[發明專利]閃存單元及其制造方法

有效

• 申請號: 202110987914.1
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113437080B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 蔣家勇;石振東
• 申請（專利權）人: 北京磐芯微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/11568
• 分類號: H01L27/11568;H01L27/1157;H01L27/11521;H01L27/11524
• 代理公司: 北京允天律師事務所 11697
• 代理人: 李建航

1.一種閃存單元，包括：

襯底，包括深阱區和設置在深阱區上的阱區；

第一存儲晶體管，設置在所述阱區上并且被配置為存儲第一數據；

第二存儲晶體管，設置在所述阱區上并且被配置為存儲第二數據；以及

選通晶體管，在所述阱區上沿水平方向設置在所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管之間，被配置為隔離所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管并且對所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管執行選通操作；

其中，所述第一存儲晶體管、所述選通晶體管和所述第二存儲晶體管依次串聯連接，

其中，所述第一存儲晶體管的源極區連接到所述閃存單元的第一電極，所述第二存儲晶體管的漏極區連接到所述閃存單元的第二電極，

其中，所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管具有包括沿豎直方向依次設置的溝道區、柵介質疊層、柵電極和硬掩模阻擋部的柵結構，所述柵介質疊層具有沿豎直方向依次層疊的第一氧化物層、存儲介質層和第二氧化物層，

其中，所述選通晶體管的柵電極具有沿水平方向延伸到所述第一存儲晶體管的柵電極和所述第二存儲晶體管的柵電極上方的檐部，

其中，所述硬掩模阻擋部包括所述檐部下方的第一硬掩模阻擋部和與所述第一硬掩模阻擋部相鄰的第二硬掩模阻擋部，以及

其中，所述第一存儲晶體管的柵電極的長度通過自對準工藝由設置在該柵電極上的第一硬掩模阻擋部和第二硬掩模阻擋部的長度之和限定，并且所述第二存儲晶體管的柵電極的長度通過自對準工藝由設置在該柵電極上的第一硬掩模阻擋部和第二硬掩模阻擋部的長度之和限定。

2.根據權利要求1所述的閃存單元，其中，

所述檐部通過所述第一硬掩模阻擋部與所述第一存儲晶體管的柵電極和所述第二存儲晶體管的柵電極隔離。

3.根據權利要求1或2所述的閃存單元，其中，

所述存儲介質層包括一層或多層存儲介質。

4.根據權利要求3所述的閃存單元，其中，

所述存儲介質包括以下材料中的至少之一：一元或多元氧化物、一元或多元氮化物、一元或多元氮氧化物、多晶硅和納米晶體材料。

5. 根據權利要求1或2所述的閃存單元，還包括：

第一隔離部，沿水平方向設置在所述第一存儲晶體管和所述選通晶體管之間，被配置為隔離所述第一存儲晶體管的柵電極和所述選通晶體管的柵電極；以及

第二隔離部，沿水平方向設置在所述選通晶體管和所述第二存儲晶體管之間，被配置為隔離所述選通晶體管的柵電極和所述第二存儲晶體管的柵電極。

6. 根據權利要求1或2所述的閃存單元，其中，

所述第一存儲晶體管、所述第二存儲晶體管和所述選通晶體管的溝道區具有第一摻雜類型，以及

所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管的溝道區的摻雜濃度低于所述選通晶體管的溝道區的摻雜濃度。

7. 根據權利要求1或2所述的閃存單元，其中，

所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管的溝道區具有第二摻雜類型或者是無摻雜本征溝道區，以及

所述選通晶體管的溝道區具有不同于所述第二摻雜類型的第一摻雜類型。

8.根據權利要求6所述的閃存單元，其中，

所述第一摻雜類型是P型。

9.根據權利要求7所述的閃存單元，其中，

所述第一摻雜類型是P型，以及所述第二摻雜類型是N型。

10.一種閃存單元的制造方法，所述閃存單元包括依次串聯連接的第一存儲晶體管、選通晶體管和第二存儲晶體管，

所述制造方法包括：

在襯底中形成第二摻雜類型的深阱區，在所述深阱區上形成第一摻雜類型的阱區，在所述阱區中形成第一溝道層，所述第一溝道層用于形成所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管的溝道區；

在所述阱區上形成柵介質疊層，所述柵介質疊層具有沿豎直方向依次層疊的第一氧化物層、存儲介質層和第二氧化物層，在所述柵介質疊層上依次形成第一柵電極層和硬掩模層，所述第一柵電極層用于形成所述第一存儲晶體管和所述第二存儲晶體管的柵電極；

刻蝕所述硬掩模層以形成第一硬掩模阻擋部，使用所述第一硬掩模阻擋部作為掩模自對準刻蝕所述第一柵電極層和所述柵介質疊層以暴露所述第一溝道層的第一部分，對所述第一溝道層的第一部分進行摻雜以形成所述選通晶體管的溝道區；

在所述選通晶體管的溝道區上形成所述選通晶體管的柵介質層和柵電極，所述選通晶體管的柵電極具有沿水平方向延伸到所述第一存儲晶體管的柵電極和所述第二存儲晶體管的柵電極上方的檐部；

在所述選通晶體管的相對側刻蝕所述硬掩模層以形成與所述第一硬掩模阻擋部相鄰的第二硬掩模阻擋部，使用所述第二硬掩模阻擋部作為掩模自對準刻蝕所述第一柵電極層和所述柵介質疊層以暴露所述第一溝道層的第二部分，對所述第一溝道層的第二部分進行摻雜以形成所述第一存儲晶體管的源極區和所述第二存儲晶體管的漏極區；以及

形成連接到所述第一存儲晶體管的源極區的所述閃存單元的第一電極以及連接到所述第二存儲晶體管的漏極區的所述閃存單元的第二電極，

其中，所述第一存儲晶體管的柵電極的長度通過自對準工藝由設置在該柵電極上的第一硬掩模阻擋部和第二硬掩模阻擋部的長度之和限定，并且所述第二存儲晶體管的柵電極的長度通過自對準工藝由設置在該柵電極上的第一硬掩模阻擋部和第二硬掩模阻擋部的長度之和限定。