[發(fā)明專利]非易失存儲器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910139687.6
• 申請日: 2006-07-20
• 公開（公告）號: CN101615597A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田喜錫;韓晶昱;李昌勛;姜盛澤;徐輔永;權(quán)赫基
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L21/8247
• 分類號: H01L21/8247;H01L21/768;H01L27/115
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

本申請是申請日為2006年7月20日、申請?zhí)枮镹o.200610106184.5、發(fā)明名稱為“非易失存儲器及其制造方法”專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，且更具體而言，涉及一種具有三晶體管存儲單元的非易失存儲器及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體存儲器可以分類為例如易失存儲器或非易失存儲器。易失存儲器當(dāng)它們的電源中斷時可能丟失它們的存儲數(shù)據(jù)，而非易失存儲器即使當(dāng)它們的電源中斷時也可以保留它們的存儲數(shù)據(jù)。因此，非易失存儲器已經(jīng)廣泛地用在例如智能卡的存儲卡和例如手機(jī)的移動通訊系統(tǒng)中。

非易失存儲器可以分類為例如“與非”(NAND)型閃存器或“或非”(NOR)型閃存器。與NAND型閃存器相比，NOR型閃存器可以具有相對大的感測容度。此外，NOR型閃存器的單位單元可以僅由一個單元晶體管構(gòu)成。然而，可能存在與NOR型閃存器相關(guān)的某些困難。例如，當(dāng)NOR型閃存器的任何一個存儲單元被過度擦除且與該過度擦除的單元共享一個位線的相鄰單元具有編程狀態(tài)時，可能難以選擇性地讀出存儲在該編程單元中的數(shù)據(jù)。這是因為雖然該編程單元在讀取模式中被選擇，但不期望的漏電流可能流過該過度擦除的單元和與其連接的位線。

為了解決上述過度擦除的困難，在NOR型閃存器中已經(jīng)采用雙晶體管存儲單元，包括彼此串連的一個單元晶體管和一個選擇晶體管。該雙晶體管存儲單元可以使用溝道熱電子(CHE)注入現(xiàn)象來編程。然而，上述NOR型閃存器可能仍需要大的編程電流，且因此可能也具有高功耗。

因此，已經(jīng)提出三晶體管存儲單元來克服上述單個晶體管存儲單元和雙晶體管存儲單元的困難(例如過度擦除和高功耗)。三晶體管存儲單元已經(jīng)廣泛用在智能卡的閃存器中，其可以選擇性地擦除由分別連接到8個相鄰位線的8個存儲單元構(gòu)成的單個字節(jié)。

在Arai等人題為“Semiconductor?Device?and?Method?of?Fabricating?theSame”的美國專利第6,680,230號中公開了三晶體管存儲單元的例子。根據(jù)Arai等人的上述文獻(xiàn)，三晶體管存儲單元包括兩個選擇晶體管和形成在該選擇晶體管之間的一個單元晶體管，且該選擇晶體管和單元晶體管的柵極圖案使用常規(guī)的光刻和蝕刻工藝形成。因此，選擇柵極圖案和單元柵極圖案之間的距離可以由光刻工藝的分辨率極限來控制。結(jié)果，可能存在對于減小三晶體存儲單元所占據(jù)面積的限制。換言之，可能存在對于提高采用三晶體管存儲單元的閃存器集成密度的限制。

此外，根據(jù)Arai等人的上述文獻(xiàn)，選擇柵極圖案具有與單元柵極圖案相同的堆疊柵極結(jié)構(gòu)。換言之，每個單元柵極圖案包括依次堆疊的浮置柵極和字線(或控制柵電極)，且每個選擇柵極圖案包括主柵電極(或選擇線)和虛擬柵電極，它們分別相應(yīng)于浮置柵極和字線。因此，可能需要對接(butting)接觸技術(shù)來將主柵電極電連接到虛擬柵電極，而且也可能需要用于對接接觸的額外面積。

因此，需要具有與常規(guī)非易失存儲器相比集成密度提高的非易失存儲器及其形成方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，提供了一種非易失存儲單元。該非易失存儲單元包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中并彼此分隔開的源區(qū)和漏區(qū)、設(shè)置在位于源區(qū)和漏區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底上方的源極選擇線和漏極選擇線。該源極選擇線和漏極選擇線設(shè)置得分別與源區(qū)和漏區(qū)相鄰。該非易失存儲單元還包括設(shè)置在位于源極選擇線和漏極選擇線之間的半導(dǎo)體襯底上方的單元柵極圖案、設(shè)置在位于源極選擇線和單元柵極圖案之間的間隙區(qū)下面的半導(dǎo)體襯底中的第一浮置雜質(zhì)區(qū)、和設(shè)置在位于漏極選擇線和單元柵極圖案之間的間隙區(qū)下面的半導(dǎo)體襯底中的第二浮置雜質(zhì)區(qū)。單元柵極圖案與選擇線之間的距離可以小于選擇線的寬度。

在本發(fā)明的一些示范性實施例中，單元柵極圖案可以包括依次堆疊的浮置柵極、柵極間絕緣層和字線圖案，且每個選擇線可以是單導(dǎo)電層。該字線圖案可以包括依次堆疊的字線和蓋層圖案。在此情形，浮置柵極可以與字線和蓋層圖案自對準(zhǔn)，因此具有與字線和蓋層圖案基本相同的寬度。或者，字線圖案可以包括依次堆疊的字線和蓋層圖案以及覆蓋該字線和蓋層圖案的側(cè)壁的字線分隔件。在此情形，浮置柵極可以與字線分隔件自對準(zhǔn)，因此具有比字線和蓋層圖案寬度更大的寬度。