本發(fā)明涉及一種閃存存儲器及其制作方法，特別是涉及一種寫入模式時不需用到控制柵極的閃存存儲器及其制作方法。
背景技術(shù)：
近來，閃存存儲器由于兼具高密度、低成本、可重復(fù)寫入及電可抹除性等優(yōu)點，已成為非揮發(fā)性存儲器的主流，并被廣泛的應(yīng)用于各式可攜式電子產(chǎn)品中。
閃存存儲器由于具有不因電源供應(yīng)中斷而造成儲存數(shù)據(jù)遺失的特性，且又具有重復(fù)寫入以及可被電抹除等優(yōu)點，因此近年來被廣泛使用在移動電話(mobilephone)、數(shù)字相機(digitalcamera)、游戲機(videoplayer)、個人數(shù)字助理(personaldigitalassistant,pda)等電子產(chǎn)品中。
然而，隨著記憶容量的提升，需要增加閃存存儲器元件的集成度，例如縮小閃存存儲器浮置柵極、控制柵極等元件的厚度。當(dāng)閃存存儲器元件的特征尺寸(featuresize)減少時，閃存存儲器元件的一些重要特性會變得較差，例如寫入速度和抹除速度等。據(jù)此，需要改善閃存存儲器元件的制作方式和結(jié)構(gòu)，以同時提升其集成度以及操作效能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
依據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例，本發(fā)明提供一種閃存存儲器的制作方法，包含首先提供一基底其上依序覆蓋有一第一氧化層、一第一多晶硅層、一第二氧化層和一圖案化掩模，其中圖案化掩模具有二開口使得第二氧化層由各個開口曝露出來，接著以圖案化掩模為掩模移除部分的第二氧化層和第一多晶硅層，以在第一多晶硅層中形成二個第一溝槽，其中第一溝槽各包含一側(cè)壁，各個側(cè)壁不和基底的上表面垂直，然后形成一第三氧化層填入各個第一溝槽以及各個開口，并且使得第三氧化層的上表面和圖案化掩模的上表面切齊，之后，完全移除圖案化掩模以及位于圖案化掩模正下方的第二氧化層和第一多晶硅層以形成一第二溝槽，并且使得剩余的第一多晶硅層和剩余的第三氧化層共同構(gòu)成二個堆疊結(jié)構(gòu)，其中在各個堆疊結(jié)構(gòu)中的第一多晶硅層包含二個銳角，接著移除部分的堆疊結(jié)構(gòu)中的第三氧化層以擴大第二溝槽并且使得在各個堆疊結(jié)構(gòu)中的各個銳角完全曝露出來，接續(xù)形成一第四氧化層順應(yīng)地覆蓋各個銳角，之后形成一第二多晶硅層填入第二溝槽，再在各個堆疊結(jié)構(gòu)中各形成一第三溝槽穿透第三氧化層和第一多晶硅層，然后形成一第五氧化層覆蓋第二多晶硅層和第一多晶硅層，接著形成二個第三多晶硅層分別填滿各個第三溝槽，最后形成二個第四溝槽穿透各個第三多晶硅層。
依據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例，本發(fā)明的一種閃存存儲器結(jié)構(gòu)，包含：一基底，一堆疊柵極設(shè)置于基底上，堆疊柵極包含一抹除柵極以及二浮置柵極，其中各個浮置柵極分別位于抹除柵極的相對兩側(cè)，并且各個浮置柵極各具有一第一銳角延伸至抹除柵極的下方并且各個第一銳角與該抹除柵極重疊，二個選擇柵極位于堆疊柵極的二側(cè)，一穿隧氧化層位于堆疊柵極和基底之間以及各個選擇柵極和基底之間，一柵極間氧化層位于抹除柵極和各個浮置柵極之間以及各個選擇柵極和抹除柵極之間以及一第一摻雜區(qū)位于抹除柵極下方的基底內(nèi)，并且第一摻雜區(qū)部分和各個浮置柵極重疊。
附圖說明
圖1至圖13為依據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例所繪示一種閃存存儲器的制作方法；
圖2a為依據(jù)第一較佳實施例所繪示的第一溝槽的側(cè)壁；
圖2b為依據(jù)第二較佳實施例所繪示的第一溝槽的側(cè)壁；
圖14為依據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例所制作的閃存存儲器。
