发明名称 具有积集快闪记忆体及周围电路的半导体元件及其制造方法
摘要 一种非挥发性半导体记忆体元件,包括:一包括闸极之非挥发性记忆体区域,各闸极包括一浮闸、一电极间绝缘膜与一控制闸极之堆叠物,且具有形成于该闸极之侧壁上的第一绝缘侧壁;一周围电路区域,其包括一由与该控制闸极之层相同之层所制成的单层闸极;以及一第一边界区域,包括:形成于该半导体基板中之第一绝缘区域,以绝缘该非挥发性记忆体区域与该周围电路区域;一第一传导性模,其包括一由与该控制闸极相同之层所制成之部位且形成于该绝缘区域上方;以及一第一冗余绝缘侧壁,其系由与该第一绝缘侧壁相同之层所制成且形成于该非挥发性记忆体区域之一侧上之该第一传导性模的侧壁上。
申请公布号 TWI264826 申请公布日期 2006.10.21
申请号 TW094125233 申请日期 2005.07.26
申请人 富士通股份有限公司 发明人 中川进一
分类号 H01L29/788;H01L21/8246 主分类号 H01L29/788
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种非挥发性半导体记忆体元件,包含: 一半导体基板; 一非挥发性记忆体区域,包括一非挥发性记忆体晶 胞,该非挥发性记忆体晶胞具有一闸极(包括堆叠 于该半导体基板上方之一浮闸、一电极间绝缘膜 与一控制闸极)且具有形成于该闸极之侧壁上的第 一绝缘侧壁; 一周围电路区域,其包括一电晶体,该电晶体具有 一形成于该半导体基板上方之单层闸极,该单层闸 极系由与该控制闸极之层相同的层所制造;以及 一第一边界区域,包括:一形成于该半导体基板中 之第一绝缘区域,以绝缘该非挥发性记忆体区域与 该周围电路区域;一第一传导性模,包括一由与该 控制闸极之层相同之层所制成之部位,且其系形成 于该包括该第一绝缘区域之半导体基板的上方;以 及一第一冗余绝缘侧壁,其系由与该第一绝缘侧壁 之层相同之层所制成,且系形成于该非挥发性记忆 体区域之一侧上之该第一传导性模的一侧壁上。 2.如申请专利范围第1项之非挥发性半导体记忆体 元件,其中: 该周围电路区域具有一第二绝缘侧壁,该第二绝缘 侧壁系形成于该单层闸极之侧壁上;且 该第一边界区域具有一绝缘上层,该绝缘上层系由 与该第二绝缘侧壁之层相同的层所制造且形成于 该第一冗余绝缘侧壁上。 3.如申请专利范围第1项之非挥发性半导体记忆体 元件,更包含: 一层叠闸极电晶体区域,其包括一层叠闸极电晶体 ,该层叠闸极电晶体具有一层叠闸极(相似于该非 挥发性记忆体区域,该层叠闸极包括堆叠于该半导 体基板上方之一浮闸、一电极间绝缘膜与一控制 闸极)且具有形成于该层叠闸极之侧壁上的第一绝 缘侧壁,该层叠闸极电晶体系使用该浮闸作为一闸 极;以及 一第二边界区域,包括:一形成于该半导体基板中 之第二绝缘区域,以绝缘该层叠闸极电晶体区域与 该周围电路区域;一第二传导性模,包括一由与该 控制闸极之层相同之层所制成之部位,且其系形成 于该包括该第二绝缘区域之半导体基板的上方;以 及一第二冗余绝缘侧壁,其系由与该第一绝缘侧壁 之层相同之层所制成,且系形成于该层叠闸极电晶 体区域之一侧上之该第二传导性模的一侧壁上。 4.如申请专利范围第3项之非挥发性半导体记忆体 元件,其中于该层叠闸极电晶体区域之一侧上,该 第二传导性模包括一由与该浮闸之层相同之层所 制成之下层部位以及一由与该控制闸极之层相同 之层所制成之上层部位,且于该周围电路区域之一 侧上,仅包括一由与该控制闸极之层相同之层所制 成的部位。 5.如申请专利范围第1项之非挥发性半导体记忆体 元件,于靠近该非挥发性记忆体区域之一主动区域 的末端处更包含一绝缘膜栅篱保护性结构,该绝缘 膜栅篱保护性结构包括一虚设浮闸(其由与该浮闸 之层相同之层所制成)、一绝缘膜(其系由与该电 极间绝缘膜之层相同之层所制成且形成于不面对 该主动区域之该虚设浮闸之一上表面与一侧壁上) 、以及一虚设控制闸极(其系由与该控制闸极之层 相同之层所制成)。 