專利名稱：具有柵極間插件的閃存器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存器件，尤其涉及一種具有柵極間插件以防止單元柵極之間互相干擾的閃存器件。
背景技術(shù)：
通常，NAND閃存器件包括多個(gè)單元塊。每個(gè)單元塊包括單元串，其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多個(gè)單元被串聯(lián)連接。漏極選擇晶體管被提供于單元串與漏極之間，且源極選擇晶體管被提供于單元串與源極之間。
下面簡單地描述相關(guān)技術(shù)中制造一種閃存器件的方法。通過淺溝槽隔離(STI)處理，在半導(dǎo)體襯底上形成一隔離結(jié)構(gòu)，定義了有源區(qū)和場(chǎng)區(qū)。
在有源區(qū)上形成一具有預(yù)定厚度的隧道氧化物膜。在隧道氧化物膜上形成一多晶硅膜。該多晶硅膜被用作浮動(dòng)?xùn)艠O的導(dǎo)電層。在多晶硅膜上形成一電介質(zhì)膜。該電介質(zhì)膜依次由氧化物膜、氮化物膜和氧化物膜疊置形成，從而形成一ONO層。
在電介質(zhì)膜上形成一第二多晶硅膜。這層多晶硅膜被用作控制柵極的導(dǎo)電層，并且這樣形成以便共用給多個(gè)組合單元。
控制柵極還包括沉淀在第二多晶硅膜上的鎢硅化物，以減少控制柵極的電阻系數(shù)。通過光刻法以及蝕刻處理，柵極硬掩膜被沉淀在鎢硅化物上，且形成了柵極線路。半導(dǎo)體器件被不斷地小型化并被高度地集成。因此，由于單元柵極間的相互干擾，當(dāng)相鄰單元被編程時(shí)，單元的閾值電壓Vt可以發(fā)生變化。隨著單元在尺寸上不斷地減小，例如100納米或更小的單元，這樣的相互干擾變得愈來愈重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及通過形成柵極間插件和間隔，從而降低閾值電壓Vt變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，非易揮發(fā)性存儲(chǔ)器件包括形成在單元區(qū)域內(nèi)的第一及第二單元柵極；形成在外圍區(qū)域內(nèi)的第一及第二外圍柵極；以及提供在第一和第二單元柵極之間的柵極間插件。該柵極間插件包括第一絕緣層、形成在第一絕緣層上的第二導(dǎo)電層以及形成在第二導(dǎo)電層上的第三絕緣層。
在一個(gè)實(shí)施例中，器件包括形成在第一和第二外圍柵極之間的第一柵極間間隔；以及形成在第一和第二外圍柵極之間的第二柵極間間隔。該第一和第二柵極間間隔被配置為當(dāng)?shù)谝缓偷诙卧痪幊虝r(shí)，其是浮動(dòng)的。柵極間插件的上表面與第一和第二單元柵極的上表面齊平。該第一絕緣層包括介于第二導(dǎo)電層和第一單元柵極之間的第一垂直部分，以及介于第二導(dǎo)電層和第二單元柵極之間的第二垂直部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種制造閃存器件的方法包括在單元區(qū)域內(nèi)形成第一和第二單元柵極；在外圍區(qū)域內(nèi)形成第一和第二外圍柵極；在第一和第二單元柵極上以及第一和第二外圍柵極上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成第二導(dǎo)電層；在第二導(dǎo)電層上形成第三絕緣層；以及移除第三絕緣層、第二導(dǎo)電層以及第一絕緣層的選擇部分，以在第一和第二單元柵極之間形成柵極間插件。該柵極間插件完全填充了定義在第一和第二單元柵極之間的間隔。該移除步驟形成了分別提供在第一和第二外圍柵極之間的第一和第二柵極間間隔。


