專利名稱：具有浮置柵極的非易失性存儲器件以及形成其的相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地說，本發(fā)明涉及一種非易失性存儲器件以及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
利用非易失性存儲器件，即使在外部電源中斷時，也可以保持存儲的數(shù)據(jù)。非易失性閃速存儲器件可以具有浮置柵極，而在提供非易失性存儲器時，閃速存儲器件可以電寫入和擦除數(shù)據(jù)。通常，閃速存儲器件包括浮置柵極，可以存儲電荷；以及控制柵電極，用于控制該浮置柵極。
可以提高閃速存儲單元的耦合比，以提高集成度，而降低功率消耗。耦合比被定義為浮置柵極感應(yīng)的電壓與對該控制柵電極施加的工作電壓的比值。即，隨著耦合比的升高，浮置柵極感應(yīng)的電壓也升高。因此，通過提高耦合比，可以降低施加到控制柵電極的工作電壓。通過這樣做，可以提高閃速存儲器件的集成度，而且可以降低功率消耗。通過提高控制柵電極與浮置柵極之間的靜電電容，可以提高耦合比。然而，對于高度集成的半導(dǎo)體器件，難以在有線面積內(nèi)提高控制柵電極與浮置柵極之間的靜電電容。此外，高度集成還產(chǎn)生其他問題。
當(dāng)前，疊層式閃速存儲器件可以保證較高的集成度。更具體地說，疊層閃速存儲器件具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，順序?qū)盈B浮置柵極和控制柵電極。
圖1A是具有疊式結(jié)構(gòu)的閃速存儲器件的剖視圖，而圖1B示出沿圖1A所示線I-I’的剖視圖。
參考圖1A和1B，半導(dǎo)體襯底1上的器件隔離層2限定有源區(qū)。在該有源區(qū)上，浮置柵極4互相分離開?？刂茤烹姌O6位于各浮置柵極4上。控制柵電極6穿過該有源區(qū)的上表面，而且平行排列各控制柵電極6。
隧道氧化層3位于各浮置柵極4與有源區(qū)之間，而ONO(氧化層-氮化層-氧化層)層5位于各浮置柵極4與控制柵電極6之間。即，利用隧道氧化層3和ONO層5，浮置柵極4與有源區(qū)和控制柵電極6電隔離，從而電隔離浮置柵極4。在浮置柵極4的兩側(cè)上的有源區(qū)上，形成源區(qū)/漏區(qū)。每個浮置柵極4分別具有一對與器件隔離層2相鄰的第一側(cè)壁和一對與源區(qū)/漏區(qū)7相鄰的第二側(cè)壁。
利用其間的ONO層5，控制柵電極6覆蓋各浮置柵極4的第一側(cè)壁。因此，可以提高控制柵電極6與浮置柵極4之間的靜電電容，從而提高閃速存儲單元的耦合比。
通過提高浮置柵極4的厚度，可以進(jìn)一步提高有限面積上的耦合比。在這種情況下，可以增大浮置柵極4側(cè)壁的面積，從而提高控制柵電極6與浮置柵極4之間的靜電電容。
隨著浮置柵極4的厚度的增大，浮置柵極4的第二側(cè)壁的面積也增大。隨著浮置柵極4第二側(cè)壁面積的增大，相鄰浮置柵極4之間的重疊面積也增大，因此，相鄰浮置柵極4之間的寄生電容也增大。隨著寄生電容的增大，閃速存儲器件的故障率可能提高。例如，在對選擇的浮置柵極4執(zhí)行寫操作或者擦除操作時，與選擇的浮置柵極4相鄰的另一個浮置柵極4可能被軟寫或者軟擦除。此外，寄生電容還可能影響耦合比。即，隨著寄生靜電電容的提高，耦合比降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，非易失性存儲器件及其制造方法可以減小相鄰浮置柵極之間的寄生靜電電容。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，非易失性存儲器件及其制造方法可以提高有限面積上的耦合比。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，可以利用該非易失性存儲器件提供較高的集成度及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，非易失性存儲器件可以包括襯底，具有單元區(qū)；以及單元器件隔離層，位于該襯底的單元區(qū)上，以限定單元有源區(qū)。浮置柵極可以布置在單元有源區(qū)上。該浮置柵極可以包括順序?qū)盈B的下部浮置柵極和上部浮置柵極。上部浮置柵極可以包括位于該下部浮置柵極上的扁平部分和一對從與該單元器件隔離層相鄰的扁平部分兩邊向上延伸的壁部分。該扁平部分和這對壁部分包圍的空間上部的寬度可以大于該空間下部的寬度。隧道絕緣圖形可以插在浮置柵極與單元有源區(qū)之間?？刂茤烹姌O可以布置在浮置柵極上，而阻擋絕緣圖形可以插在控制柵電極與浮置柵極之間。
壁部分下部的寬度大于壁部分上部的寬度?？刂茤烹姌O可以填充插入其間的阻擋絕緣圖形的空間，而且填充該空間的部分控制柵電極上部的寬度大于填充該空間的部分控制柵電極下部的寬度。隨著從其底部向上延伸，該空間的寬度增大。這對壁部分可以具有形成該空間側(cè)壁而且傾斜的內(nèi)側(cè)面，而且這對壁部分互相對稱?？刂茤烹姌O可以覆蓋與單元器件隔離層相鄰的壁部分的外側(cè)面。平行于該浮置柵極下面的溝道區(qū)寬度的扁平部分的寬度大于平行于該溝道區(qū)寬度的下部浮置柵極的寬度。
該襯底可以進(jìn)一步包括外圍區(qū)，而且該非易失性存儲器件進(jìn)一步包括形成在外圍區(qū)上的外圍器件隔離層。利用包括順序?qū)盈B在外圍有源區(qū)上的下部柵電極和上部柵極導(dǎo)電層，該外圍器件隔離層可以限定外圍有源區(qū)，而且該上部柵電極可以與下部柵電極相連。外圍柵極絕緣圖形可以插在外圍柵電極與外圍有源區(qū)之間。下部柵電極可以包括第一下部柵極、第二下部柵極和第三下部柵極。第一下部柵極可以布置在外圍柵極絕緣圖形上，第二下部柵極可以包括布置在第一下部柵極上的外圍扁平部分和一對從與該外圍器件隔離層相鄰的外圍扁平部分兩邊向上延伸的外圍壁部分。第三下部柵極可以填充外圍扁平部分和這對外圍壁部分包圍的空腔區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，形成非易失性存儲器件的方法可以包括制備包括單元區(qū)的襯底。在該單元區(qū)的襯底上形成單元溝槽，以限定單元有源區(qū)，而且在該單元有源區(qū)上順序?qū)盈B隧道絕緣圖形、下部浮置柵極圖形以及單元硬掩模圖形?？梢孕纬商畛湓搯卧獪喜鄱野鼑虏扛≈脰艠O圖形和單元硬掩模圖形的側(cè)面的單元器件隔離層。去除單元硬掩模圖形，以形成露出下部浮置柵極圖形的單元開口。在單元開口的兩個側(cè)壁和下表面上，形成上部浮置柵極圖形，而且該上部浮置柵極圖形包圍單元溝槽。順序形成大致保形的阻擋絕緣層和控制柵極導(dǎo)電層，以填充襯底上的單元溝槽。連續(xù)構(gòu)圖控制柵極導(dǎo)電層、阻擋絕緣層、上部浮置柵極圖形以及下部浮置柵極圖形，而且單元溝槽上部的寬度可以大于該單元溝槽下部的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的某些其他實施例，非易失性存儲器件包括襯底和位于該襯底上用于限定該襯底的單元有源區(qū)的隔離層。隧道絕緣層可以位于該襯底的單元有源區(qū)上，而且浮置柵極可以位于隧道絕緣層上，以便該隧道絕緣層位于浮置柵極與該襯底的單元有源區(qū)之間。更具體地說，浮置柵極可以包括位于離開該襯底延伸的兩側(cè)上的壁，而且該浮置柵極的壁可以限定其間的溝槽。阻擋絕緣層可以位于該浮置柵極上，而且該控制柵電極可以位于阻擋絕緣層上，以致該阻擋絕緣層位于控制柵電極與浮置柵極之間。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，形成非易失性存儲器件的方法可以包括在襯底的單元有源區(qū)上形成隧道絕緣層?？梢栽谠撍淼澜^緣層上形成浮置柵極，以使該隧道絕緣層位于該浮置柵極與該襯底的單元有源區(qū)之間，而且該浮置柵極可以包括位于離開該襯底延伸的兩側(cè)上的壁，以致該浮置柵極的壁限定其間的溝槽。阻擋絕緣層可以形成在該浮置柵極上，而且該控制柵電極可以形成在阻擋絕緣層上，以致該阻擋絕緣層位于控制柵電極與浮置柵極之間。


