H中。
[0025]將光刻膠材料70移除。大約20-100埃的二氧化硅的薄層72形成在該結(jié)構(gòu)上。該氧 化物層72是選擇柵極20和襯底12之間的柵極氧化物。它還增厚內(nèi)區(qū)域中的氧化物層68。多 晶硅沉積在該結(jié)構(gòu)上面，然后進(jìn)行各向異性蝕刻以產(chǎn)生疊堆S1和S2的外區(qū)域中的多晶硅間 隔物，該間隔物構(gòu)成共享公共第二區(qū)域16的彼此相鄰的兩個存儲器單元10的選擇柵極20。 此外，疊堆S1和S2的內(nèi)區(qū)域內(nèi)的間隔物被合并在一起，從而形成由兩個相鄰存儲器單元10 共享的單個擦除柵極24。絕緣材料層沉積在該結(jié)構(gòu)上，并且被各向異性蝕刻以形成緊挨選 擇柵極20的間隔物74。所得結(jié)構(gòu)示于圖31中。
[0026] 之后，進(jìn)行離子注入步驟，形成第一區(qū)域14。另一側(cè)上的這些存儲器單元中的每個 共享公共第一區(qū)域14。該結(jié)構(gòu)被絕緣材料76覆蓋。使用光刻蝕刻工藝來形成向下延伸并且 暴露第一區(qū)域14的孔。該孔襯有或填充有導(dǎo)電材料以形成位線觸點78。最終結(jié)構(gòu)示于圖3J 中。擦除柵極24和浮動?xùn)艠O22之間的懸垂增強(qiáng)擦除性能，就像浮動?xùn)艠O22上的金屬層36- 樣。具體地講，金屬層36提供了幾乎無限的電子源，并且因此提供了用于單元操作的足夠載 體源，同時保持較低的浮動?xùn)艠O摻雜以防止外擴(kuò)散和/或拐角鈍化。包括金屬層36還允許浮 動?xùn)艠O（以及因此一般來講，存儲器單元)按比例縮小至更小尺寸。
[0027] 編程、讀取和擦除的操作以及具體地講待施加的電壓可以與在USP 6,747,310中 闡述的那些相同，該專利的公開內(nèi)容以引用的方式全文并入文本。
[0028] 然而，操作條件也可以是不同的。例如，對于擦除操作，可施加以下電壓。
[0029] 在擦除期間，可施加-1至-10伏的負(fù)電壓以選擇控制柵極26。在該情況下，施加到 選擇擦除柵極24的電壓可降低到6至9伏。擦除柵極24的"懸垂"將隧穿勢皇與施加到選擇控 制柵極26的負(fù)電壓屏蔽。
[0030] 對于編程，可施加以下電壓。
[0031] 在編程期間，通過有效的熱電子注入對所選擇的單元進(jìn)行編程，其中溝道的在浮 動?xùn)艠O下方的部分反轉(zhuǎn)。將3到6伏的中等電壓施加到選擇SL以產(chǎn)生熱電子。將選擇控制柵 極26和擦除柵極24偏置到高電壓(6到9伏）以利用高耦合率并且使耦合到浮動?xùn)艠O的電壓 最大化。耦合到浮動?xùn)艠O的高電壓引起FG溝道反轉(zhuǎn)并使橫向場集中在分裂區(qū)以更有效地生 成熱電子。此外，電壓提供高豎直場以將熱電子吸引到浮動?xùn)艠O中并且減小注入能量勢皇。
[0032] 對于讀取，可施加以下電壓。
[0033] 在讀取期間，根據(jù)編程操作與讀取操作之間的平衡，可使選擇控制柵極26上的電 壓和選擇擦除柵極24上的電壓平衡，因為控制柵極和擦除柵極中的每個都耦合到浮動?xùn)?極。因此，施加到選擇控制柵極26和選擇擦除柵極24中的每一者的電壓可為在0到3.7V范圍 內(nèi)的電壓的組合以實現(xiàn)最佳窗口。此外，因為歸因于RC耦合，選擇控制柵極上的電壓是不利 的，所以選擇擦除柵極24上的電壓可導(dǎo)致更快的讀取操作。
[0034] 圖4示出第一替代實施例。在該實施例中，金屬層36延伸跨過浮動?xùn)艠O22的整個上 表面。因此，在擦除期間，電子從金屬層36的拐角隧穿到擦除柵極24。在該構(gòu)型中，金屬功函 數(shù)不應(yīng)該比硅高得多，以便不減慢擦除操作。
[0035]圖5示出第二替代實施例。在該實施例中，另外的多晶硅層23形成在金屬層上面。 因此，浮動?xùn)艠O22/23由兩個多晶硅層22/23構(gòu)成，其中金屬層36夾在這兩個多晶硅層之間。 該構(gòu)型在擦除期間保留多晶硅至多晶硅隧穿，但允許金屬層36延伸跨過浮動?xùn)艠O的整個寬 度。
[0036] 圖6示出第三替代實施例。在該實施例中，浮動?xùn)艠O22的頂部表面上的金屬層36被 抵靠浮動?xùn)艠O22的側(cè)面形成的金屬間隔物80替換。該構(gòu)型也在擦除期間保留多晶硅至多晶 硅隧穿。
