專(zhuān)利名稱(chēng)：非易失性存儲(chǔ)器裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體裝置，更具體地講，涉及一種包括用于存儲(chǔ) 電荷的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層的非易失性存儲(chǔ)器裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖1是傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平面圖。參照?qǐng)D1,非易失性存儲(chǔ)
器裝置包括埋入式位線區(qū)55和控制柵極70,其中，控制柵極70與埋入式位 線區(qū)55交叉地延伸。可在半導(dǎo)體基底50中摻雜入4參雜劑，以限定埋入式位 線區(qū)55。由于如圖1中所示在非易失性存儲(chǔ)器裝置中不需要單元區(qū)(cell region)中的隔離層，因此，非易失性存儲(chǔ)器裝置可具有相對(duì)小的尺寸。
然而，在傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置中的埋入式位線區(qū)55通常具有比金 屬線的電阻高的電阻。因此，在埋入式位線區(qū)55具有長(zhǎng)的長(zhǎng)度的陣列結(jié)構(gòu)中， 埋入式位線區(qū)55的電阻相對(duì)高。因此，布置在控制4冊(cè)才及70旁邊的埋入式位 線區(qū)55通過(guò)接觸結(jié)構(gòu)60連接到金屬線。然而，接觸結(jié)構(gòu)60增大了非易失性 存儲(chǔ)器裝置的尺寸，并由此降低了如圖1中所示的傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝 置的集成度。
此外，如果埋入式位線區(qū)55之間的距離縮短，則非易失性存儲(chǔ)器裝置的 集成度會(huì)增大。然而，在這種情況下，傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置的可靠性 由于短溝道效應(yīng)而顯著地降^f氐。

發(fā)明內(nèi)容
示例實(shí)施例提供了一種可以高度集成并且可靠的非易失性存儲(chǔ)器裝置以 及制造該非易失性存儲(chǔ)器裝置的方法。
示例實(shí)施例提供了 一種非易失性存儲(chǔ)器裝置。該非易失性存儲(chǔ)器裝置可 包括第一控制柵極，凹入到半導(dǎo)體基底中；柵極絕緣層，置于半導(dǎo)體基底 和第一控制柵極之間；存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層，置于柵極絕緣層和第一控制柵極之間； 阻擋絕緣層，置于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層和第一控制柵極之間；多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)，
沿著第一控制柵極的第一邊設(shè)置；多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)，沿著第一控制柵
極的第二邊設(shè)置，其中，第二邊與第一邊相對(duì)。根據(jù)示例實(shí)施例，第二摻雜 劑摻雜區(qū)與第一摻雜劑摻雜區(qū)交替形成。以不同的形式表述為，第二摻雜劑 摻雜區(qū)中的每個(gè)布置在第 一控制柵極的第二邊上的與第 一摻雜劑摻雜區(qū)中的 至少一個(gè)相鄰的區(qū)域中。
根據(jù)示例實(shí)施例，非易失性存儲(chǔ)器裝置還可包括多個(gè)第 一位線電極和多 個(gè)第二位線電極。多個(gè)第一位線電極中的每個(gè)可包括至少一個(gè)凹入到第一摻 雜劑摻雜區(qū)的一個(gè)中的第一插塞部分。多個(gè)第二位線電極中的每個(gè)可包括至 少 一個(gè)凹入到第二摻雜劑摻雜區(qū)的 一個(gè)中的第二插塞部分。
根據(jù)示例實(shí)施例，非易失性存儲(chǔ)器裝置還可包括置于第一控制柵極的底 部和半導(dǎo)體基底之間的埋入式絕緣層。埋入式絕緣層的厚度大于柵極絕緣層
的厚度。
根據(jù)示例實(shí)施例，非易失性存儲(chǔ)器裝置還可包括第二控制柵極，第二控 制柵極形成在第一控制柵極上以凹入到半導(dǎo)體基底中，第二控制柵極與第一 控制柵極絕緣。
另 一示例實(shí)施例提供了 一種非易失性存儲(chǔ)器裝置。該非易失性存儲(chǔ)器裝
置可包括多個(gè)控制柵極，凹入到半導(dǎo)體基底中；柵極絕緣層，置于半導(dǎo)體 基底和控制柵極之間；存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層，置于柵極絕緣層和控制柵極之間；阻擋 絕緣層，置于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層和控制柵極之間；多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)，沿著控 制柵極的第一邊設(shè)置并被限定在半導(dǎo)體基底中；多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)，沿 著控制柵極的第二邊與第一摻雜劑摻雜區(qū)交替地形成，并被限定在半導(dǎo)體基 底中，其中，第二邊與第一邊相對(duì)。
