[發明專利]凹入式通道半導體非易失性存儲裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 201610592149.2
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN107658298A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王立中
• 申請（專利權）人: 閃矽公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王濤

1.一種非易失性存儲裝置，其特征在于，包括：

一基板，具有一個主動區，所述主動區被一場隔離結構所定義，所述主動區上具有一凹入式通道洞；

一穿隧氧化層，形成于所述凹入式通道洞的內壁上與所述主動區的表面上；

一電荷儲存結構，填滿所述凹入式通道洞以及形成于位在所述凹入式通道洞內部分的所述穿隧氧化層上；

一耦合介電層，形成于所述電荷儲存結構與所述場隔離結構上；

一控制柵，形成于所述耦合介電層上；以及

一源極區及一漏極區，形成于所述主動區的上方且鄰近所述電荷儲存結構。

2.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述穿隧氧化層的厚度介于60埃至100埃之間。

3.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述凹入式通道洞成圓形以避免尖銳的硅棱角。

4.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述源極區及所述漏極區位在所述非易失性存儲裝置的裝置通道區的上方，以及所述非易失性存儲裝置的裝置通道區是沿著位在所述穿隧氧化層下方的所述凹入式通道洞的外壁而形成。

5.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述電荷儲存結構是導電浮動柵、電荷陷阱物質、以及嵌入氧化層的納米粒子的其中之一。

6.如權利要求5所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，當所述非易失性存儲裝置為一導電浮動柵非易失性存儲器且無電荷儲存于所述電荷儲存結構時，一浮動柵電壓V_f由以下數學關系式來表示：V_f＝V_cg×C_c/(C_c+C_mos)，其中C_c代表所述電荷儲存結構與所述控制柵之間的電容值、C_mos代表所述電荷儲存結構與其裝置通道之間的電容值、以及V_cg是一施加的控制柵電壓。

7.如權利要求5所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，當所述非易失性存儲裝置為一導電浮動柵非易失性存儲裝置時，偏離所述非易失性存儲裝置的本質臨界電壓的一臨界電壓偏移量，由以下數學關系式來表示：ΔV_th＝-Q/C_c，其中，Q是儲存于所述電荷儲存結構的總電荷以及C_c代表所述電荷儲存結構與所述控制柵之間的電容值。

8.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述場隔離結構至少包含一淺溝槽隔離區。

9.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述電荷儲存結構包含：

一第一部分，用以充填所述凹入式通道洞；以及

一第二部分，從所述基板表面凸出。

10.如權利要求1所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述凹入式通道洞的寬度實質上等于所述主動區的寬度。

11.一種非易失性存儲裝置的制造方法，其特征在于，包含：

在一基板上，形成一場隔離結構，所述場隔離結構定義一主動區；

在所述主動區的第一部分，形成一凹入式通道洞；

于所述凹入式通道洞的內壁上與所述主動區的表面上，形成一穿隧氧化層；

在所述穿隧氧化層上，沉積一電荷儲存層，以填滿所述凹入式通道洞；

于所述電荷儲存層上，沉積一耦合介電層；

于所述耦合介電層上，形成一金屬柵極層；

蝕刻去除部分所述金屬柵極層、部分所述耦合介電層以及部分所述電荷儲存層，以形成一控制柵以及一電荷儲存結構，其中所述耦合介電層介于所述控制柵以及所述電荷儲存結構之間；以及

于鄰近所述電荷儲存結構的所述主動區的第二部分，形成一源極區及一漏極區。

12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述形成所述凹入式通道洞的步驟包含：

蝕刻去除所述主動區的第一部分至一蝕刻深度，以形成所述基板上的所述凹入式通道洞，以致于所述凹入式通道洞的寬度實質上等于所述主動區的寬度；以及

使所述凹入式通道洞形成圓形，以避免尖銳的硅棱角。

13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述穿隧氧化層的厚度介于60埃至100埃。