[0037] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上述的和本文中示出的實施例，而是涵蓋落在所附權(quán)利 要求書的范圍內(nèi)的任何和所有變型形式。舉例來說，本文中對本發(fā)明的提及并不意在限制 任何權(quán)利要求或權(quán)利要求術(shù)語的范圍，而是僅涉及可由這些權(quán)利要求中的一項或多項權(quán)利 要求涵蓋的一個或多個特征。上文所述的材料、工藝和數(shù)值的例子僅為示例性的，而不應(yīng)視 為限制權(quán)利要求。另外，根據(jù)權(quán)利要求和說明書顯而易見的是，并非所有方法步驟都需要以 所示出或所聲稱的精確順序來執(zhí)行，而是需要以允許本發(fā)明的存儲器單元的適當(dāng)形成的任 意順序來執(zhí)行。最后，單個材料層可以被形成為多個這種或類似材料層，反之亦然。
[0038] 應(yīng)該指出的是，如本文所用，術(shù)語"在…上面"和"在…上"兩者包容地包含"直接 在…上"（之間未設(shè)置中間材料、元件或空間）和"間接在…上"（之間設(shè)置有中間材料、元件 或空間）。類似地，術(shù)語"相鄰"包括"直接相鄰"（之間未設(shè)置中間材料、元件或空間）和"間接 相鄰"（之間設(shè)置有中間材料、元件或空間），"被安裝到"包括"被直接安裝到"（之間未設(shè)置 中間材料、元件或空間）和"被間接安裝到"（之間設(shè)置有中間材料、元件或空間），并且"被電 連接"包括"被直接電連接到"（之間沒有將元件電連接在一起的中間材料或元件)和"被間 接電連接到"（之間有將元件電連接在一起的中間材料或元件）。例如，"在襯底上面"形成元 件可包括在之間沒有中間材料/元件的情況下在襯底上直接形成元件，以及在之間有一個 或多個中間材料/元件的情況下在襯底上間接形成元件。
【主權(quán)項】
1. 一種非易失性存儲器單元，所述非易失性存儲器單元包括： 第一導(dǎo)電類型的襯底，所述襯底具有第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域、與所述第一區(qū)域間隔 開的所述第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)域，在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間形成溝道區(qū)； 選擇柵極，所述選擇柵極與所述溝道區(qū)的第一部分絕緣并且設(shè)置在所述第一部分上 面，所述第一部分與所述第一區(qū)域相鄰； 浮動?xùn)艠O，所述浮動?xùn)艠O與所述溝道區(qū)的第二部分絕緣并且設(shè)置在所述第二部分上 面，所述第二部分與所述第二區(qū)域相鄰； 與所述浮動?xùn)艠O接觸地形成的金屬材料； 控制柵極，所述控制柵極與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且設(shè)置在其上面； 擦除柵極，所述擦除柵極包括第一部分和第二部分，其中： 所述第一部分與所述第二區(qū)域絕緣并且設(shè)置在其上面，而且與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且 與其橫向相鄰設(shè)置;并且 所述第二部分與所述控制柵極絕緣并且與其橫向相鄰，而且部分地在所述浮動?xùn)艠O上 面延伸并且與其縱向重疊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述金屬材料設(shè)置作為所述浮動?xùn)艠O的頂 部表面上的層。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器單元，其中所述金屬材料層在所述浮動?xùn)艠O的所述整 個頂部表面上面延伸。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器單元，其中所述金屬材料層在所述浮動?xùn)艠O的所述頂 部表面的僅一部分上面延伸，其中所述金屬材料層不在所述頂部表面的其上面延伸有所述 擦除柵極第二部分的任何部分上面延伸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中： 所述浮動?xùn)艠O包括兩個多晶硅材料分立層，并且 所述金屬材料被設(shè)置作為所述兩個多晶硅材料分立層之間的層。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述金屬材料沿著所述浮動?xùn)艠O的側(cè)表面 形成為所述金屬材料的間隔物。