又一示例實(shí)施例提供了一種制造非易失性存儲(chǔ)器裝置的方法。該方法可 包括在半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在第一溝槽中形成柵極絕緣層；形成 覆蓋柵極絕緣層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層；形成覆蓋存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層的阻擋絕緣層；在阻擋 絕緣層上形成控制柵極來(lái)填充第一溝槽的至少一部分；沿著控制柵極的第一 邊形成多個(gè)第 一摻雜劑摻雜區(qū)；沿著控制柵極的第二邊在半導(dǎo)體基底中形成 多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)，其中，第二邊與第一邊相對(duì)，多個(gè)第二摻雜劑摻雜 區(qū)中的每個(gè)形成在第二邊上的與沿著第 一邊的多個(gè)第 一摻雜劑摻雜區(qū)中的至 少一個(gè)相鄰的區(qū)域中。


通過(guò)閱讀參照附圖的詳細(xì)描述，示例實(shí)施例的上述和其它特征、方面和
優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，在附圖中
圖1是傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平面圖2是非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例的透視圖3是沿著圖2中的線III-in截取的圖2中的非易失性存儲(chǔ)器裝置的剖 視圖4是沿著圖3中的線IV-IV截取的圖2中的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平 面圖5是非易失性存儲(chǔ)器裝置的另 一示例實(shí)施例的透視圖； 圖6是非易失性存儲(chǔ)器裝置的又一示例實(shí)施例的平面圖； 圖7至圖13是示出了制造非易失性存儲(chǔ)器裝置的方法的示例實(shí)施例的透 視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖來(lái)更充分地描述不同的示例實(shí)施例。然而，在此公開(kāi)的 具體的構(gòu)造和功能細(xì)節(jié)只是代表性地出于描述示例實(shí)施例的目的，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)該理解，示例實(shí)施例可以以許多可選的形式來(lái)實(shí)施，并不應(yīng)該被 理解為僅限于這里闡述的實(shí)施例。
應(yīng)該理解的是，雖然術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等可在這里用來(lái)描述不同的 元件，但是這些元件不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)只是用來(lái)將一個(gè)元件 與其它元件區(qū)分開(kāi)。例如，在不脫離示例實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件 可以被稱(chēng)作第二元件，類(lèi)似地，第二元件可以#皮稱(chēng)作第一元件。如這里所使 用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意和全部組合。
應(yīng)該理解的是，當(dāng)元件被稱(chēng)作連接或結(jié)合到另一元件時(shí)，它可以直接連 接或直接結(jié)合到另一元件，或者可以存在中間元件。對(duì)比地，當(dāng)元件被稱(chēng)作 "直接連接，，或"直接結(jié)合"到另一元件時(shí)，不存在中間元件。應(yīng)該以類(lèi)似 的方式來(lái)解釋用來(lái)描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)(例如，"在...之間"與"直 接在...之間"、"與...相鄰"與"直接與…相鄰"等)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)只是出于描述示例實(shí)施例的目的，而不意在成為示例實(shí) 施例的限制。如這里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式
