[發明專利]閃存單元結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201110301446.4
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103035648A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 王軍;周瑋;蔡建祥;許宗能
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/8247;H01L29/423;G11C16/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術領域】

本發明涉及半導體器件結構以及制作方法，尤其是涉及一種閃存單元結構及制作方法。

【背景技術】

閃存是市面上常見的一種存儲器件。閃存相對只讀存儲器(ROM)而言，是一類可編程只讀存儲器(PROM)。閃存中的閃存單元在沒有通電的狀態下仍然可以保存其存儲的信息至十年之久。

傳統的閃存單元結構包括半導體基層和依次層疊于半導體基層的柵介質層、存儲信息的浮柵、絕緣介質層和控制柵。閃存單元是通過浮柵中是否有存儲電子來識別“0”或“1”這樣的數字信息。為提高閃存單元保持信息的能力，閃存單元中半導體基層上堆疊結構部分的側壁覆蓋有絕緣層，保護浮柵存儲的電子不受周邊環境的影響。當覆蓋閃存單元中堆疊結構部分側壁的絕緣層質量欠缺時，將直接影響整個閃存單元保存信息的持久性，使得整個閃存器件使用壽命縮短。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種閃存單元結構，使其保存的信息具有良好的持久性，提高閃存器件的使用壽命。

本發明的閃存單元結構，包括半導體基層和依次層疊在半導體基層上的隧穿氧化層、浮柵、絕緣介質層和控制柵。浮柵的側壁表面植入有阻擋離子層。

在閃存單元結構的較佳實施例中，浮柵具有浮柵保持載流子的狀態，浮柵的側壁表面的阻擋離子層的離子與浮柵保持的載流子電荷類型相反。

在閃存單元結構的較佳實施例中，浮柵保持的載流子為電子，阻擋離子層的離子為三價元素的離子。

在閃存單元結構的較佳實施例中，阻擋離子層的離子為硼離子。

本發明的閃存單元結構的制作方法，包括以下步驟：在半導體基層上形成依序層疊的隧穿氧化層和浮柵；在浮柵上形成依序層疊的絕緣介質層和控制柵；向浮柵的側壁植入阻擋離子，形成浮柵的側壁表面的阻擋離子層。

在閃存單元結構的制作方法的較佳實施例中，浮柵的側壁植入的阻擋離子采用離子注入法植入。

在閃存單元結構的制作方法的較佳實施例中，在閃存單元結構的浮柵形成之后，沉積一層包含阻擋離子的材料層覆蓋浮柵，阻擋離子從該材料中擴散植入浮柵側壁。進一步地，阻擋離子為硼離子，包含阻擋離子的材料為含硼氧化硅。

在閃存單元結構的制作方法的較佳實施例中，含硼氧化硅采用化學氣相法沉積，硼離子通過快速退火從含硼氧化硅擴散至浮柵側壁。進一步地，快速退火后的含硼氧化硅采用濕法去除。

上述閃存單元結構中，浮柵的側壁表面具有阻擋離子層。當浮柵處于保持載流子的狀態時，浮柵側壁的阻擋離子層提高了載流子從浮柵逃逸的勢壘高度，從而提高了閃存單元結構保存信息的持久性和使用壽命。

【附圖說明】

圖1為本發明閃存單元結構實施例的截面示意圖；

圖2為本發明閃存單元結構制作方法的第一實施例的示意圖；

圖3為本發明閃存單元結構制作方法的第二實施例的示意圖；

圖4～圖7為本發明閃存單元結構制作方法的第三實施例的示意圖。

【具體實施方式】

為使閃存單元結構存儲的信息具有良好的持久性，提高閃存單元結構的使用壽命，提出了一種閃存單元結構及其制作方法。

該閃存單元結構的實施例如圖1所示，包括半導體基層10和依次層疊在半導體基層10上的隧穿氧化層12、浮柵14、絕緣介質層16和控制柵18。浮柵14的側壁表面植入有阻擋離子層141。

當浮柵14處于保持載流子的狀態時，阻擋離子層141可以有效地提高載流子從浮柵14逃逸出的勢壘高度，從而提高了閃存單元結構保存信息的持久性和使用壽命。

在本閃存單元結構的實施例中，為使阻擋離子層141具有良好的阻擋浮柵14的載流子逃逸的效果，浮柵14的側壁表面的阻擋離子層141的離子與浮柵14保持的載流子電荷類型相反。

在本閃存單元結構的實施例中，如圖1所示，浮柵14保持的載流子為電子，阻擋離子層的離子為三價元素的離子。在其他閃存單元結構的實施例中，浮柵14保持的載流子也可以是空穴，對應地，阻擋離子層141的離子為五價元素的離子。由于目前業界浮柵14采用的材料主要為多晶硅，因此阻擋離子層141的離子采用三價元素的離子相對四價元素的硅顯正電荷性，若采用五價元素的離子相對四價元素的硅則顯負電荷性。因此，阻擋離子層141的離子可以根據浮柵14保持的載流子種類選擇植入浮柵14后顯相反電荷性的離子。

在本閃存單元結構的實施例中，阻擋離子層141的離子為硼離子。硼離子相對其他三價元素的離子在半導體工藝中應用得更為廣泛，且很容易植入至圖1所示的浮柵14的側壁形成阻擋離子層141。