7. -種形成非易失性存儲器單元的方法，所述方法包括： 在第一導(dǎo)電類型的襯底中形成間隔開的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域和第二區(qū)域，將溝道 區(qū)限定在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間； 形成與所述溝道區(qū)的第一部分絕緣并且設(shè)置在所述第一部分上面的選擇柵極，所述第 一部分與所述第一區(qū)域相鄰； 形成與所述溝道區(qū)的第二部分絕緣并且設(shè)置在所述第二部分上面的浮動?xùn)艠O，所述第 二部分與所述第二區(qū)域相鄰； 形成與所述浮動?xùn)艠O接觸的金屬材料； 形成與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且設(shè)置在其上面的控制柵極； 形成包括第一部分和第二部分的擦除柵極，其中： 所述第一部分與所述第二區(qū)域絕緣并且設(shè)置在其上面，而且與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且 與其橫向相鄰設(shè)置;并且 所述第二部分與所述控制柵極絕緣并且與其橫向相鄰，而且部分地在所述浮動?xùn)艠O上 面延伸并且與其縱向重疊。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述金屬材料形成為所述浮動?xùn)艠O的頂部表面上 的層。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述金屬材料層在所述浮動?xùn)艠O的所述整個頂部 表面上面延伸。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述金屬材料層在所述浮動?xùn)艠O的所述頂部表面 的僅一部分上面延伸，其中所述金屬材料層不在所述頂部表面的其上面延伸有所述擦除柵 極第二部分的任何部分上面延伸。11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中： 所述浮動?xùn)艠O包括兩個多晶硅材料分立層，并且 所述金屬材料形成為設(shè)置在所述兩個多晶硅材料分立層之間的層。12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述金屬材料沿著所述浮動?xùn)艠O的側(cè)表面形成為 所述金屬材料的間隔物。13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述浮動?xùn)艠O的一部分與所述第二區(qū)域的一部分 絕緣并且設(shè)置在所述部分上面。14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述選擇柵極和所述擦除柵極在相同處理步驟中 形成。15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一區(qū)域在所述控制柵極和所述浮動?xùn)艠O形 成之后形成。16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二區(qū)域在所述選擇柵極和所述擦除柵極形 成之后形成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非易失性存儲器單元，所述非易失性存儲器單元包括第一導(dǎo)電類型的襯底，所述襯底具有間隔開的第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域和第二區(qū)域，在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間形成溝道區(qū)。選擇柵極與所述溝道區(qū)的第一部分絕緣并且設(shè)置在所述第一部分上面，所述第一部分與所述第一區(qū)域相鄰。浮動?xùn)艠O與所述溝道區(qū)的第二部分絕緣并且設(shè)置在所述第二部分上面，所述第二部分與所述第二區(qū)域相鄰。金屬材料與所浮動?xùn)艠O接觸地形成。控制柵極與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且設(shè)置在其上面。擦除柵極包括第一部分和第二部分，所述第一部分與所述第二區(qū)域絕緣并且設(shè)置在其上面，而且與所述浮動?xùn)艠O絕緣并且與其橫向相鄰設(shè)置；所述第二部分與所述控制柵極絕緣并且與其橫向相鄰，而且部分地在所述浮動?xùn)艠O上面延伸并且與其縱向重疊。
【IPC分類】H01L29/66, H01L29/788, H01L21/28, H01L29/423, H01L27/115
【公開號】CN105453229
【申請?zhí)枴緾N201480046009
【發(fā)明人】J-W.劉, A.科托夫, Y.特卡徹夫, C-S.蘇
【申請人】硅存儲技術(shù)公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年7月30日
【公告號】EP3028297A1, US9123822, US20150035040, WO2015017495A1