所包括的附圖有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，而且附圖引入本說明書、構(gòu)成本說明書的一部分，它示出本發(fā)明實施例，而且它與說明一起用于解釋本發(fā)明原理。在附圖中圖1A是具有層疊結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)非易失性存儲器件的剖視圖。
圖1B是沿圖1A所示線I-I’的剖視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是分別沿圖2所示線II-II’和III-III’的剖視圖。
圖4是分別沿圖2所示線IV-IV’和V-V’的剖視圖。
圖5是圖4所示部分“A”的更詳細(xì)剖視圖。
圖6是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的修改的非易失性存儲器件結(jié)構(gòu)的沿圖2所示線V-V’的剖視圖。
圖7A至15A是用于說明形成根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件的操作過程的沿圖2所示線II-II’和III-III’的剖視圖。
圖7B至15B是用于說明形成根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件的操作過程的沿圖2所示線IV-IV’和V-V’的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更全面說明本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明實施例。然而，可以以許多不同方式實現(xiàn)本發(fā)明，而且不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明局限于在此描述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使該公開徹底和全面，而且向本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員全面表達(dá)本發(fā)明范圍。在附圖中，為了清楚起見，各層和各區(qū)域的大小和相對大小可能被放大。在所有附圖中，同樣的編號表示同樣的單元。
顯然，在元件或者層被稱為位于“之上”、“連接到”或者“耦合到”另一個元件或者另一層時，它可以直接位于之上、直接連接到或者直接偶合到另一個元件或者層，也可以存在中間元件或者中間層。相反，在元件被稱為“直接位于之上”、“直接連接到”或者“直接耦合到”另一個元件或者另一層時，不存在中間元件或者中間層。在此使用的術(shù)語“和/或者”包括一個或者多個所列的有關(guān)項目之任一及其所有組合。
顯然，盡管在此為了描述各元件、部件、區(qū)域、層和/或者部分，可以使用術(shù)語第一、第二、第三等，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或者部分不應(yīng)該受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或者部分與另一個區(qū)域、層或者部分區(qū)別開。因此，下面討論的第一元件、第一部件、第一區(qū)域、第一層或者第一部分可以被稱為第二元件、第二部件、第二區(qū)域、第二層或者第二部分，而不脫離本發(fā)明講述的內(nèi)容。
此外，在此可以利用空間上的相對術(shù)語，例如，“之下”、“下面”、“下部”、“之上”、“上部”等描述一個元件或者特征與另一個(另一些)元件或者特征的關(guān)系，如圖所示。顯然，空間上的相對術(shù)語意在說明，在使用或者操作該器件時，除了附圖所示的取向之外，還包括不同取向。例如，如果圖中的器件翻轉(zhuǎn)，則以位于其他元件或者特征“下面”或者“之下”描述的元件位于該其他元件或者特征的“下面”。因此，典型術(shù)語“下面”可以包括之上取向和之下取向。因此，該器件可以具有相反取向(旋轉(zhuǎn)90度或者處于其他取向)，并相應(yīng)解釋在此使用的空間關(guān)系描述符。此外，在此使用的“橫向”指基本上垂直于垂直方向的方向。
在此使用的專門名詞僅用于說明特定實施例，而無意限制本發(fā)明。在此使用的單數(shù)形式“a”、“an”和“the”也是意在包括多種方式，除非上下文中明確指出。還應(yīng)該明白，本說明書中使用的術(shù)語“comprises”和/或者“comprising”規(guī)定存在描述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或者部件，但是并不排除存在或者附加一個或者多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或者它們的組。
在此參考剖視圖，說明本發(fā)明的典型實施例，該剖視圖是本發(fā)明的理想化實施例(和中間結(jié)構(gòu))的原理圖。這樣，可以預(yù)料制造技術(shù)和/或者公差產(chǎn)生例如所示形狀的變形。因此，不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明實施例局限于在此示出的各區(qū)域的特定形狀，它還包括例如制造過程導(dǎo)致的形狀偏差。例如，利用矩形示出的注入?yún)^(qū)通常在其邊緣具有圓形或者彎曲特征和/或者梯形注入濃度，而非從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化(binary change)。同樣，進(jìn)行注入形成的埋入?yún)^(qū)可能導(dǎo)致在該埋入?yún)^(qū)與通過其進(jìn)行注入的表面之間的區(qū)域上產(chǎn)生某些注入。因此，附圖所示的區(qū)域是示意性的，其形狀并不說明是器件某個區(qū)域的實際形狀，而且也無意限制本發(fā)明范圍。
除非另有說明，在此使用的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)的意義與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同。因此，這些術(shù)語可以包括此時之后出現(xiàn)的等效術(shù)語。還應(yīng)該明白，術(shù)語，例如通常使用字典定義的術(shù)語應(yīng)該理解為具有與其在本說明書中的意義和根據(jù)相關(guān)技術(shù)的意義一致的意義，而不能以理想化的或者過渡形式化的意義理解它們，除非在此這樣明確限定。在此引用在此提到的所有公開、專利申請書、專利以及其他參考文獻(xiàn)的全部內(nèi)容供參考。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件結(jié)構(gòu)的平面圖，圖3是沿圖2所示線II-II’和III-III’的剖視圖，圖4是沿圖2所示線IV-IV’和V-V’的剖視圖以及圖5是圖4所示部分“A”的更詳細(xì)剖視圖。
參考圖2、3、4和5，半導(dǎo)體襯底100(下面稱為“襯底”)包括單元區(qū)“a”和外圍區(qū)“b”。非易失性存儲單元排列在單元區(qū)“a”上，而(各)外圍電路排列在外圍區(qū)“b”上。外圍區(qū)“b”可以包括包圍單元塊的區(qū)域和位于該單元塊之間的核心區(qū)。