也意在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"包含"當(dāng)在這 里使用時(shí)，其表明所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在， 但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的 組的存在或添加。
除非另外限定，否則這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)) 的含義與示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。還應(yīng)該
關(guān)領(lǐng)域的環(huán)境中它們的含義一致，并且除非在這里^f皮特別地定義，否則不應(yīng) 該被理想化或過(guò)度正式地理解。
提供相對(duì)于附圖以下描述的示例實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是徹底的、完全 的，并將示例實(shí)施例的構(gòu)思充分地傳到給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，相 同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件。此外，在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，夸大了層 和區(qū)域的厚度。另外，在以下描述的示例實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器裝置可 以是閃速存儲(chǔ)器裝置。
圖2是非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例的透視圖，圖3是沿著圖2中
的線in-m截取的非易失性存儲(chǔ)器裝置的剖視圖，圖4是沿著圖3中的線iv-iv
截取的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平面圖。
參照?qǐng)D2至圖4,控制柵極140可以凹入到半導(dǎo)體基底105中。柵極絕 緣層120可以置于半導(dǎo)體基底105和控制柵極140之間。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125置 于柵極絕緣層120和控制柵極140之間。阻擋絕緣層130可以置于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 層125和控制柵極140之間?？梢匝刂刂茤艠O140的第一邊設(shè)置第一摻雜 劑摻雜區(qū)153，可以沿著控制柵極140的第二邊設(shè)置第二摻雜劑摻雜區(qū)157。
在圖2至圖4中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例中，控制柵極 140可以用作字線的一部分。因此，可以對(duì)控制柵極140進(jìn)行控制，以在存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，或者從存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125擦除數(shù)據(jù)。兩個(gè)相鄰的第 一摻雜劑摻雜區(qū)153與控制柵極140可以形成存儲(chǔ)器晶體管或單位單元(unit cell)。此外，兩個(gè)相鄰的第二摻雜劑摻雜區(qū)157與控制柵極140可以形成存 儲(chǔ)器晶體管或單位單元。因此，第一摻雜劑摻雜區(qū)153可以順序地被稱(chēng)作源 區(qū)或漏區(qū)，第二摻雜劑摻雜區(qū)157可以順序地被稱(chēng)作源區(qū)或漏區(qū)。
可以沿著控制棚-極140的第一邊布置第一溝道區(qū)154,第一溝道區(qū)154 可以位于和/或被限定在半導(dǎo)體基底105中的每?jī)蓚€(gè)相鄰的第一摻雜劑摻雜區(qū)
153之間。類(lèi)似地，可以沿著控制柵極140的第二邊布置第二溝道區(qū)158,第 二溝道區(qū)158可以位于和/或^皮限定在每?jī)蓚€(gè)相鄰的第二4參雜劑摻雜區(qū)157之 間。換言之，可以分別沿著控制柵極140的第一邊和第二邊設(shè)置和/或限定第 一溝道區(qū)154和第二溝道區(qū)158。第一溝道區(qū)154和第二溝道區(qū)158是當(dāng)存 儲(chǔ)器晶體管被激活時(shí)將形成有溝道的區(qū)域。
例如，圖2至圖4可示出非易失性存儲(chǔ)器裝置的單元區(qū)。在非易失性存 儲(chǔ)器裝置的單元區(qū)中的單位單元之間可以不設(shè)置隔離層。然而，可以在單元 區(qū)外部的外圍區(qū)中形成隔離層。因?yàn)槿缟纤鲈趩卧獏^(qū)中可以省略隔離層， 所以與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置相比，示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置 的集成度可以提高。