當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的附圖時(shí)，參考下列詳細(xì)描述，可以更簡單、更好地理解本發(fā)明更全面的評(píng)價(jià)以及更多的附加優(yōu)點(diǎn)，附圖中相似的引用符號(hào)代表相同或相似的部分，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的閃存器件的截面圖；以及圖2A至2C是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造閃存器件的方法的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，閃存器件150包括隧道氧化物膜102、用于浮動(dòng)?xùn)艠O的第一導(dǎo)電層104、電介質(zhì)膜106，以及用于控制柵極的第二導(dǎo)電層108，都形成在半導(dǎo)體襯底100上。多個(gè)柵極152形成在單元區(qū)域A內(nèi)。柵極154和156形成在外圍區(qū)域B內(nèi)。
多個(gè)低濃度離子注入?yún)^(qū)域110形成在單元區(qū)域A內(nèi)。高濃度離子注入?yún)^(qū)域120形成在外圍區(qū)域B內(nèi)。
柵極間插件118A形成在柵極152之間。柵極間間隔118B形成在外圍區(qū)域B內(nèi)的柵極154和156之間。在當(dāng)前實(shí)施例中，利用了基本同樣的處理形成柵極間插件118A和間隔118B。每個(gè)柵極間插件/間隔包括第一氧化物膜112、導(dǎo)電膜114以及第二氧化物膜116。該導(dǎo)電膜114可以是摻雜質(zhì)的多晶硅(poly-Si)。
在編程操作期間，通過向?qū)щ娔?14施加電壓，該柵極間插件118A被用來防止單元柵極之間的相互干擾。結(jié)果，減少了由于相鄰單元晶體管的相互干擾而產(chǎn)生的單元區(qū)域A內(nèi)的晶體管的閾值電壓Vt變化。
在編程操作期間，該柵極間間隔118B被安置在選擇晶體管154的柵極的側(cè)壁上。選擇晶體管154可以是源極選擇晶體管或者是漏極選擇晶體管。
圖2A至2C是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例來制造閃存器件的方法的截面視圖。
參考圖2A，閃存器件(例如，NAND閃存器件)被形成在具有單元區(qū)域A和外圍區(qū)域B的半導(dǎo)體襯底201上。該器件200包括隧道氧化物膜202和用于浮動(dòng)?xùn)艠O的第一導(dǎo)電層204。該第一導(dǎo)電層204可以是多晶硅膜。
通過應(yīng)用隔離掩膜的光刻法以及蝕刻處理，將該第一導(dǎo)電層204、隧道氧化物膜202以及半導(dǎo)體襯底200蝕刻到一預(yù)定深度，這樣形成一個(gè)溝槽(未示出)。該溝槽定義了襯底201上的有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域。
絕緣膜形成在整個(gè)結(jié)構(gòu)上以填充溝槽。該絕緣膜接著被拋光，形成一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)或淺溝槽隔離(未示出)。該隔離結(jié)構(gòu)可以根據(jù)一預(yù)定厚度而被蝕刻，這樣可以控制隔離結(jié)構(gòu)的有效場(chǎng)氧化物高度(EFH)。
電介質(zhì)膜206形成在第一導(dǎo)電層206上。在當(dāng)前實(shí)施例中，該電介質(zhì)膜206包括順序?qū)盈B的氧化物膜、氮化物膜以及氧化物膜以形成ONO結(jié)構(gòu)。第二導(dǎo)電層208形成在電介質(zhì)膜206上，以形成控制柵極。該第二導(dǎo)電層可以是多晶硅膜，或多晶硅膜和硅化物膜(例如，鎢硅化物)的疊層結(jié)構(gòu)。
通過利用具有外形正交于隔離結(jié)構(gòu)的單元柵極掩膜(未示出)的光刻法以及蝕刻處理，蝕刻該第二導(dǎo)電層208和該電介質(zhì)膜206。接著蝕刻下層的第一導(dǎo)電層204。具有浮動(dòng)?xùn)艠O和控制柵極的單元柵極252被形成在單元區(qū)域A內(nèi)。該單元柵極定義了柵極間距離D1。
在形成單元柵極的同時(shí)，在外圍區(qū)域B形成了外圍柵極254和256。外圍柵極定義了柵極間距離D2，其大于單元柵極的柵極間距離。該外圍柵極254定義了源極選擇晶體管或漏極選擇晶體管。