圖3中的參考編號“50”表示沿包括在圖2所示單元區(qū)“a”內(nèi)的線II-II’的剖視圖，而圖3中的參考編號“55”表示沿包括在圖2所示外圍區(qū)“b”內(nèi)的線III-III’的剖視圖。圖4中的參考編號“60”表示沿包括在圖2所示單元區(qū)“a”內(nèi)的線IV-IV’的剖視圖，圖4中的參考編號“65”表示沿包括在圖2所示外圍區(qū)“b”內(nèi)的線V-V’的剖視圖。因此，參考編號“50”和“60”包括在單元區(qū)“a”內(nèi)，因此，參考編號“55”和“65”包括在外圍區(qū)“b”內(nèi)。為了便于描述，下面，利用參考符號“a”和/或者(各)參考編號50和/或者60表示單元區(qū)，而利用參考符號“b”和/或者(各)參考編號55和/或者65表示外圍區(qū)。
可以在單元區(qū)“a”上布置單元器件隔離層112’，以限定單元有源區(qū)110a。單元有源區(qū)110a可以是平行排列在襯底平面上的線的形式。此外，單元器件隔離層112’可以填充在襯底100的單元區(qū)“a”上形成的(各)單元溝槽108。外圍器件隔離層113可以設(shè)置在外圍區(qū)“b”中的襯底100上，以限定外圍有源區(qū)110b。外圍器件隔離層113可以填充在該襯底的外圍區(qū)“b”上形成的外圍溝槽109。
穿過單元有源區(qū)110a平行地排列控制柵電極135a，而且將控制柵電極135a互相分離。浮置柵極124a設(shè)置在控制柵電極135a與單元有源區(qū)之間。隧道絕緣圖形102設(shè)置在浮置柵極124a與單元有源區(qū)110之間，而阻擋絕緣圖形127a設(shè)置在浮置柵極124a與控制柵電極135之間。在位于控制柵電極135a兩側(cè)的單元有源區(qū)中形成單元源區(qū)/漏區(qū)137。
浮置柵極124a包括順序?qū)盈B的下部浮置柵極104a和上部浮置柵極122a。隧道絕緣圖形102設(shè)置在下部浮置柵極104a與單元有源區(qū)110a之間。下部浮置柵極104a具有與單元溝槽108對齊的側(cè)壁。
上部浮置柵極122a包括位于下部浮置柵極104a上的扁平部分150和一對從扁平部分150的兩邊向上延伸(即，離開襯底)的壁部分152。這對壁部分152從與單元器件隔離層112’相鄰的扁平部分150的兩邊向上延伸。同一個浮置柵極的這對壁部分152互相分離。由扁平部分150和這對壁部分152限定空間170a(還被稱為溝槽)?？刂茤烹姌O135a和阻擋絕緣圖形127a填充空間170a。與單元器件隔離層112’相鄰的空間170a的兩側(cè)被這對壁部分152封閉。由于這對壁部分152互相分離，所以扁平部分150的上表面的中間部分限定空間170a的底部。換句話說，上部浮置柵極122a的壁部分152可以限定它們之間的溝槽，而且隨著利用寬度W1和W2表示的離開襯底的記錄的增大，該溝槽的寬度也增大。
空間170a下部的第一寬度“W1”可以小于空間170a上部的第二寬度W2。特別是，隨著離開空間170a的底部的距離的增大，空間170a的寬度也逐漸增大。壁部分152具有形成該空間的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面和與單元器件隔離層112’相鄰的外側(cè)面。上部浮置柵極122a的這對壁部分152可以具有對稱結(jié)構(gòu)，而且壁部分152的內(nèi)側(cè)面可以傾斜?？臻g170a的第一寬度“W1”對應(yīng)于下部內(nèi)側(cè)面之間的距離，而空間170a的第二寬度“W2”對應(yīng)于上部內(nèi)側(cè)面之間的距離。即，這對壁部分152的內(nèi)側(cè)面傾斜，以致第一寬度“W1”小于第二寬度“W2”。
每個壁部分152下部的第三寬度“W3”大于每個壁部分152上部的第四寬度“W4”。填充空間170a的控制柵電極135a下部的第五寬度“W5”小于填充空間170a的控制柵電極135a上部的第六寬度“W6”。
扁平部分150的寬度大于下部浮置柵極104a的寬度。因此，這對壁部分152的外側(cè)面之間的距離可以大于下部浮置柵極104a的寬度。上述寬度“W1、W2、W3、W4、W5、W6”、扁平部分150的寬度以及下部浮置柵極104a的寬度與位于浮置柵極124a下面的溝道區(qū)的寬度平行。與單元源區(qū)/漏區(qū)137相鄰的下部浮置柵極104a的側(cè)面、上部浮置柵極122a的側(cè)面、阻擋絕緣圖形127a的側(cè)面以及控制柵電極135a的側(cè)面互相對準(zhǔn)，如圖3所示。
單元器件隔離層112’的上表面可以具有接近上部浮置柵極122a的下表面的高度。特別是，單元器件隔離層112’的上表面可以比下部浮置柵極104a的下表面高，而比下部浮置柵極104a的上表面低。如果單元器件隔離層112’的上表面具有接近上部浮置柵極122a的下表面的高度，則控制柵電極135a可以覆蓋下部浮置柵極104a的部分側(cè)面。
控制柵電極135a和阻擋絕緣圖形127a可以覆蓋壁部分152的外表面。即，控制柵電極135a和阻擋絕緣圖形127a可以覆蓋壁部分152的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面以及限定空間170a的底部的壁部分150的上表面。此外，控制柵電極135a可以覆蓋下部浮置柵極104a的部分側(cè)面。因此，可以增大有限面積上的控制柵電極135a與浮置柵極124a之間的部分重疊區(qū)，因此，可以提高耦合比。
控制柵電極135a可以包括順序?qū)盈B的下部控制柵極129a和上部控制柵極133a。在這種情況下，可以利用一些下部控制柵極129a和一些上部控制柵極133a填充空間170a。作為一種選擇，可以省略下部控制柵極129a，以便控制柵電極135a僅包括上部控制柵極133a，而且空間170a被上部控制柵極133a和阻擋絕緣圖形127a填充。
參考圖2、3、4和5，外圍柵電極136可以穿過外圍有源區(qū)110b。外圍柵極絕緣圖形103可以設(shè)置在外圍柵電極136與外圍有源區(qū)110b之間。外圍柵電極136可以包括順序?qū)盈B的下部柵電極125a和上部柵電極133b。外圍源區(qū)/漏區(qū)139可以形成在位于外圍柵電極136兩側(cè)的外圍有源區(qū)上。
下部柵電極125a可以包括第一下部柵極105a、第二下部柵極123a以及第三下部柵極121b。第一下部柵極105a可以具有與外圍溝槽109的側(cè)壁對準(zhǔn)的側(cè)壁。第二下部柵極123a可以與上部浮置柵極122a具有相同的形狀。更具體地說，第二下部柵極123a可以包括位于第一下部柵極105a上的扁平部分和一對從與外圍器件隔離層113相鄰的扁平部分的兩側(cè)向上延伸的外圍壁部分。這對外圍壁部分可以互相分離。由扁平部分和外圍壁部分限定的空腔區(qū)171a(還被稱為溝槽)以離開襯底的方向開口，而且靠近外圍源區(qū)/漏區(qū)139的空腔區(qū)171a的兩側(cè)也是開口?？梢岳猛鈬诓糠郑忾]靠近外圍器件隔離層113的空腔區(qū)171的兩側(cè)。換句話說，第二下部柵極123a的外圍壁部分可以限定其間的溝槽。
這對外圍壁部分之間的間距可以大于這對壁部分152之間的間距?？涨粎^(qū)171a下部的寬度小于空腔區(qū)171a上部的寬度。隨著它從空腔區(qū)171a的底部升高(離開襯底)，空腔區(qū)171a的寬度也逐漸增大。這對外圍壁部分可以具有對稱結(jié)構(gòu)，而且限定外圍壁部分的空腔區(qū)171a的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面可以傾斜。外圍壁部分的內(nèi)側(cè)面可以相對于垂直于襯底100上表面的假想垂直線傾斜第一夾角。上部浮置柵極122a的壁部分152的內(nèi)側(cè)面可以相對于該假想垂直線傾斜第二夾角。此外，第一夾角可以小于第二夾角。此外，第二下部柵極123a的扁平部分的寬度可以大于第一下部柵極105a的寬度。與上述外圍柵電極136相關(guān)的寬度是平行于外圍柵電極136下面的溝道區(qū)寬度的距離。