主要元件符號說明
10基底12淺溝槽隔離
14淺溝槽隔離16第一氧化層
18第一多晶硅層20第二氧化層
22圖案化掩模24開口
26第一溝槽28側(cè)壁
30第三氧化層32第二溝槽
34堆疊結(jié)構(gòu)36銳角
38第一摻雜區(qū)40第四氧化層
42第二多晶硅層44第三溝槽
46第五氧化層48第六氧化層
50第三多晶硅層52掩模層
54犧牲層56第四溝槽
58第二摻雜區(qū)60源極/漏極摻雜區(qū)
62位線80基底
82堆疊柵極84抹除柵極
86浮置柵極88銳角
90選擇柵極92穿隧氧化層
94柵極間氧化層96第一摻雜區(qū)
98第二摻雜區(qū)100閃存存儲器
102位線104第一部分
106第二部分108銳角
110弧面200低壓晶體管
300閃存存儲器
具體實施方式
圖1至圖13為依據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例所繪示一種閃存存儲器的制作方法。如圖1所示，首先提供一基底10，基底劃分為一存儲器區(qū)a和一低壓晶體管區(qū)b，一淺溝槽隔離12可以選擇性地設(shè)置在存儲器區(qū)a的基底10中，另一淺溝槽隔離14可以選擇性地設(shè)置在低壓晶體管區(qū)b的基底10中，基底10的存儲器區(qū)a和低壓晶體管區(qū)b內(nèi)依序覆蓋有一第一氧化層16、一第一多晶硅層18、一第二氧化層20和一圖案化掩模22覆蓋存儲器區(qū)a和低壓晶體管區(qū)b，第一氧化層16為和第二氧化層20較佳為氧化硅，第一多晶硅層18較佳為多晶硅，圖案化掩模22較佳為氮化硅，此外在存儲器區(qū)a內(nèi)的圖案化掩模22具有二開口24使得第二氧化層20由各個開口24曝露出來。另外，淺溝槽隔離12和淺溝槽隔離14穿過多晶硅層
如圖2a所示，以圖案化掩模22為掩模移除部分的第二氧化層20和第一多晶硅層18，以在第一多晶硅層18中形成二個第一溝槽26，其中各個第一溝槽26各包含一側(cè)壁28，各個側(cè)壁28不和基底10的上表面垂直。再者第一溝槽26的側(cè)壁28可以為弧形，或者如圖2b所示，第一溝槽26的側(cè)壁28可以為一斜面，但不限于此，其它的側(cè)壁輪廓，只要是符合側(cè)壁28不和基底10的上表面垂直的特點，即可使用在本發(fā)明，在后續(xù)的描述是以圖2a中所示的第一溝槽26的側(cè)壁28為弧形為例。另外，第二氧化層20和第一多晶硅層18較佳可以利用干蝕刻來移除，當(dāng)然其它的移除方式，例如濕蝕刻，也可以視不同需求使用。此外，圖案化掩模較佳為氮化硅。
如圖3所示，形成一第三氧化層30填滿各個第一溝槽26以及各個開口24，并且使得第三氧化層30的上表面和圖案化掩模22的上表面切齊，詳細來說，第三氧化層30的形成步驟可以為先形成第三氧化層30填滿各個第一溝槽26以及各個開口24并且覆蓋圖案化掩模22，之后利用化學(xué)機械研磨去除高于圖案化掩模22的上表面的第三氧化層30，第三氧化層30較佳為氧化硅。
如圖4所示，完全移除存儲器區(qū)a內(nèi)和低壓晶體管區(qū)b內(nèi)的圖案化掩模22以及位于圖案化掩模22正下方的第二氧化層20和第一多晶硅層18，以在存儲器區(qū)a內(nèi)形成至少一第二溝槽32，并且使得剩余的第一多晶硅層18和剩余的第三氧化層30共同構(gòu)成二個堆疊結(jié)構(gòu)34，也就是說每個堆疊結(jié)構(gòu)34中包含部分的第一多晶硅層18和部分的第三氧化層30，此外在堆疊結(jié)構(gòu)34中的第一多晶硅層18的上表面為一凹槽狀，并且第一多晶硅層18包含二個銳角36，各個銳角36具有一尖端p1，尖端p1指向遠離堆疊結(jié)構(gòu)34的方向。另外在低壓晶體管區(qū)b內(nèi)的圖案化掩模22、第二氧化層20和第一多晶硅層18皆完全被移除。此處的移除步驟可以利用干蝕刻進行。另外第二溝槽32的數(shù)量可以視最終的閃存存儲器的數(shù)量調(diào)整，在圖4中以一個完整的第二溝槽32，兩個部分的第二溝槽32為例。接著形成光致抗蝕劑(圖未示)覆蓋低壓晶體管區(qū)b，曝露存儲器區(qū)a，以堆疊結(jié)構(gòu)34為掩模進行一離子注入制作工藝以在存儲器區(qū)a內(nèi)的基底10中形成一第一摻雜區(qū)38，換句話說第一摻雜區(qū)38位于第二溝槽32正下方的基底10中。然后移除光致抗蝕劑。