采用柵極作為掩膜而將雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底201內(nèi)部，以形成低濃度離子注入?yún)^(qū)域210。這些區(qū)域定義了單元晶體管的源極和漏極區(qū)域。
參考圖2B，第一氧化物膜212被形成在襯底和柵極之上。該第一氧化物膜包括置于柵極側(cè)壁的第一和第二垂直部分。在當(dāng)前實(shí)施例中，第一氧化物膜212是由在整個(gè)結(jié)構(gòu)上執(zhí)行再氧化處理而形成的，從而保護(hù)該柵極線路以及暴露的半導(dǎo)體襯底201。
導(dǎo)電膜214形成在第一氧化物膜212上。在當(dāng)前實(shí)施例中，導(dǎo)電膜214是一種多晶硅膜。第二氧化物膜216形成在整個(gè)結(jié)構(gòu)上。
如上闡述的，介于單元區(qū)域A的柵極之間的距離D1小于介于外圍區(qū)域B的柵極之間的距離D2。在當(dāng)前實(shí)施例中，該第二氧化物膜216形成為完全填充定義在單元區(qū)域A的柵極之間的柵極間間隔，而沒有完全填充由外圍區(qū)域B的柵極定義的柵極間間隔并且具有空間213。
參考圖2C，利用不同的蝕刻劑以回蝕刻處理的方式，將該第二氧化物膜216、多晶硅膜214以及第一氧化物膜212依次蝕刻。利用其他的方式可以移除這些膜，例如，以化學(xué)機(jī)械拋光的方法。在單元區(qū)域A，因?yàn)榈诙趸锬?16已經(jīng)完全填充了由單元柵極定義的柵極間間隔，從而形成多個(gè)柵極間插件218A。第一氧化物膜的垂直部分分離了多晶硅膜214和柵極252。
在外圍區(qū)域B，能夠阻止柵極之間的相互干擾的柵極間間隔218B被形成在外圍區(qū)域B上。每一個(gè)柵極間間隔218B包括第一氧化物膜212、多晶硅膜214以及第二氧化物膜216。該柵極間間隔218B暴露了襯底201的一部分。
摻雜劑被注入到通過柵極間間隔118B暴露的襯底中，以定義高濃度離子注入?yún)^(qū)域220，從而形成源極/漏極區(qū)域用于柵極254和256。
下面將詳細(xì)描述驅(qū)動(dòng)通過圖2A至2C中所示的處理來制造的閃存器件的方法。
在編程時(shí)，向單元區(qū)域A的側(cè)壁218中形成的多晶硅膜214施加電源(Vcc)，但是外圍區(qū)域B的側(cè)壁218內(nèi)形成的多晶硅膜214是浮動(dòng)的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)形成小型閃存單元的時(shí)候，便能夠防止相互干擾，且可以通過形成于單元柵極之間的柵極間插件而獲得一致的閾值電壓。在相鄰的單元晶體管被編程時(shí)，能夠防止由閾值電壓Vt的變化引起的單元性能的變化。
結(jié)合當(dāng)前被考慮的特殊實(shí)施例來描述本發(fā)明的同時(shí)，可以理解本發(fā)明并不限于所揭露的實(shí)施例。例如，本發(fā)明已經(jīng)描述了有關(guān)的NAND閃存器件，而不是NOR閃存器件。本發(fā)明包括已揭露的實(shí)施例的各種修改和等價(jià)配置。應(yīng)該利用附加的權(quán)利要求來解釋本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器件，包括第一和第二單元柵極，形成在單元區(qū)域內(nèi)部；第一和第二外圍柵極，形成在外圍區(qū)域內(nèi)部；以及柵極間插件，位于所述第一和第二單元柵極之間，該柵極間插件包括第一絕緣層、形成在所述第一絕緣層上的第二導(dǎo)電層、以及形成在所述第二導(dǎo)電層上的第三絕緣層。
2.權(quán)利要求1的器件，進(jìn)一步包括第一柵極間間隔，形成于所述第一和第二外圍柵極之間；以及第二柵極間間隔，形成于所述第一和第二外圍柵極之間。
3.權(quán)利要求2的器件，其中每個(gè)第一和第二柵極間間隔包括第一絕緣膜、第二導(dǎo)電膜以及第三絕緣膜。
4.權(quán)利要求3的器件，其中該第一柵極間間隔的該第一絕緣膜、所述第二導(dǎo)電膜以及所述第三絕緣膜對(duì)應(yīng)于所述柵極間插件的所述第一絕緣層、所述第二導(dǎo)電層以及所述第三絕緣層。