第三下部柵極121b可以填充空腔區(qū)171a。更具體地說，第三下部柵極121b的上表面可以與第二下部柵極121b的外圍壁部分的上表面具有同樣的高度。外圍器件隔離層113的上部凸出，高于襯底100的上表面。因此，外圍器件隔離層113可以接觸第二下部柵極123a的外表面(即，外圍壁部分的外側(cè)面)。在這種情況下，外圍器件隔離層113的上表面與第三下部柵極121b的上表面具有同樣的高度。
可以利用與下部浮置柵極104a相同的材料形成第一下部柵極105a。更具體地說，可以利用一層導(dǎo)電層，構(gòu)圖第一下部柵極105和下部浮置柵極104a?？梢岳门c上部浮置柵極122a相同的材料，形成第二下部柵極123a。更具體地說，可以利用一層導(dǎo)電層，構(gòu)圖第二下部柵極123a和上部浮置柵極122a。
上部柵電極133b可以接觸下部柵電極125a的上表面上的預(yù)定區(qū)域?？梢詫⑸喜繓烹姌O133b布置在下部柵電極125a上，以穿過外圍有源區(qū)110b。即，上部柵電極133b可以通過外圍器件隔離層113和外圍有源區(qū)110b。控制柵電極135a可以包括與上部柵電極133b的材料相同的材料。更具體地說，可以利用與上部控制柵電極133a相同的材料形成上部柵電極133b。即，可以利用一層導(dǎo)電層，構(gòu)圖上部柵電極133b和上部控制柵電極133a。
剩余圖形132可以設(shè)置在部分上部柵電極133b與部分下部柵電極125b之間。此時，上部柵電極133b可以插入剩余圖形132，而且填充露出下部柵電極125a的接觸開口131，以電接觸下部柵電極125a。接觸開口131可以是孔形的，也可以是露出下部柵電極125a的部分上表面的槽形的。
剩余圖形132可以包括順序?qū)盈B的第一層127b和第二層129b?？梢岳门c阻擋絕緣圖形127a相同的材料形成剩余圖形132的第一層127b。利用與下部控制柵極129a相同的材料形成剩余圖形132的第二層129b。如果省略下部控制柵極129b，則剩余圖形132可以僅包括第一層127b。
作為一種選擇，可以省略在外圍區(qū)“b”上的剩余圖形132。在這種情況下，上部柵電極133b可以接觸下部柵電極125a的整個上表面。
可以使靠近外圍源區(qū)/漏區(qū)139的第一下部柵極105a的側(cè)面、第二下部柵極123a的側(cè)面、第三下部柵極121b的側(cè)面、剩余圖形132以及上部柵電極133b的側(cè)面互相對準(zhǔn)。
在具有圖2至4所示結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件中，浮置柵極124a包括限定空間170a的上部浮置柵極122a。因此，因為空間170a的開口側(cè)面積，可以減小靠近單元源區(qū)/漏區(qū)137的浮置柵極124a的側(cè)面面積。結(jié)果，可以減小相鄰浮置柵極124a之間的重疊面積，因此，可以減小相鄰浮置柵極124a之間的寄生靜電電容。
此外，控制柵電極135a可以填充空間170a，以覆蓋空間170a下部的兩個側(cè)壁。此外，控制柵電極135a可以覆蓋上部浮置柵極122a的外側(cè)面。因此，可以提高控制柵電極135a與浮置柵極125a之間的重疊區(qū)，從而提高耦合比。
此外，空間170a上部的第二寬度“W2”大于空間170a下部的第一寬度“W1”。因此，可以減小空間170a的寬高比。結(jié)果，控制柵電極135b更容易填充空間170a。
此外，浮置柵極122a的壁部分152下部的第三寬度“W3”大于浮置柵極122a的壁部分152上部的第四寬度“W4”。因此，在非易失性存儲器件的編程/擦除操作期間，至少可以減小形成在壁部分152下部的耗盡區(qū)。結(jié)果，可以提高非易失性存儲器件的編程/擦除速度。此外，對應(yīng)于填充空間170a的部分控制柵電極135a的上部寬度的第六寬度“W6”可以大于第五寬度“W5”。因此，在非易失性存儲器件的編程/擦除操作期間，至少可以減小形成在填充空間170a的部分控制柵電極135a上部的耗盡區(qū)。結(jié)果，可以進(jìn)一步提高該非易失性存儲器件的編程/擦除速度。
此外，第三下部柵極121b可以填充第二下部柵極123a的空腔區(qū)171a。因此，可以減小因為第二下部柵極123a的空腔區(qū)171a產(chǎn)生的外圍區(qū)“b”的階梯高度差。
此外，外圍器件隔離層113可以不包圍第二下部柵極123a的外側(cè)面，下面將參考圖6做更詳細(xì)說明。圖6是用于說明修改的根據(jù)本發(fā)明實施例非易失性存儲器件的沿圖2所示線V-V’的剖視圖。
參考圖6，外圍器件隔離層113’的上表面的寬度可以接近第二下部柵極123a的最下表面。特別是，外圍器件隔離層113’的上表面可以高于第一下部柵極105a的下表面，而低于第一下部柵極105a的上表面。在這種情況下，上部柵電極133b可以覆蓋第二下部柵極123a的外側(cè)面。如果在上部柵電極133b與下部柵電極125a之間不設(shè)置剩余圖形132，則上部柵電極133b可以接觸第二下部柵極123a的外側(cè)面。
現(xiàn)在，說明形成根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件的方法。
圖7A至15A是沿圖2所示線II-II’和III-III’的剖視圖，圖7B至15B是用于說明形成根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失性存儲器件的方法，沿圖2所示線IV-IV’和V-V’的剖視圖。
參考圖7A和7B，制備具有單元區(qū)50、60和外圍區(qū)55、65的襯底100。在襯底100的單元區(qū)50、60上形成隧道絕緣層，并在襯底100的外圍區(qū)55、65上形成外圍柵極絕緣層?？梢砸酝瑯拥暮穸刃纬伤淼澜^緣層和外圍柵極絕緣層。根據(jù)其他實施例，可以以不同的厚度形成隧道絕緣層和外圍柵極絕緣層。例如，可以以比隧道絕緣層厚的厚度形成外圍柵極絕緣層。
下面說明以不同厚度形成隧道絕緣層和外圍柵極絕緣層的方法。首先，可以在襯底100的整個上表面上形成外圍柵極絕緣層，而且可以去除單元區(qū)50、60上的部分外圍柵極絕緣層，以在單元區(qū)50、60上露出部分襯底100。此后，可以在單元區(qū)50、60上露出的部分襯底100上，形成隧道絕緣層。
如果以同樣的厚度形成隧道絕緣層和外圍柵極絕緣層，則可以同時形成隧道絕緣層和外圍柵極絕緣層?？梢岳醚趸瑁鐭嵫趸镄纬伤淼澜^緣層和外圍柵極絕緣層。
可以在具有隧道絕緣層和外圍柵極絕緣層的襯底100的整個上表面上形成第一柵極導(dǎo)電層和硬掩模層?？梢岳脫诫s多晶硅形成第一柵極導(dǎo)電層104、105。硬掩模層可以包括對襯底100具有蝕刻選擇性的材料。此外，硬掩模層可以包括對第一柵極導(dǎo)電層具有蝕刻選擇性的材料。例如，硬掩模層可以包括氮化物層和/或氮氧化物層。
可以連續(xù)構(gòu)圖單元區(qū)50、60上的部分硬掩模層、第一柵極導(dǎo)電層以及隧道絕緣層，直到露出部分襯底100，從而形成順序?qū)盈B的隧道絕緣圖形102、下部浮置柵極圖形104和單元硬掩模圖形106?？梢赃B續(xù)構(gòu)圖外圍區(qū)55和65中的硬掩模層、第一柵極導(dǎo)電層以及隧道絕緣層，直到露出部分襯底100，從而形成順序?qū)盈B的外圍柵極絕緣圖形103、第一下部柵極圖形105以及外圍硬掩模圖形107。同時執(zhí)行形成單元硬掩模圖形106和外圍硬掩模圖形107的構(gòu)圖過程。
