[發明專利]存儲器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201210413642.5
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102916053A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 張雄
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/788
• 分類號: H01L29/788;H01L21/336;H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體器件及工藝，且特別涉及包含分離柵的存儲器件及其制作方法。

背景技術

目前，常見的浮柵閃存器件按結構通常分為兩類，一類具有浮堆疊柵結構，而另一類則具有分離柵結構。前者具有集成密度高的特點，常用于需要大容量的數據存儲，如U盤，S/D卡等。后者集成度較低，但因為操作電壓較低、外圍電路設計簡單、消除了過擦除的問題，更多應用在個人電腦BIOS、網路通訊、各種嵌入式應用等方面。

參考圖1，傳統的包含分離柵的存儲器件至少包括：硅襯底100、位于襯底表面的隧穿介質層101、浮柵102、柵間介質層103、控制柵104、上層絕緣介質層105、有源區106以及位于襯底100、上層絕緣介質層105以及位線上方的選擇柵107。其中，在浮柵102和控制柵104的側壁設置有側墻110，有源區106通過側墻110分別于浮柵102以及控制柵104相隔離。在上述存儲器件的工作過程中，例如在執行寫入（或編程）操作時，通過在控制柵施加電壓，使得襯底100中產生熱電子，并由浮柵102進行收集及存儲。也就是說，這些熱電子的收集和存儲同時受到水平方向以及垂直方向上的電場的影響。由于這兩個電場相互垂直，這些熱電子先沿著溝道進行水平方向的運動，接著再朝向浮柵進行垂直方向的運動，從而被浮柵收集并存儲，進而實現存儲器件的寫入（或編程）操作。

專利號為ZL02140327.9、名稱為“分離柵極式快閃存儲器及其制造方法”的中國發明專利以及申請號為200910201351.8、名稱為“分離柵快閃存儲器及其制造方法”的中國發明專利申請分別公開了一種技術方案，通過對傳統的包含分離柵的存儲器件進行改進，以期獲得更高的電子遷移速率，進而改善器件性能。在這些所公開的技術方案中，通過將浮柵的底部設置為銳角，或者通過使浮柵僅在與擦除柵臨近的一側具有凸出的頂角，從而使得存儲器件能夠在執行寫入或者擦除時，具有較高的工作效率。

然而，即使在上述這些改進后的技術方案中，熱電子在從源極產生到被浮柵收集的過程中，仍舊必須首先沿著溝道進行水平運動到浮柵下方，然后在垂直電場的作用下進行垂直方向的移動從而進入浮柵，這無疑將極大地對器件的編程速度造成限制，從而影響存儲器件的整體性能表現。

發明內容

本發明提供了一種存儲器件及其制作方法，通過在襯底和隧穿氧化層之間增加外延導電層，使得熱電子產生之后能夠直接進入浮柵，從而提高器件性能。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種存儲器件，至少包括：半導體襯底，柵極結構，位于所述柵極結構一側的源或漏區，還包括：位于所述柵極結構另一側襯底表面且與所述柵極結構相對應的外延導電層，位于所述外延導電層同側且覆蓋所述柵極結構該側側壁以及所述外延導電層表面的隔離氧化層。

可選的，所述外延導電層與所述柵極結構相對應是指所述外延導電層與所述浮柵相對應。

可選的，所述外延導電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5。

可選的，所述外延導電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。

此外，本發明還提供了一種存儲器件制作方法，至少包括：提供半導體襯底，所述襯底至少包括柵極結構；在所述柵極結構一側的側壁通過自對準工藝形成側墻；在所述側墻的一側外延生長形成與所述柵極結構相對應的外延導電層；在所述外延導電層上方依次淀積形成隔離氧化層，并形成字線。

可選的，所述外延導電層與所述柵極結構相對應是指所述外延導電層與所述浮柵相對應。

可選的，所述外延導電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的1/2至4/5。

可選的，所述外延導電層的厚度為所述隧穿氧化層與所述浮柵厚度之和的2/3。

可選的，所述通過自對準工藝形成側墻包括：采用化學氣相沉積工藝在所述柵極結構一側的側壁生長氧化層；采用自對準工藝對所述氧化層進行刻蝕，形成緊貼所述柵極結構側壁的側墻。

可選的，采用選擇性外延生長所述外延導電層，使得所述外延導電層僅在硅表面生長。

可選的，所述生長形成與柵極結構相對應的外延導電層還包括：形成所述外延導電層之后，濕法去除之前所述側墻，以露出浮柵上部側面。

相較于現有技術，本發明存儲器件襯底和隔離氧化層之間增加與柵極結構相對應的外延導電層，改變了熱電子的遷移路徑，從而有效的改善了器件性能。此外，本發明存儲器件制作方法，采用自對準工藝，避免了對光刻版的額外增加，節省了生產成本。

附圖說明