[發(fā)明專利]一種新型的兩位SONOS存儲單元結構及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110235256.7
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102437197A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 黃奕仙;楊斌;郭明升
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L21/336
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發(fā)明設計半導體制造領域硅一氧化硅一氮化硅一氧化硅一硅(SONOS)存儲器的制造方法，尤其是一種新型的兩位?SONOS存儲單元結構及其制備方法。?

背景技術

1.?????????????????非揮發(fā)性半導體存儲器的基本工作原理是在一個場效應管（MOSFET）的柵介質中存儲電荷。其中電荷被存儲在一個適當?shù)慕橘|層的分立的俘獲中心里的器件被稱為電荷俘獲器件。這類器件中最常用的是硅一氧化硅一氮化硅一氧化硅一硅（SONOS）存儲器。非揮發(fā)性存儲器在半導體存儲器件中扮演著重要的角色。隨著非易失存儲器（NVM）器件尺寸的不斷減小，浮柵型非易失揮發(fā)性存儲器的漏電流隨著隧穿氧化物厚度的減小而不斷增大，使隧穿氧化物厚度的繼續(xù)減小受到了限制。因此，使用陷阱材料作為電荷存儲介質的SONOS存儲器被人們所關注，陷阱材料可以固定注入電荷，在一定程度上阻止了存儲電荷的泄漏。SONOS存儲器除了尺寸小之外，還具有良好的耐受性、低操作電壓、低功耗、工藝簡單、與標準CMOS工藝兼容等優(yōu)點。雖然SONOS存在諸多優(yōu)點，但是每個SONOS存儲單元只能儲存一位數(shù)據(jù)，使得要實現(xiàn)大容量存儲也需要占用較大空間的。?

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有的SONOS存儲器所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種新型的兩位?SONOS存儲單元結構及其制備方法。?

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術手段為：?

一種新型的兩位?SONOS存儲單元結構，包括SONOS存儲器，所述SONOS存儲器包括硅基底、隧穿氧化硅層、氮化硅存儲介質層、氧化硅層和多晶硅層，所述隧穿氧化硅層覆于所述硅基底上，所述氮化硅存儲介質層覆于所述隧穿氧化硅層上，所述氧化硅層覆于所述氮化硅存儲介質層上，所述多晶硅層覆于所述氧化硅層上，其中，還包括凹槽，所述凹槽位于所述氧化硅層表面，并依次穿透所述氧化硅層、所述氮化硅存儲介質層和隧穿氧化層直至所述硅基底為止，所述凹槽內有氧化物填充層，所述氧化物填充層高度超過所述氮化硅存儲介質層并低于所述氧化硅層表面，所述凹槽內未被所述氧化物填充層填滿的部分形成填充空間，所述多晶硅層伸入所述填充空間，且將所述填充空間填滿。

上述新型的兩位?SONOS存儲單元結構，其中，所述凹槽寬20-200nm。?

上述新型的兩位?SONOS存儲單元結構，其中，所述氧化物填充層厚度為80-200A。?

上述新型的兩位?SONOS存儲單元結構，其中，所述SONOS存儲器的柵極特征線寬為50-350nm。?

一種新型的兩位?SONOS存儲單元的制備方法，其中，具體步驟包括：?

步驟a、于一硅基底上依次形成隧穿氧化硅層、氮化硅存儲介質層和氧化硅層；

步驟b、于所述氧化硅層表面形成溝槽，所述溝槽穿透所述氧化硅層、氮化硅層和所述隧穿氧化硅層，直至暴露所述硅基底為止；

步驟c、于所述溝槽內形成氧化物填充層，所述氧化物填充層高度高于所述氮化硅存儲介質層并低于所述氧化硅層表面；

步驟d、于所述氧化硅層表面形成一多晶硅層，使所述多晶硅層深入所述溝槽未被所述氧化物填充層填滿的空間；

步驟e、使所述多晶硅層表面平坦，所述隧穿氧化硅層、氮化硅存儲介質層、氧化硅層和多晶硅層形成復合結構；

步驟f、對所述復合結構進行刻蝕以形成SONOS存儲單元的柵極。

上述新型的兩位?SONOS存儲單元的制備方法，其中，所述步驟b中形成所述溝槽的方法包括如下步驟:?

步驟b1、于所述氧化硅層表面形成一圖案化光阻材料層；

步驟b2、通過所述圖案化光阻材料層對所述氧化硅層進行刻蝕以形成所述溝槽。

上述新型的兩位?SONOS存儲單元的制備方法，其中，所述步驟c中形成氧化物填充層的方法為爐管生長工藝。?

上述新型的兩位?SONOS存儲單元的制備方法，其中，所述步驟e中使所述多晶硅層表面平坦的方法為化學機械研磨。?

本發(fā)明的有益效果是：?

在不改變器件尺寸的前提下，使存儲容量提高一倍，阻止了bit間電荷橫向擴散，進一步實現(xiàn)了準確確定每個bit的開關狀態(tài)，使存儲單元的每個bit數(shù)據(jù)耐久性及電荷保持性都得到改善。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種新型的兩位?SONOS存儲單元結構的結構示意圖；?

圖2是本發(fā)明一種新型的兩位SONOS存儲單元的制備方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明一種新型的兩位SONOS存儲單元的制備方法的步驟a完成后的結構狀態(tài)圖；