可以利用單元硬掩模圖形106和外圍硬掩模圖形107作為蝕刻掩模，蝕刻襯底100，以在單元區(qū)50和60上形成(各)單元溝槽108，而在外圍區(qū)55和65上形成(各)外圍溝槽109?？梢栽趩卧獏^(qū)50和60上形成(各)單元溝槽108，以限定圖2所示的單元有源區(qū)110a，而且可以在外圍區(qū)55和65上形成(各)外圍溝槽109，以限定圖2所示的外圍有源區(qū)。因此，可以與下部浮置柵極圖形104自對準(zhǔn)形成單元有源區(qū)110a，而且可以與第一下部柵極圖形105自對準(zhǔn)形成外圍有源區(qū)110b。因此，下部浮置柵極圖形104可以覆蓋單元有源區(qū)110a的整個表面，而第一下部柵極圖形105可以覆蓋外圍有源區(qū)110b的整個表面。
可以在襯底100的整個上表面上形成用于填充溝槽108和109的絕緣層，然后，平整化該絕緣層，直到露出硬掩模圖形106和107，以形成填充(各)單元溝槽108的單元器件隔離層112和填充(各)外圍溝槽109的外圍器件隔離層113。單元器件隔離層112可以包圍隧道絕緣層102、下部浮置柵極圖形104以及單元硬掩模圖形106的側(cè)面。同樣，外圍器件隔離層113可以包圍外圍柵極絕緣層103、第一下部柵極圖形105以及外圍硬掩模圖形107的側(cè)面?？梢岳脤τ惭谀D形106和107具有蝕刻選擇性的絕緣材料，形成單元器件隔離層112和外圍器件隔離層113。此外，還可以利用具有較好間隙填充特性的絕緣材料，形成單元器件隔離層112和外圍器件隔離層113。例如，可以利用高密度等離子體氧化物，形成單元器件隔離層和外圍器件隔離層。
參考圖8A和8B，可以選擇性地去除硬掩模圖形106和107，以形成露出下部浮置柵極圖形104的單元開口114和露出第一下部柵極圖形105的外圍開口115。高出襯底100的上表面凸出的單元器件隔離層112的上部可以包圍單元開口114，而高出襯底100的上表面凸出的外圍器件隔離層113的上部可以包圍外圍開口115。單元開口114的寬度“W7”小于外圍開口115的寬度“W8”，而在外圍區(qū)上形成的晶體管的溝道寬度可以大于在單元區(qū)上形成的非易失性存儲單元的溝道寬度。
去除了硬掩模圖形106和107之后，執(zhí)行各向同性蝕刻單元器件隔離層112和外圍器件隔離層113的上部的處理過程。通過這樣做，單元開口114的寬度“W7”可以大于與寬度“W7”平行的單元有源區(qū)的寬度(即，下部浮置柵極圖形104的寬度)，而外圍開口115的寬度“W8”可以大于與寬度“W8”平行的外圍有源區(qū)的寬度(即，第一下部柵極圖形105的寬度)。
參考圖9A和9B，可以在具有開口114和115的襯底上，保形地形成第二柵極導(dǎo)電層117。第二柵極導(dǎo)電層117可以接觸下部浮置柵極圖形104和下部浮置柵極圖形105，以提供電連接?？梢岳脫诫s硅形成第二柵極導(dǎo)電層117。可以在單元開口114的底部和兩個側(cè)壁上、在外圍開口115的底部和兩個側(cè)壁上以及在單元器件隔離層112和外圍器件隔離層113的上表面上，保形地形成第二柵極導(dǎo)電層117。此時，位于同一個單元開口114的兩側(cè)上的部分第二柵極導(dǎo)電層117可以與間隙區(qū)118分離。當(dāng)然，由于外圍開口115的寬度“W8”大于外圍開口114的寬度“W7”，所以分別形成在外圍開口115的兩個側(cè)壁上的部分第二柵極導(dǎo)電層117互相分離。
參考圖10A和10B，可以對第二柵極導(dǎo)電層117執(zhí)行濕法蝕刻，以形成具有單元溝槽170和外圍溝槽171的第二柵極導(dǎo)電層圖形117a。單元溝槽170是由形成在各單元開口114上的部分第二柵極導(dǎo)電層圖形117a所包圍的區(qū)域，而外圍溝槽171是由在外圍開口115內(nèi)形成的部分第二柵極導(dǎo)電層圖形117a所包圍的區(qū)域。
單元溝槽170的上部側(cè)壁之間的寬度可以大于單元溝槽170的下部側(cè)壁之間的寬度。更具體地說，隨著從單元溝槽170的底部向上，單元溝槽170的側(cè)壁之間的寬度逐漸增大。單元溝槽170的傾斜側(cè)壁互相對稱。
在上述濕法蝕刻中，形成間隙區(qū)118上角部的第二柵極導(dǎo)電層117的第一部分200的蝕刻量可以與形成間隙區(qū)118下側(cè)壁的第二柵極導(dǎo)電層117的第二部分201的蝕刻量不同。即，在濕法蝕刻期間，第一部分200比第二部分201蝕刻得多，因為第一部分200比第二部分201暴露在用于蝕刻的蝕刻劑中多。隨著它從間隙區(qū)118的最下側(cè)壁向上延伸，蝕刻量逐漸增大。通過這樣做，可以使單元溝槽170的側(cè)壁傾斜，而且隨著它從其底部向上延伸，單元溝槽170的側(cè)壁之間的寬度也逐漸增大。
同樣，外圍溝槽171的上部側(cè)壁之間的寬度大于外圍溝槽171下部側(cè)壁之間的寬度。即，隨著各側(cè)壁從外圍溝槽171的底部向上延伸，外圍溝槽171的側(cè)壁之間的寬度逐漸增大。分別形成在外圍開口115的兩個側(cè)壁上的第二柵極導(dǎo)電層117的各部分之間的距離可以大于間隙區(qū)118的寬度。通過這樣做，在濕法蝕刻中，形成在外圍開口115的上部側(cè)壁上的第二柵極導(dǎo)電層117的蝕刻量與形成在外圍開口115的下部側(cè)壁上的第二導(dǎo)電層117的蝕刻量之間的差值可以小于間隙區(qū)118上的差值。因此，外圍溝槽171的側(cè)壁相對于垂直于襯底100的上表面的假想垂直線的傾角小于單元溝槽170的側(cè)壁相對于該假想垂直線的傾角。
更具體地說，可以形成第二柵極導(dǎo)電層圖形117a，以便在濕法蝕刻之后，其部分保留在該單元器件隔離層112和外圍器件隔離層113的上表面上。此時，器件隔離層112和113上的部分第二柵極導(dǎo)電層圖形117a可以比保留在第二柵極導(dǎo)電層圖形117a的開口114和115底部上的部分薄。
可以在襯底100的整個上表面上形成用于填充外圍溝槽170和171的犧牲層119。犧牲層119可以形成為足夠的厚度來完全填充單元溝槽和外圍溝槽170和171?？梢岳脤Φ诙艠O導(dǎo)電層圖形117a具有蝕刻選擇性的材料形成犧牲圖形119。例如，可以利用二氧化硅形成犧牲層119。
參考圖11A和11B，可以平整化犧牲層119，直到露出器件隔離層112和113上的部分第二柵極導(dǎo)電層圖形117a，從而形成填充單元溝槽170的單元犧牲層119a和填充外圍溝槽171的外圍犧牲層119b。
此外，可以對犧牲圖形119a和119b進(jìn)一步開槽。因此，甚至可以與器件隔離層112和113的上表面近似，形成犧牲圖形119a和119b的上表面。
參考圖12A和12B，利用覆蓋單元區(qū)50、60上的部分犧牲圖形119a的掩模圖形(未示出)，可以選擇性地去除外圍犧牲圖形119b。通過這樣作，可以露出外圍溝槽171的側(cè)壁部分和底部。
接著，可以在襯底100的整個上表面上形成填充外圍溝槽171的第三柵極導(dǎo)電層121?？梢詫⒌谌龞艠O導(dǎo)電層121形成為足夠的厚度，以填充外圍溝槽171。第三柵極導(dǎo)電層121接觸外圍開口115內(nèi)的第二柵極導(dǎo)電層圖形117a?？梢岳脫诫s多晶硅形成第三柵極導(dǎo)電層121而且/或者可以利用其他(各種)導(dǎo)電材料形成第三柵極導(dǎo)電層121，或者第三柵極導(dǎo)電層121可以包括其他(各種)導(dǎo)電材料。
參考圖13A和13B，可以平整化第三柵極導(dǎo)電層121和第二柵極導(dǎo)電層圖形117a，直到露出部分器件隔離層112和113以及單元犧牲圖形119a。通過這樣作，可以在單元開口114內(nèi)形成上部浮置柵極圖形122，而在外圍開口115內(nèi)順序?qū)盈B第二下部柵極圖形123和第三下部柵極圖形121a。第三下部柵極圖形121a可以填充被第二下部柵極圖形123包圍的外圍溝槽171。可以利用部分第二柵極導(dǎo)電層圖形117a形成上部浮置柵極圖形122和第二下部柵極圖形123，而且可以利用部分第三柵極導(dǎo)電層121形成第三下部柵極圖形121a。因為進(jìn)行了平整化處理，所以可以使相鄰上部浮置柵極圖形122互相分離?？梢岳没瘜W(xué)機械拋光法執(zhí)行平整化第三柵極導(dǎo)電層121和第二柵極導(dǎo)電層圖形117a的處理過程。