5.權(quán)利要求2的器件，其中所述柵極間插件完全填充了所述第一和第二單元柵極之間定義的空間，同時(shí)所述第一和第二柵極間間隔部分填充了所述第一和第二外圍柵極之間定義的空間。
6.權(quán)利要求5的器件，其中所述第一和第二單元柵極之間定義的空間小于所述第一和第二外圍柵極之間定義的空間。
7.權(quán)利要求1的器件，其中該柵極間插件的該第二導(dǎo)電層包括多晶硅。
8.權(quán)利要求7的器件，其中該柵極間插件的所述第二導(dǎo)電層被配置為在第一和第二單元編程期間接收供給電壓，所述第一和第二單元對(duì)應(yīng)于所述第一和第二單元柵極。
9.權(quán)利要求8的器件，進(jìn)一步包括第一柵極間間隔，形成于所述第一和第二外圍柵極之間；以及第二柵極間間隔，形成于所述第一和第二外圍柵極之間，其中當(dāng)所述第一和第二單元在編程時(shí)，所述第一和第二柵極間間隔被配置為是浮動(dòng)的。
10.權(quán)利要求9的器件，其中所述柵極間插件的上表面與所述第一和第二單元柵極的上表面齊平。
11.權(quán)利要求10的器件，其中所述第一絕緣層包括位于所述第二導(dǎo)電層和所述第一單元柵極之間的第一垂直部分以及位于所述第二導(dǎo)電層和所述第二單元柵極之間的第二垂直部分。
12.權(quán)利要求1的器件，其中所述器件為NAND閃存器件。
13.一種制造閃存器件的方法，該方法包括在單元區(qū)域內(nèi)形成第一和第二單元柵極；在外圍區(qū)域內(nèi)形成第一和第二外圍柵極；在所述第一和第二單元柵極以及所述第一和第二外圍柵極上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成第二導(dǎo)電層；在所述第二導(dǎo)電層上形成第三絕緣層；移除所述第三絕緣層、所述第二導(dǎo)電層以及所述第一絕緣層的被選部分，以形成位于所述第一和第二單元柵極之間的柵極間插件，該柵極間插件完全填充了所述第一和第二單元柵極之間定義的空間。
14.權(quán)利要求13的方法，其中移除步驟形成分別位于所述第一和第二外圍柵極之間的第一和第二柵極間間隔。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述移除步驟包括蝕刻步驟。
16.權(quán)利要求14的方法，其中所述移除步驟包括拋光步驟。
17.權(quán)利要求14的方法，其中該第一絕緣層為氧化物膜，所述第二導(dǎo)電層為多晶硅膜，以及該第三絕緣層為氧化物膜。
18.權(quán)利要求14的方法，其中當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述第一和第二單元柵極的第一和第二單元被編程時(shí)，該柵極間插件的所述第二導(dǎo)電層被配置為接收供給電壓。
19.權(quán)利要求18的方法，其中當(dāng)所述第一和第二單元被編程時(shí)，所述第一和第二柵極間間隔的所述第二導(dǎo)電層被配置為是浮動(dòng)的。
20.權(quán)利要求20的方法，其中所述第一和第二柵極間間隔定義了其間的空間。
全文摘要
一種非易失性存儲(chǔ)器件，包括第一和第二單元柵極，形成在單元區(qū)域內(nèi)；第一和第二外圍柵極，形成在外圍區(qū)域內(nèi)；以及柵極間插件，位于第一和第二單元柵極之間。該柵極間插件包括第一絕緣層、形成在第一絕緣層上的第二導(dǎo)電層，以及形成在第二導(dǎo)電層上的第三絕緣層。通過形成柵極間插件和間隔，從而降低閾值電壓Vt變化。本發(fā)明還提供一種制造閃存器件的方法。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1893087SQ200610110188
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者李允峰 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司