发明名称 具有缩小尺寸之浮置闸极与高耦合率之非挥发性记忆元件及其制造方法
摘要 本发明揭示一种非挥发性记忆元件,其具有缩小尺寸的浮置闸极与高耦合率。本发明的非挥发性记忆体包括两个凸出于半导体基底之隔离结构。在上述两个隔离结构之相对侧壁设有两个间隔物,且两者间的距离可定义出小于微影极限的闸极宽度。在两个介电间隔物之间,设有一隧穿介电层与一浮置闸极,其中浮置闸极的底表面积小于其上表面积,且浮置闸极与隔离结构为共平面。在此共平面上,依序设有一闸极间介电层与一控制闸极。此外,在浮置闸极两侧的基底中可视需要形成一轻掺杂区。本发明亦揭示此种非挥发性记忆元件的制造方法。
申请公布号 TW498431 申请公布日期 2002.08.11
申请号 TW090119520 申请日期 2001.08.09
申请人 世界先进积体电路股份有限公司 发明人 曾鸿辉
分类号 H01L21/28;H01L21/8246 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种非挥发性记忆元件,包括: 两个凸出于半导体基底之隔离结构; 两个介电间隔物,设于上述两个隔离结构之相对侧 壁; 一隧穿介电层与一浮置闸极,设于该基底上且局限 在上述两个介电间隔物之间;以及 一控制闸极,设于该浮置闸极之上,且两者间介有 一闸极间介电层。2.如申请专利范围第1项所述之 非挥发性记忆元件,其中该介电间隔物的宽度为100 -2000。3.如申请专利范围第1项所述之非挥发性 记忆元件,其中该介电间隔物为氧化矽或氮化矽。 4.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件, 其中该介电间隔物为掺杂氧化矽或掺杂氮化矽。5 .如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件, 其中该浮置闸极的材质系择自下列所组成之族群: 掺杂复晶矽、掺杂非晶矽、以及金属。6.如申请 专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该 浮置闸极的材质为掺杂复晶矽。7.如申请专利范 围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该控制闸 极的材质系择自下列所组成之族群:掺杂复晶矽以 及复晶矽化金属。8.如申请专利范围第1项所述之 非挥发性记忆元件,其中该控制闸极的材质为掺杂 复晶矽。9.如申请专利范围第1项所述之非挥发性 记忆元件,其中更包括一轻掺杂区,设于该浮置闸 极两侧的基底中。10.如申请专利范围第1项所述之 非挥发性记忆元件,其中该浮置闸极的底面积小于 其上表面积。11.一种非挥发性记忆元件,包括: 两个凸出于半导体基底之隔离结构; 两个介电间隔物,设于上述两个隔离结构之相对侧 壁,且两个介电间隔物之间的距离即为闸极宽度; 一隧穿介电层与一浮置闸极,设于该基底上且局限 在上述两个介电间隔物之间,其中该浮置闸极的上 表面与上述隔离结构的上表面实质上为共平面;以 及 一闸极间介电层与一控制闸极,设于该浮置闸极与 上述隔离结构之共平面上。12.如申请专利范围第 11项所述之非挥发性记忆元件,其中该介电间隔物 的宽度为100-2000。13.如申请专利范围第11项所述 之非挥发性记忆元件,其中该介电间隔物为氧化矽 或氮化矽。14.如申请专利范围第11项所述之非挥 发性记忆元件,其中该介电间隔物为掺杂氧化矽或 掺杂氮化矽。15.如申请专利范围第11项所述之非 挥发性记忆元件,其中更包括一轻掺杂区,设于该 浮置闸极两侧的基底中。16.如申请专利范围第11 项所述之非挥发性记忆元件,其中该浮置闸极的底 面积小于其上表面积。17.如申请专利范围第11项 所述之非挥发性记忆元件,其中上述两个介电间隔 物之间所定义的闸极宽度小于微影极限。18.一种 非挥发性记忆元件的制造方法,包括下列步骤: 形成两个凸出于半导体基底之隔离结构; 形成两个介电间隔物于上述两个隔离结构之相对 侧壁; 形成一隧穿介电层与一浮置闸极于该基底上且局 限在上述两个介电间隔物之间;以及 依序形成一闸极间介电层与一控制闸极于该基底 上。