每個上部浮置柵極圖形122可以分別包括位于各下部浮置柵極圖形104上的扁平部分和一對沿單元開口114的兩個側(cè)壁從該扁平部分的兩邊向上延伸的壁部分。每個單元溝槽170對應(yīng)于由各上部浮置柵極圖形122上的扁平部分和這對壁部分包圍的區(qū)域。上部浮置柵極圖形122的每個壁部分的下部寬度大于上部浮置柵極圖形122的壁部分的上部寬度。上部浮置柵極圖形122的壁部分可以具有用于形成單元溝槽170的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面和用于接觸單元器件隔離層112的外側(cè)面。上部浮置柵極圖形122的壁部分的內(nèi)側(cè)面可以傾斜。上部浮置柵極圖形122的這對壁部分可以互相對稱。
在平整化第三柵極導(dǎo)電層121的過程中，可以利用第三柵極導(dǎo)電層121填充外圍溝槽171。通過這樣做，可以減少凹陷現(xiàn)象(這可能是寬度廣的外圍溝槽171的階梯高度差導(dǎo)致的)。此外，利用填充外圍溝槽171的第三下部柵極圖形121a，可以減少外圍區(qū)55和65的復(fù)雜表面階梯高度差(這可能由外圍溝槽171的階梯高度差導(dǎo)致的)。
下部浮置柵極圖形104和上部浮置柵極圖形122可以提供初始浮置柵極124。第一下部柵極圖形105、第二下部柵極圖形123以及第三下部柵極圖形121a可以提供初始下部柵電極125。
參考圖14A和14B，可以去除單元犧牲圖形119a，以露出單元溝槽170的側(cè)壁和底部，然后，可以對單元器件隔離層112進(jìn)行開槽。甚至可以與上部浮置柵極圖形122的下表面近似，形成開槽單元器件隔離層112’的上表面。通過這樣做，可以露出與開槽器件隔離層112’相鄰的上部浮置柵極圖形122的外側(cè)面。開槽的器件隔離層112’的上表面可以比下部浮置柵極圖形104的下表面高，而比下部浮置柵極圖形104的上表面低。
可以同時執(zhí)行去除單元犧牲圖形119a和對單元器件隔離進(jìn)行開槽的處理過程。在對單元器件隔離層112’進(jìn)行開槽時，掩模圖形可以覆蓋外圍區(qū)55和65，以便不對外圍器件隔離層開槽。
可以在襯底100的整個上表面上保形地形成阻擋絕緣層127，然后，可以在該阻擋絕緣層127上形成保護(hù)導(dǎo)電層129。在阻擋絕緣層127位于保護(hù)導(dǎo)電層與上部浮置柵極圖形122之間的情況下，保護(hù)導(dǎo)電層129可以覆蓋上部浮置柵極圖形122的外側(cè)壁和單元溝槽170的側(cè)壁和底部。
相鄰上部浮置柵極圖形122之間的區(qū)域的寬度可以小于單元溝槽170的寬度，因為通過對器件隔離層112和113進(jìn)行開槽，單元開口114的寬度可以大于單元有源區(qū)的寬度，如參考圖8A和8B所述。阻擋絕緣層127和保護(hù)導(dǎo)電層129可以填充相鄰上部浮置柵極圖形122之間的區(qū)域。
可以利用ONO(氧化物-氮化物-氧化物)層形成阻擋絕緣層127。此外，或者作為一種選擇，阻擋絕緣層127可以包括其介電常數(shù)比隧道絕緣層102的介電常數(shù)高的強介質(zhì)層(例如，絕緣金屬氧化物，例如，氧化鋁層和/或者氧化鉿層)。可以利用摻雜多晶硅形成保護(hù)導(dǎo)電層127。此外，或者作為一種選擇，可以利用其他導(dǎo)電材料形成保護(hù)導(dǎo)電層127，或者保護(hù)導(dǎo)電層127可以包括其他導(dǎo)電材料。
參考圖15A、15B、3、4和5，可以構(gòu)圖部分外圍區(qū)55和56內(nèi)的保護(hù)導(dǎo)電層129和阻擋絕緣層127，以形成露出部分初始下部柵電極125的接觸開口131。接觸開口131至少可以露出一些第三下部柵極圖形121a。接觸開口131至少還可以露出部分第二下部柵極圖形123?？梢砸钥椎男问教峁┰摻佑|開口131，也可以以穿過初始下部柵電極125的槽的形成提供接觸開口131。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，，可以去除外圍區(qū)55、65中的部分保護(hù)導(dǎo)電層129和阻擋絕緣層127。在這種情況下，不需要接觸開口131，而且露出初始下部柵電極125的整個上表面。
在形成接觸開口131和/或去除外圍區(qū)55、65中的全部保護(hù)導(dǎo)電層129和阻擋絕緣層127的過程中，保護(hù)導(dǎo)電層129可以保護(hù)單元區(qū)50、60的阻擋絕緣層127。即，保護(hù)導(dǎo)電層129可以減少形成在單元區(qū)50、60的阻擋絕緣層127與光致抗蝕劑膜之間的接觸。通過這樣做，可以減少因為光致抗蝕劑膜與阻擋絕緣層127之間的接觸所導(dǎo)致的有機材料對阻擋絕緣層127產(chǎn)生的污染。此外，保護(hù)導(dǎo)電層129可以填充相鄰上部浮置柵極圖形122之間的區(qū)域，由此減小單元區(qū)50、60上的階梯高度差，從而更輕而易舉地形成光刻掩模圖形。
可以在襯底100的整個上表面上形成填充接觸開口131的第四柵極導(dǎo)電層133。第四柵極導(dǎo)電層133可以接觸通過接觸開口133露出的部分初始下部柵電極125。如果全部去除外圍區(qū)55、65上的部分保護(hù)導(dǎo)電層129和阻擋絕緣層127，則第四柵極導(dǎo)電層133可以接觸初始下部柵電極125的整個上表面。外圍區(qū)55、65上的部分第四柵極導(dǎo)電層133可以被定義為上部柵極導(dǎo)電層。
單元區(qū)50、60上的部分保護(hù)導(dǎo)電層和第四柵極導(dǎo)電層133可以提供控制柵極導(dǎo)電層135，然后，控制柵極導(dǎo)電層135可以填充部分單元溝槽170。作為一種選擇，可以省略保護(hù)導(dǎo)電層129，以便控制柵極導(dǎo)電層135僅包括第四柵極導(dǎo)電層133。
控制柵極導(dǎo)電層135可以填充單元溝槽170的剩余部分。此外，控制柵極導(dǎo)電層135可以覆蓋上部浮置柵極圖形122的外側(cè)壁。如果控制柵極導(dǎo)電層135包括保護(hù)導(dǎo)電層129和第四柵極導(dǎo)電層133，則可以利用一些保護(hù)導(dǎo)電層129，或者利用一些保護(hù)導(dǎo)電層129和一些第四柵極導(dǎo)電層133填充單元溝槽170的剩余部分。如果控制柵極導(dǎo)電層135僅包括第四柵極導(dǎo)電層133，則可以僅利用一些第四柵極導(dǎo)電層133填充單元溝槽170的剩余部分。如果省略保護(hù)導(dǎo)電層129，則在阻擋絕緣層127位于第四柵極導(dǎo)電層135與上部浮置柵極圖形122之間的情況下，第四柵極導(dǎo)電層133可以覆蓋上部浮置柵極圖形122的外側(cè)壁。
如果省略保護(hù)導(dǎo)電層129，則接觸開口131插入外圍區(qū)55、60上的部分阻擋絕緣層127。
可以利用單層或者復(fù)合層，例如包括一個或者多個摻雜多晶硅層、金屬層(例如，鎢層、鉬層等)、導(dǎo)電金屬氮化物(例如，氮化鈦、氮化鉭等)以及/或者金屬硅化物層(例如，硅化鎢層、硅化鈷層等)，形成第四柵極導(dǎo)電層133。
接著，可以連續(xù)構(gòu)圖單元區(qū)50、60上的控制柵極導(dǎo)電層135、阻擋絕緣層127以及初始浮置柵極124，以形成浮置柵極124a、阻擋絕緣圖形127a以及控制柵電極135a，如圖3、4和5所示?？梢赃B續(xù)構(gòu)圖外圍區(qū)55、65上的第四柵極導(dǎo)電層133、保護(hù)導(dǎo)電層129、阻擋絕緣層127以及初始下部柵電極124，以形成外圍柵電極136和剩余圖形132。此外，可以同時執(zhí)行用于形成浮置柵極124a、阻擋絕緣圖形127a、控制柵電極135a、外圍柵電極136以及剩余圖形132的構(gòu)圖操作。
