能力会严重地丧失，原因归咎于电荷储存层内的储存电荷能够水平移动(lateral migration),因此穿隧氧化层中只要有一个漏电路径，即会产生严重的电荷损失。因此，如何兼顾非易失性存储器高容量密度、操作速度和可靠度，是目前非易失性存储器面临的挑战。因此，在此
中，有需要一种非易失性存储器单元，以满足上述需求且克服公知技术的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术一实施例提供一种非易失性存储器单元，上述非易失性存储器单元包括一半导体基板；一浮动栅极，上述浮动栅极具有一尖端和一钝端，其中上述尖端嵌入上述半导体基板中；一控制栅极，设置于上述浮动栅极上；一穿隧氧化层，设置于上述浮动栅极与上述半导体基板之间；一多晶硅间介电膜，设置于上述浮动栅极与上述控制栅极之间。本专利技术另一实施例提供一种非易失性存储器单元的制造方法，包括提供一半导体基板；于上述半导体基板中形成沿一第一方向延伸的多个浅沟槽隔绝物；于上述半导体基板上，形成沿不同于上述第一方向的一第二方向延伸的多个硬掩模图案；进行一蚀刻工艺，移除未被上述多个浅沟槽隔绝物和上述多个硬掩模图案覆盖的部分上述半导体基板，以于上述中形成一凹槽；于上述凹槽内顺应性形成一穿隧氧化层；于上述穿隧氧化层上形成一浮动栅极，并填入上述凹槽中；于上述浮动栅极上依序形成一多晶硅间介电膜和一控制栅极层；图案化上述多晶硅间介电膜和上述控制栅极层，以形成覆盖上述浮动栅极的一多晶娃间介电膜图案和一控制栅极图案。本专利技术实施例的非易失性存储器单元可在相同的穿隧氧化层厚度条件下可大为提升存储器的程序化操作速度，或者本专利技术实施例的非易失性存储器单元可以较小的操作电压完成程序化操作，且可以同时兼顾元件的可靠度。【附图说明】图1ala为显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元的制造方法的俯视图。图lb~7b分别为沿图1ala的A_A’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元的制造方法一位置的剖面示意图。图1dc分别为沿图1ala的B_B’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元的制造方法的另一位置的剖面示意图。图2cT7d分别为沿图2a~7a的C-C’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元的制造方法的又一位置的剖面示意图。图8a、图Sb显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元的剖面示意图，其分别显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元在程序化操作和抹除操作期间电子移动的示意图。【主要附图标记说明】500~非易失性存储器单元；200~半导体基板；201~顶面；202~焊盘氧化层；202a焊盘氧化层图案；204~焊盘氮化硅层；205~隔离沟槽；206~浅沟槽隔绝物；212、236~光阻图案；214~浮动栅极凹槽；215~底部；216a、216b~侧壁；217~开口；218穿隧氧化层；220~浮动栅极；222~钝端；230多晶硅间介电材料；230a多晶硅间介电膜；232~多晶硅材料；232a~控制栅极；234氮化硅层；234a~氮化硅图案；240栅极堆叠结构；242~氧化层；244~氮化层；246~间隙壁；248~源/漏极掺杂区；250~轻掺杂源/漏极掺杂区；262、264?箭头；270尖端；300、302?方向；h、H?深度；al?夹角。【具体实施方式】以下以各实施例详细说明并伴随着【附图说明】的范例，作为本专利技术的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的附图标记。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属