如圖5所示，移除部分的堆疊結(jié)構(gòu)34中的第三氧化層30以擴大第二溝槽32并且使得在各個堆疊結(jié)構(gòu)34中的銳角36的尖端p1完全曝露出來，在移除部分的堆疊結(jié)構(gòu)34中的第三氧化層30的同時，在存儲器區(qū)a內(nèi)未被第一多晶硅層18覆蓋的第一氧化層16以及在低壓晶體管區(qū)b內(nèi)的第一氧化層16也同時被移除，使得部分的基底10曝露出來。第三氧化層30和第一氧化層16較佳可以利用濕蝕刻移除。
如圖6所示，形成一第四氧化層40順應(yīng)地覆蓋第一多晶硅層18的各個銳角36、第三氧化層30和曝露的基底10，此時第一多晶硅層18被第三氧化層30、第四氧化層40和第一氧化層16共同包覆，第四氧化層40較佳為氧化硅。接著進行一快速熱制作工藝，使得第四氧化層40更致密，此時在基底10中的第一摻雜區(qū)38會因為加熱制作工藝而擴散，使得第一摻雜區(qū)38和第一多晶層18部分重疊。
如圖7所示，形成一第二多晶硅層42填入存儲器區(qū)a的第二溝槽32，使得第二多晶硅層42和第三氧化層30的上表面切齊，如圖8所示，在各個堆疊結(jié)構(gòu)34中各形成一第三溝槽44穿透第三氧化層30和第一多晶硅層18，使得第一氧化層16由第三溝槽44的底部曝露出來，而第一多晶硅層18由第三溝槽44的側(cè)壁曝露出來。
如圖9所示，進行一氧化制作工藝，氧化第一多晶硅層18和第二多晶硅層42以在第一多晶硅層18和第二多晶硅層42的表面以形成一第五氧化層46覆蓋第二多晶硅層42和第一多晶硅層18，第五氧化層46較佳為氧化硅，接續(xù)將由第三溝槽44的底部曝露出來的第一氧化層16以及位于低壓晶體管區(qū)b的第一氧化層40移除。
如圖10所示，以熱氧化法形成一第六氧化層48覆蓋各個第三溝槽44的底部以及低壓晶體管區(qū)b的基底10，然后全面地形成一第三多晶硅層50覆蓋存儲器區(qū)a以及填入各第三溝槽44，并且第三多晶硅層50覆蓋低壓晶體管區(qū)b的第六氧化層48，然后形成掩模層52覆蓋低壓晶體管區(qū)b的第三多晶硅層50，再形成一犧牲層54，例如多晶硅層，順應(yīng)地覆蓋第三多晶硅層50和掩模層52，請參閱圖11，接著以掩模層52為停止層，利用化學(xué)機械研磨去除犧牲層54和部分的第三多晶硅層50，使得剩余的第三多晶硅層50的上表面和掩模層52的上表面切齊，請參閱圖12，以掩模層52為掩模，回蝕刻存儲器區(qū)a的第三多晶硅層50，使得第三多晶硅層50分成三個不相連的第三多晶硅層50，其中二個第三多晶硅層50位于存儲器區(qū)a，一個位于低壓晶體管區(qū)b，并且各個第三多晶硅層50的上表面和第五氧化層46的上表面切齊。
如圖13所示，移除掩模層52，然后在存儲器區(qū)內(nèi)a的兩個第三多晶硅層50中形成各形成一個第四溝槽56穿透第三多晶硅層50和第六氧化層48，使得基底10曝露出來，并且在形成第四溝槽56的同時也圖案化低壓晶體管區(qū)b的第三多晶硅層50以及第六氧化層48，使得剩余的第三多晶硅層50在低壓晶體管區(qū)b內(nèi)形成一柵極電極，剩余的第六氧化層48在低壓晶體管區(qū)b內(nèi)形成一柵極氧化層。之后進行一離子注入制作工藝以在各個第四溝槽56下方的基底10形成一第二摻雜區(qū)58并且同時在柵極電極的兩側(cè)各形成一源極/漏極摻雜區(qū)60，此時柵極電極、柵極氧化層和源極/漏極摻雜區(qū)60構(gòu)成一低壓晶體管200，而位于二個第四溝槽56之間的第一多晶硅層18、第二多晶硅層42、第三多晶硅層50、第三氧化層30、第四氧化層40、第五氧化層46、第六氧化層48、第一摻雜區(qū)38以及第二摻雜區(qū)58共同構(gòu)成本發(fā)明的閃存存儲器100。另外，在閃存存儲器100形成后可在第四溝槽56內(nèi)填入一導(dǎo)電層作為一位線62。