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该 介电间隔物的宽度为100-2000。20.如申请专利范 围第18项所述之方法,其中该介电间隔物为氧化矽 或氮化矽。21.如申请专利范围第18项所述之方法, 其中该介电间隔物为掺杂氧化矽或掺极氮化矽。 22.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该浮置 闸极的材质系择自下列所组成之族群:掺杂复晶矽 、掺杂非晶矽、以及金属。23.如申请专利范围第 18项所述之方法,其中该浮置闸极的材质为掺杂复 晶矽。24.如申请专利范围第18项所述之方法,其中 该控制闸极的材质系择自下列所组成之族群:掺杂 复晶矽以及复晶矽化金属。25.如申请专利范围第 18项所述之方法,其中该控制闸极的材质为掺杂复 晶矽。26.如申请专利范围第18项所述之方法,其中 更包括形成一轻掺杂区于该浮置闸极两侧的基底 中。27.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该 浮置闸极的底面积小于其上表面积。28.一种非挥 发性记忆元件的制造方法,包括下列步骤: 形成一罩幕层于一半导体基底上; 定义该罩幕层与该半导体基底,以于该基底中形成 复数个浅沟槽; 以一氧化材料填入上述浅沟槽中,形成复数个凸出 于该基底的隔离氧化物; 去除该罩幕层而在上述隔离氧化物之间露出一闸 极开口; 形成两个介电间隔物于上述隔离结构之相对侧壁, 且两个介电间隔物之间的距离即为闸极宽度; 形成一隧穿介电层于该基底上且介于上述两个介 电间隔物之间; 形成一浮置闸极层于该隧穿介电层上,且完全填满 该闸极开口; 对该浮置闸极层进行平坦化,以与上述隔离氧化物 形成一共平面;以及 依序形成一闸极间介电层与一控制闸极层于该浮 置闸极层与上述隔离氧化物的共平面上。29.如申 请专利范围第28项所述之方法,其中该罩幕层包含 一垫氧化层与氮化矽层的堆叠结构。30.如申请专 利范围第28项所述之方法,其中该罩幕层的厚度为 200-3500。31.如申请专利范围第28项所述之方法, 其中该介电间隔物的宽度为100-2000。32.如申请 专利范围第28项所述之方法,其中该介电间隔物为 氧化矽或氮化矽。33.如申请专利范围第28项所述 之方法,其中该介电间隔物为掺杂氧化矽或掺杂氮 化矽。34.如申请专利范围第28项所述之方法,其中 更包括形成一轻掺杂区于该浮置闸极两侧的基底 中。35.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该 浮置闸极的底面积小于其上表面积。36.如申请专 利范围第28项所述之方法,其中上述两个介电间隔 物之间所定义的闸极宽度小于微影极限。37.一种 非挥发性记忆元件的制造方法,包括下列步骤: 形成一垫氧化层与一氮化矽层于一半导体基底上; 定义该氮化层、该垫氧化层与该半导体基底,以于 该基底中形成复数个浅沟槽; 以一氧化材料填入上述浅沟槽中,形成复数个凸出 于该基底的隔离氧化物; 去除该氮化矽层而在上述隔离氧化物之间露出一 闸极开口; 形成两个掺杂介电间隔物于上述隔离结构之相对 侧壁,且两个掺杂介电间隔物之间的距离即为闸极 宽度; 去除该垫氧化层; 以热氧化法形成一隧穿介电层于该基底上且介于 上述两个掺杂介电间隔物之间,并同时于上述两个 掺杂介电间隔物底下形成一轻掺杂区; 形成一浮置闸极层于该隧穿介电层上,且完全填满 该闸极开口; 对该浮置闸极层进行平坦化,以与上述隔离氧化物 形成一共平面,以及 依序形成一闸极间介电层与一控制闸极层于该浮 置闸极层与上述隔离氧化物的共平面上。图式简 单说明: 第1至6图为一系列剖面图,用以说明本发明一较佳 实施例制作非挥发性记忆元件的流程。
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