中普通技术人员所知的形式。图1ala为显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元500的制造方法的俯视图。图lb?7b分别为沿图la?7a的A-A’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元500的制造方法一位置(沿非易失性存储器的通道方向，同时沿方向302)的剖面示意图。图lc?7c分别为沿图la?7a的B-B’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元500的制造方法的另一位置(沿非易失性存储器的位元线(控制栅极)延伸方向，同时沿方向300)的剖面示意图。图2cT7d分别为沿图2a?7a的C-C’切线的剖面图，其显示本专利技术一实施例的非易失性存储器单元500的制造方法的又一位置的剖面示意图。本专利技术实施例的非易失性存储器单元500利用浮动栅极(floating gate)、多晶娃间介电膜(inter-poly oxide film)和控制栅极(control gate)堆叠而成的栅极堆叠结构，以浮动栅极来储存单一位元(single bit)数据。并且，本专利技术实施例的非易失性存储器单元500的浮动栅极具有一尖端，嵌入半导体基板中，在程序化或抹除操作期间，浮动栅极的尖端会具有较大的电场密度，因而可提升存储器的程序化操作和抹除操作速度且同时兼顾元件的可靠度。请参考图la?lc，首先，提供一半导体基板200。在本专利技术一实施例中，半导体基板200可为硅基板。在其他实施例中，可利用锗化硅(SiGe)、块状半导体(bulksemiconductor)、应变半导体(strained semiconductor)、化合物半导体(compoundsemiconductor)、绝缘层上覆娃(silicon on insulator, SOI),或其他常用的半导体基板。半导体基板200可植入p型或n型掺质，以针对设计需要改变其导电类型。之后，可利用化学气相沉积法(CVD)于半导体基板200上覆盖一焊盘氧化层202和一焊盘氮化硅层204，焊盘氧化层202和焊盘氮化硅层204共同作为后续形成于半导体基板200中的隔离沟槽205的蚀刻硬掩模(hard mask),用以避免沟槽蚀刻工艺期间对半导体基板200表面造成的损伤。上述焊盘氧化层202用以释放焊盘氮化硅层204造成的伸张应力，避免因应力造成半导体基板200的缺陷。接着，请再参考图la?lc，可利用光刻及蚀刻工艺，图案化焊盘氧化层202和焊盘氮化硅层204，并定义出隔离沟槽205的形成位置。然后，可进行一非等向性蚀刻工艺，以图案化的焊盘氧化层202和焊盘氮化硅层204作为蚀刻硬掩模，移除未被图案化的焊盘氧化层202和焊盘氮化硅层204覆盖的部分半导体基板200，以于半导体基板200中形成多个隔离沟槽205。然后，可利用热氧化方式，于隔离沟槽205的内侧壁上形成一沟槽衬焊盘氧化物(图未显示)，其用以改善隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性存储器单元，包括：一半导体基板；一浮动栅极，该浮动栅极具有一尖端和一钝端，其中该尖端嵌入该半导体基板中；一控制栅极，设置于该浮动栅极上；一穿隧氧化层，设置于该浮动栅极与该半导体基板之间；以及一多晶硅间介电膜，设置于该浮动栅极与该控制栅极之间。

【技术特征摘要】
1.一种非易失性存储器单元，包括: 一半导体基板； 一浮动栅极，该浮动栅极具有一尖端和一钝端，其中该尖端嵌入该半导体基板中； 一控制栅极，设置于该浮动栅极上； 一穿隧氧化层，设置于该浮动栅极与该半导体基板之间；以及 一多晶硅间介电膜，设置于该浮动栅极与该控制栅极之间。2.如权利要求1所述的非易失性存储器单元，其中该浮动栅极包括一上半部分和一下半部分，其中该上半部分的体积大于该下半部分的体积。3.如权利要求1所述的非易失性存储器单元，其中该浮动栅极为楔形、梯形或锥形。4.如权利要求1所述的非易失性存储器单元，其中该半导体基板包括一凹槽，该浮动栅极的该尖端设置于该凹槽中。5.如权利要求4所述的非易失性存储器单元，其中该浮动栅极的该钝端凸出于该半导体基板的一表面。6.如权利要求4所述的非易失性存储器单元，其中该凹槽的一底部的面积小于该凹槽的一开口的面积。7.如权利要求4所述的非易失性存储器单元，其中该凹槽的一剖面形状为V型。8.如权利要求1所述的非易失性存储器单元，其中该浮动栅极具有一顶面和彼此相对的一对侧壁，该对侧壁与该顶面的夹角皆大于O度且小于90度。9.如权利要求1所述的非易失性存储器单元，其中该浮动栅极、该多晶硅间介电膜和该控制栅极共同构成一栅极堆叠结构。10.如权利要求9所述的非易失性存储器单元，还包括: 一对间隙壁，形成于该栅极堆叠结构的相对侧壁上； 一源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逸男，徐文吉，叶绍文，刘献文，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：