圖14為依據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例的制作方法所繪示的閃存存儲器。如圖14所示，一種閃存存儲器300，包含：一基底80，一堆疊柵極82設(shè)置于基底80上，堆疊柵極82包含一抹除柵極84以及二浮置柵極86，其中各個浮置柵極86分別位于抹除柵極84的相對兩側(cè)，并且各個浮置柵極86各具有一銳角88延伸至抹除柵極84的下方并且各個銳角88與抹除柵極84部分重疊，二個選擇柵極90位于堆疊柵極82的二側(cè)，一穿隧氧化層92位于堆疊柵極82和基底80之間以及各個選擇柵極90和基底80之間，一柵極間氧化層94位于抹除柵極84和各個浮置柵極86之間以及各個選擇柵極90和抹除柵極84之間，一第一摻雜區(qū)96位于抹除柵極84下方的基底80內(nèi)，并且第一摻雜區(qū)96部分和各個浮置柵極86重疊。此外，二個第二摻雜區(qū)98分別位于各個選擇柵極90的一側(cè)的基底80中，在選擇柵極90的一側(cè)設(shè)置有一位線102接觸第二摻雜區(qū)98。選擇柵極90、抹除柵極84和浮置柵極86較佳為多晶硅，穿隧氧化層92和柵極間氧化層94較佳為氧化硅。
另外，抹除柵極84包含一第一部分104和一第二部分106，第一部分104的寬度大于第二部分106，前述兩個銳角88皆位于第一部104分的下方，各個銳角具有一尖端p2，尖端p2指向抹除柵極84，再者，抹除柵極84也有兩個銳角108，此兩個銳角108各自對應(yīng)到兩個浮置柵極86的銳角88，詳細來說抹除柵極84的兩個銳角108各具有一尖端p3，此兩個尖端p3各自指向一個浮置柵極86。再者，抹除柵極84的底面和穿隧氧化層92接觸，各個浮置柵極86的底面也和穿隧氧化層92接觸，抹除柵極84的底面和各個浮置柵極86的底面切齊。此外各個浮置柵極86的上表面為一弧面110，弧面110的高度隨著遠離抹除柵極84的方向降低。另外，前述的弧面110可以代換成一斜面，也就是說浮置柵極86的上表面可以為斜面，斜面的高度隨著遠離抹除柵極的方向降低，斜面輪廓請參閱圖2b的側(cè)壁28的斜面。
值得注意的是：本發(fā)明的閃存存儲器300在進行寫入模式時，電荷是由第一摻雜區(qū)96穿透穿隧氧化層92進入至少其中一個浮置柵極86，電荷進入那一個浮置柵極86或是同時進入兩個浮置柵極86是由選擇柵極90控制，也就是說本發(fā)明并非利用控制柵極進行寫入，換而言之，本發(fā)明的閃存存儲器300在寫入模式時電荷不是由控制柵極進入浮置柵極86，所以本發(fā)明的閃存存儲器300沒有控制柵極。此外當(dāng)進行抹除模式時，電荷由至少其中一個浮置柵極86中穿透柵極間氧化層94進入抹除柵極84，由于浮置柵極86具有尖端p2，在尖端p2會形成較高的電場，因此在進行抹除模式，即使采用較低的操作電壓，電荷依然可以輕易的從浮置柵極86利用博勒-諾德漢穿隧(fowler-nordheimtunneling)效應(yīng)進入抹除柵極。
下文表一中所例示的是本發(fā)明的閃存存儲器分別在讀取模式、抹除模式和寫入模式時，選擇柵極90、位線102、抹除柵極84和第一摻雜區(qū)96的操作電壓，舉例而言，在寫入模式時選擇柵極90的電壓為0.8～1伏特，位線102電壓為0.45伏特，抹除柵極84電壓為5伏特，第一摻雜區(qū)96電壓為6.5伏特。另外，在表一中所列出的數(shù)值只是本發(fā)明的閃存存儲器的操作模式中多個較佳實施例中的一種，選擇柵極90、位線102、抹除柵極84和第一摻雜區(qū)96的操作電壓，可隨著元件的需求不同而調(diào)整。
表一
本發(fā)明的閃存存儲器的制作方法整合了低壓晶體管和閃存存儲器的制作工藝，尤其是本發(fā)明的閃存存儲器不是利控制柵極進行寫入模式，反而是利用位于抹除柵極和浮置柵極下方的第一摻雜區(qū)進行寫入模式，如此一來可以節(jié)省掉控制柵極所占據(jù)的空間，增加元件集成度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。