6.一种非挥发性半导体记忆体元件的制造方法,包 含下列步骤: (a)于一半导体基板中形成一绝缘区域,以界定一包 括多数个条形第一主动区域的非挥发性记忆体区 域与一包括第二主动区域的周围电路区域; (b)于该第一主动区域上方形成第一电极层,各该第 一电极层(其具有一形状以使得该第一电极层覆盖 该第一主动区域且延伸于该绝缘区域上方)系彼此 分离且不到达该周围电路区域,并形成一电极间绝 缘膜,该电极间绝缘膜具有一形状以使得该第电极 间绝缘膜覆盖该第一电极层且不到达该周围电路 区域; (c)于该半导体基板之一整个表面上方形成一第二 电极层,该第二电极层系覆盖该电极间绝缘膜; (d)图案化该非挥发性记忆体区域中之该第二电极 层、该电极间绝缘膜与该第一电极层,以形成闸极 ,该闸极具有一形状,以使得该控制闸极横越该第 一主动区域之中间区域,同时完整留下该周围电路 区域中之该第二电极层; (e)于该非挥发性记忆体区域中之该闸极侧壁上形 成第一绝缘侧壁,且于该周围电路区域中之该第二 电极层的一侧壁上形成一第一冗余绝缘侧壁;以及 (f)图案化该周围电路区域中之该第二电极层,以形 成单层闸极,且留下邻近该第一冗余绝缘侧壁之该 第二电极层。 7.如申请专利范围第6项之非挥发性半导体记忆体 元件的制造方法,更包含下列步骤: (g)于该周围电路区域中之该单层闸极的侧壁上形 成第二绝缘侧壁,且于该第一冗余绝缘侧壁上形成 一绝缘上层。 8.如申请专利范围第7项之非挥发性半导体记忆体 元件的制造方法,其中该步骤(g)系于该半导体基板 之整个表面上沈积一第二绝缘膜,且于一包括该第 一冗余绝缘侧壁之区域上形成一罩幕,而后进行非 等向性蚀刻。 9.如申请专利范围第6项之非挥发性半导体记忆体 元件的制造方法,其中 该步骤(a)亦界定一包括多数个第三主动区域之层 叠闸极电晶体区域; 该步骤(b)系于该层叠闸极电晶体区域中之一整个 表面上形成该第一电极层; 该步骤(d)系图案化该层叠闸极电晶体区域中之该 第二电极层、该电极间绝缘膜与该第一电极层,以 形成层叠闸极,同时于邻近该非挥发性记忆体区域 与该层叠闸极电晶体的一区域中留下该第二电极 层; 该步骤(e)系于邻近该层叠闸极电晶体区域与该周 围电路区域之区域中之该第二电极层的侧壁上形 成该第一冗余绝缘侧壁;且 该步骤(f)系留下该第二电极,该第二电极系邻近该 邻近该层叠闸极电晶体区域与该周围电路区域之 区域中之该第二电极层侧壁上的该第一冗余绝缘 侧壁。 10.如申请专利范围第6项之非挥发性半导体记忆体 元件的制造方法,其中该步骤(d)系于靠近该第一主 动区域之相反端处形成一虚设闸极。 图式简单说明: 第1图系为依据本发明之一具体实施例之半导体元 件之非挥发性记忆体区域的概要平面图。 第2X1至2X4图与第2Y1至2Y4图系为例示说明第1图所示 之结构之制造制程及其改良的横截面图。 第3图系为依据本发明之一具体实施例之半导体元 件之第一多晶矽电晶体区域的概要平面图。 第4X1至4X4图与第4Y1至4Y4图系为例示说明第3图所示 之结构之制造制程的横截面图。 第5A与5B图系为显示一改良的横截面图。 第6图系为积集于一半导体元件中之十一种类型之 电晶体的横截面图。 第7A至7S图系为例示说明第6图所示之结构之制造 制程的横截面图。 第8图系为一概要平面图,其显示第6图所示之半导 体元件之非挥发性记忆体区域、第一多晶矽电晶 体区域、与周围电路区域之布局的实施例。 第9A至9H图系为例示说明第8图所示之半导体元件 之制造制程的横截面图。 第10A与10B图系为平面图,其显示依据习知技艺之半 导体元件之非挥发性记忆体区域与第一多晶矽电 晶体区域之布局的实施例。 第11A1至11A4图与第11B1至11B4图系为例示说明第10A与 10B图所示之结构之制造制程的横截面图。
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