分別利用下部浮置柵極圖形104和上部浮置柵極圖形122形成下部浮置柵極104a和上部浮置柵極122a，然后，分別利用第一、第二和第三下部柵極圖形105、123和121a形成第一、第二和第三下部柵極105a、123a和121b?？梢詫⒂缮喜扛≈脰艠O122a限定的空間170a形成為部分單元溝槽170，而將由第二下部柵極123a限定的空腔區(qū)171a形成為部分外圍溝槽171。單元區(qū)50、60的保護(hù)導(dǎo)電層129和第四柵極導(dǎo)電層133可以分別形成控制柵電極135a的下部控制柵極129a和上部控制柵極133a。外圍區(qū)55、65的阻擋絕緣層127和保護(hù)導(dǎo)電圖形129可以分別形成剩余圖形132的第一層127b和第二層129b。外圍區(qū)55、65的第四柵極導(dǎo)電層133可以形成上部柵電極133b。
可以同時構(gòu)圖浮置柵極124a、阻擋絕緣圖形127a以及控制柵電極135a和外圍柵電極136。
可以利用控制柵電極135a作為掩模，注入雜質(zhì)離子，以在控制柵電極135a兩側(cè)的單元有源區(qū)上形成單元源區(qū)/漏區(qū)137?？梢岳猛鈬鷸烹姌O136作為掩模，注入雜質(zhì)離子，以在外圍柵電極135a兩側(cè)的外圍有源區(qū)上形成外圍源區(qū)/漏區(qū)139。
可以利用同一類型的雜質(zhì)離子，形成單元源區(qū)/漏區(qū)137和外圍源區(qū)/漏區(qū)139，而且可以同時或者順序形成單元源區(qū)/漏區(qū)137和外圍源區(qū)/漏區(qū)139。作為一種選擇，可以利用不同類型的雜質(zhì)離子，形成單元源區(qū)/漏區(qū)137和外圍源區(qū)/漏區(qū)139，在這種情況下，順序形成單元源區(qū)/漏區(qū)137和外圍源區(qū)/漏區(qū)139。
因此，如上參考圖7A至15A和7B至15B所述，可以形成圖3、4和5所示的非易失性存儲器件。
根據(jù)如上所述形成非易失性存儲器件的方法，在形成單元隔離溝槽之前，可以在平整化的襯底上形成隧道絕緣層。通過這樣做，可以在下部浮置柵極104下面的整個區(qū)域上，以均勻厚度形成隧道絕緣圖形102。如果在形成該溝槽之后，形成隧道絕緣層，則該溝槽上角部的部分隧道絕緣層比該隧道絕緣層其他部分薄。通過在形成隧道絕緣層之后形成單元溝槽，可以提高隧道絕緣層厚度的均勻度。
此外，初始浮置柵極124的底部可以包括下部浮置柵極圖形104和上部浮置柵極圖形122的扁平部分，因此，初始浮置柵極124的底部足夠厚。通過在蝕刻布置在初始浮置柵極124底部的各層(即，第四柵極導(dǎo)電層133、保護(hù)導(dǎo)電圖形129以及阻擋絕緣層127)的同時，構(gòu)圖控制柵電極135a，初始浮置柵極的底部可以起阻擋層的作用。結(jié)果，可以減少蝕刻破壞位于控制柵電極135a兩側(cè)的單元有源區(qū)。
此外，形成圖6所示非易失性存儲器件的方法與上述方法非常類似，下面將參考圖14A、14B和6說明它。
參考圖14A、14B和6，形成圖6所示非易失性存儲器件的方法可以進(jìn)一步包括，在對單元器件隔離層112開槽的同時，對外圍器件隔離層113開槽，如上參考圖14A和14B所述。通過這樣做，可以露出初始下部柵電極125的外側(cè)壁。甚至可以以接近第二下部柵極圖形123的下表面的高度，形成開槽器件隔離層113’的上表面(圖6所示)。更具體地說，可以高于第一下部柵極圖形105的下表面，而低于第一下部柵極圖形105的上表面，形成開槽器件隔離層113’的上表面。
形成阻擋絕緣層127的過程和后續(xù)操作可以與上面描述的相同。通過這樣做，可以提供圖6所示的非易失性存儲器件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例，非易失性存儲器件的浮置柵極可以包括相對扁平部分和一對從該扁平部分的兩邊向上延伸的壁部分。通過設(shè)置空間/間隙170a，可以減小與單元源區(qū)/漏區(qū)相鄰的浮置柵極的側(cè)面面積。因此，可以減小相鄰浮置柵極之間的相鄰面積，從而減小它們之間的寄生靜電電容。
此外，控制柵電極可以填充浮置柵極上的部分空間，因此，可以減小控制柵電極與浮置柵極之間的重疊面積，從而提高耦合比。
此外，浮置柵極上的空間的上部寬度可以大于該空間的下部寬度。因此，可以減小該空間的寬高比，以致控制柵電極可以更輕而易舉地填充該空間。
此外，浮置柵極壁部分下部的寬度可以大于該壁部分上部的寬度。因此，在進(jìn)行編程和/或者擦除操作期間，可以減小在壁部分下部形成的耗盡區(qū)，從而提高非易失性存儲器件的運行速度。此外，填充該空間的部分控制柵電極上部的寬度大于其下部的寬度。因此，在進(jìn)行編程和/或者擦除操作期間，可以減小在填充該空間的控制柵電極上部中形成的耗盡區(qū)，從而提高該非易失性存儲器件的運行速度。
盡管參考本發(fā)明實施例對本發(fā)明進(jìn)行了具體描述和說明，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲器件，包括襯底，包括單元區(qū)；單元器件隔離層，布置在該襯底的單元區(qū)上，以限定單元有源區(qū)；浮置柵極，包括順序?qū)盈B在單元有源區(qū)上的下部浮置柵極和上部浮置柵極；隧道絕緣圖形，插在浮置柵極與單元有源區(qū)之間；控制柵電極，布置在該浮置柵極上；以及阻擋絕緣圖形，插在該控制柵電極與浮置柵極之間，其中上部浮置柵極包括布置在下部浮置柵極上的扁平部分和一對從與該單元器件隔離層相鄰的扁平部分的兩邊向上延伸的壁部分，而且由該扁平部分和這對壁部分包圍的空間上部的寬度大于該空間下部的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中壁部分下部的寬度大于壁部分上部的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中控制柵電極填充插入其間的阻擋絕緣圖形的空間，而且填充該空間的部分控制柵電極上部的寬度大于填充該空間的部分控制柵電極下部的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中隨著從其底部向上延伸，該空間的寬度增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中這對壁部分具有形成該空間側(cè)壁而且傾斜的內(nèi)側(cè)面，而且這對壁部分互相對稱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中控制柵電極覆蓋與單元器件隔離層相鄰的壁部分的外側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中平行于該浮置柵極下面的溝道區(qū)寬度的扁平部分的寬度大于平行于該溝道區(qū)寬度的下部浮置柵極的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中該襯底進(jìn)一步包括外圍區(qū)，進(jìn)一步包括外圍器件隔離層，形成在外圍區(qū)上，以限定外圍有源區(qū)；外圍柵電極，包括順序?qū)盈B在外圍有源區(qū)上的下部柵電極和上部柵電極，該上部柵電極與下部柵電極相連；以及外圍柵極絕緣圖形，插在外圍柵電極與外圍有源區(qū)之間，其中下部柵電極包括第一下部柵極，布置在外圍柵極絕緣圖形上；第二下部柵極，包括布置在第一下部柵極上的外圍扁平部分和一對從與該外圍器件隔離層相鄰的外圍扁平部分的兩邊向上延伸的外圍壁部分；以及第三下部柵極，填充由外圍扁平部分和這對外圍壁部分包圍的空腔區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中空腔區(qū)上部的寬度大于該空腔區(qū)下部的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中該對外圍壁部分之間的間距大于浮置柵極的該對壁部分之間的間距。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中利用同樣的材料形成第一下部柵極和下部浮置柵極，利用同樣的材料形成第二下部柵極和上部浮置柵極，而且利用同樣的材料形成控制柵電極和上部柵電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中上部柵電極覆蓋與外圍器件隔離層相鄰的第二下部柵極的外側(cè)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中外圍器件隔離層高出該襯底的上表面凸出，并覆蓋與該外圍器件隔離層相鄰的第二下部柵極的外側(cè)面，而且該上部柵電極穿過外圍器件隔離層。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，進(jìn)一步包括插在上部柵電極與下部柵電極之間的剩余圖形，其中上部柵電極填充插入該剩余圖形內(nèi)的接觸開口，以接觸該下部柵電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，其中上部柵電極接觸下部柵電極的整個上表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲器件，進(jìn)一步包括單元源區(qū)/漏區(qū)，形成在位于控制柵電極的兩側(cè)上的單元有源區(qū)上；以及外圍源區(qū)/漏區(qū)，形成在位于外圍柵電極的兩側(cè)上的外圍有源區(qū)中。
17.一種形成非易失性存儲器件的方法，該方法包括制備包括單元區(qū)的襯底；形成位于該襯底的單元區(qū)的單元溝槽，以限定單元有源區(qū)，而且在該單元有源區(qū)上順序?qū)盈B隧道絕緣圖形、下部浮置柵極圖形以及單元硬掩模圖形；形成填充該單元溝槽而且包圍下部浮置柵極圖形和單元硬掩模圖形的側(cè)面的單元器件隔離層；去除單元硬掩模圖形，以形成露出下部浮置柵極圖形的單元開口；形成布置在單元開口的兩個側(cè)壁和下表面上的上部浮置柵極圖形，而且該上部浮置柵極圖形包圍單元溝槽；順序形成大致保形的阻擋絕緣層和用于填充襯底上的單元溝槽的控制柵極導(dǎo)電層；以及連續(xù)構(gòu)圖控制柵極導(dǎo)電層、阻擋絕緣層、上部浮置柵極圖形以及下部浮置柵極圖形，其中單元溝槽上部的寬度大于該單元溝槽下部的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，在形成阻擋絕緣層之前，進(jìn)一步包括，對單元器件隔離層開槽，以露出上部浮置柵極圖形的外側(cè)面。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中形成在單元開口的側(cè)壁上的上部浮置柵極的壁部分的下部的寬度大于上部浮置柵極的壁部分的上部的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該襯底包括外圍區(qū)，該方法進(jìn)一步包括形成布置在外圍區(qū)的襯底上的外圍溝槽，以限定外圍有源區(qū)，而且外圍柵極絕緣圖形、第一下部柵極圖形以及外圍硬掩模圖形順序?qū)盈B在外圍有源區(qū)上；形成填充外圍溝槽而且包圍第一下部柵極圖形和外圍硬掩模圖形的側(cè)面的外圍器件隔離層；去除該外圍硬掩模圖形，以形成露出該第一下部柵極圖形的外圍開口；在外圍開口的側(cè)壁和下表面上形成第二下部柵極圖形，而且該第二下部柵極圖形包圍外圍溝槽；形成填充該外圍溝槽的第三下部柵極圖形；形成上部柵極導(dǎo)電層，至少接觸部分第三下部柵極圖形；以及順序構(gòu)圖上部柵極導(dǎo)電層、第三下部柵極圖形、第二下部柵極圖形以及第一下部柵極圖形。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成隧道絕緣圖形、外圍柵極絕緣圖形、下部浮置柵極圖形、第一下部柵極圖形、硬掩模圖形以及溝槽包括在襯底的單元區(qū)上形成隧道絕緣層，而在襯底的外圍區(qū)上形成外圍柵極絕緣層；在該襯底的整個上表面上，順序形成第一柵極導(dǎo)電層和硬掩模層；連續(xù)構(gòu)圖單元區(qū)的硬掩模層、第一柵極導(dǎo)電層和隧道絕緣層，以形成隧道絕緣圖形、下部浮置柵極圖形以及單元硬掩模圖形；連續(xù)構(gòu)圖外圍區(qū)的硬掩模層、第一柵極導(dǎo)電層以及外圍柵極絕緣層，以形成外圍柵極絕緣圖形、第一下部柵極圖形以及外圍硬掩模圖形；以及利用單元硬掩模圖形和外圍硬掩模圖形作為掩模，蝕刻該襯底，以形成單元溝槽和外圍溝槽。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成上部浮置柵極圖形、第二和第三下部柵極圖形包括在具有單元開口和外圍開口的襯底上，形成大致保形的第二柵極導(dǎo)電層；濕法蝕刻第二柵極導(dǎo)電層，以形成被單元開口中的濕法蝕刻的第二柵極導(dǎo)電層包圍的單元溝槽和被外圍開口中的濕法蝕刻的第二柵極導(dǎo)電層包圍的外圍溝槽；在單元溝槽中形成單元犧牲圖形，而在外圍溝槽中形成外圍犧牲圖形；去除該外圍犧牲圖形，以露出外圍溝槽；在該襯底的整個表面上形成用于填充外圍溝槽的第三柵極導(dǎo)電層；平整化第三柵極導(dǎo)電層和濕法蝕刻的第二柵極導(dǎo)電層，直到露出單元器件隔離層和外圍器件隔離層以及單元犧牲圖形；以及去除露出的單元犧牲圖形。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成阻擋絕緣層、控制柵極導(dǎo)電層以及上部柵極導(dǎo)電層包括在該襯底的整個上表面上，保形地形成阻擋絕緣層；至少去除外圍區(qū)的部分阻擋絕緣層，以至少露出部分第三下部柵極圖形；以及在襯底的整個表面上形成第四柵極導(dǎo)電層，其中單元區(qū)的第四柵極導(dǎo)電層包括在控制柵極導(dǎo)電層上，而且外圍區(qū)的第四柵極導(dǎo)電層是上部柵極導(dǎo)電層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，在形成第四柵極導(dǎo)電層之前，進(jìn)一步包括，在該襯底的整個上表面上形成保護(hù)導(dǎo)電層，其中至少露出部分第三下部柵極圖形包括至少去除外圍區(qū)的部分保護(hù)導(dǎo)電層和阻擋絕緣層，其中單元區(qū)的保護(hù)導(dǎo)電層和第四柵極導(dǎo)電層包括在控制柵極導(dǎo)電層中。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，在形成上部柵極導(dǎo)電層之前，進(jìn)一步包括，對外圍器件隔離層的上表面進(jìn)行開槽，以露出第二下部柵極圖形的外側(cè)面。
全文摘要
一種非易失性存儲器件可以包括襯底，具有單元區(qū)；以及單元器件隔離層，位于該襯底的單元區(qū)上，以限定單元有源區(qū)。浮置柵極可以包括順序?qū)盈B在單元有源區(qū)上的下部浮置柵極和上部浮置柵極，而隧道絕緣圖形可以位于浮置柵極與單元有源區(qū)之間?？刂茤烹姌O可以位于該浮置柵極上，而且阻擋絕緣圖形可以位于該控制柵電極與浮置柵極之間。更具體地說，上部浮置柵極可以包括位于該下部浮置柵極上的扁平部分和一對從與該單元器件隔離層相鄰的扁平部分兩邊向上延伸的壁部分。此外，由該扁平部分和這對壁部分包圍的空間上部的寬度可以大于該空間下部的寬度。還討論了相關(guān)方法。
文檔編號H01L21/8247GK1971917SQ20061014642
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者李俊熙, 樸鐘浩, 辛鎮(zhèn)鉉, 許星會, 金容錫, 金鐘源 申請人:三星電子株式會社