根據(jù)示例實(shí)施例，半導(dǎo)體基底105可以是體半導(dǎo)體晶片，例如可以是硅 晶片、鍺晶片或硅-鍺晶片。如圖2和圖3中所示，控制柵極140凹入到半導(dǎo) 體基底105中，從而可被稱(chēng)作凹槽型(recess type)或溝槽型(trench type) 控制柵極。然而，如以上所表示的，圖2和圖3中所示的示例實(shí)施例或任意 的其它示例實(shí)施例不限制本^^開(kāi)的范圍。
根據(jù)示例實(shí)施例，控制柵極140可以從半導(dǎo)體基底105的表面以期望的 和/或預(yù)定的深度凹入到半導(dǎo)體基底105的內(nèi)部中。然而，根據(jù)另一示例實(shí)施 例，控制柵極140可包括從半導(dǎo)體基底105的表面突出的部分或可被埋入到 半導(dǎo)體基底105中?？刂?冊(cè)極140的第一邊和第二邊可以表示基于沿著圖3 中的線IV-IV截取的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平面圖的控制柵極140的長(zhǎng)邊 (longitudinal sides)。
控制柵極140可以與半導(dǎo)體基底105絕緣。例如，控制柵極140可以通 過(guò)柵極絕緣層120與半導(dǎo)體基底105絕緣。進(jìn)一步地，可以選擇性在控制柵 極140的底部和半導(dǎo)體基底105之間設(shè)置埋入式絕緣層135。更詳細(xì)地，埋 入式絕緣層135可以形成在阻擋絕緣層130上。埋入式絕緣層135可以比柵 極絕緣層120厚，因此，在半導(dǎo)體基底105的在控制柵極140下面的部分中 不會(huì)形成溝道。埋入式絕緣層135可以包括例如氧化物層。
柵極絕緣層120可以使電荷隧穿，因此，柵極絕緣層120可包括例如氧 化物層、氮化物層和/或高介電常數(shù)層。阻擋絕緣層130可阻止電荷在存儲(chǔ)節(jié) 點(diǎn)層125和控制柵極140之間的運(yùn)動(dòng)，因此，阻擋絕緣層130可包括例如氧 化物層、氮化物層和/或高介電常數(shù)層。根據(jù)示例實(shí)施例，高介電常數(shù)層可以
被定義為介電常數(shù)比氧化物層和氮化物層的介電常數(shù)大的絕緣層。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125可以存儲(chǔ)電荷，并包括例如氮化硅層、金屬點(diǎn)或硅點(diǎn)和/ 或金屬納米晶或硅納米晶。具體地講，存儲(chǔ)節(jié)電層125可以局部地捕獲電荷。
根據(jù)示例實(shí)施例，4冊(cè)極絕緣層120、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125和阻擋絕緣層130 可以置于控制柵極140的第一邊和第二邊與半導(dǎo)體基底105之間，并可延伸 到半導(dǎo)體基底105之上。然而，根據(jù)另一示例實(shí)施例，可以省略柵極絕緣層 120、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125和阻擋絕緣層130中延伸到半導(dǎo)體基底105之上的部分。 此外，柵極絕緣層120、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125和阻擋絕緣層130中的每個(gè)可以被 控制柵極140劃分為兩個(gè)部分。
根據(jù)示例實(shí)施例，可以在柵極絕緣層120和半導(dǎo)體基底105的上表面之 間設(shè)置掩模絕緣層110。然而，根據(jù)另一實(shí)施例，可以用另一適當(dāng)?shù)慕^緣層 來(lái)替代掩模絕緣層110，或者可以省略掩模絕緣層110。
根據(jù)示例實(shí)施例，可以將摻雜劑摻雜到半導(dǎo)體基底105中，以形成第一 摻雜劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑摻雜區(qū)157。例如，如果半導(dǎo)體基底105摻 雜有p型摻雜劑，則第一摻雜劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑摻雜區(qū)157可摻雜 有n型摻雜劑?？蛇x擇地，如果半導(dǎo)體基底105摻雜有n型摻雜劑，則第一 摻雜劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑摻雜區(qū)157可摻雜有p型摻雜劑。第一摻雜 劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑摻雜區(qū)157可以從半導(dǎo)體基底105的表面延伸至 期望的和/或預(yù)定的深度。第一摻雜劑摻雜區(qū)153可以與控制柵極140的第一 邊相鄰，第二摻雜劑摻雜區(qū)157可以與控制柵極140的第二邊相鄰。
第一摻雜劑摻雜區(qū)153可以與第二摻雜劑摻雜區(qū)157交替形成。如此， 第二摻雜劑摻雜區(qū)157中的一個(gè)可以設(shè)置在兩個(gè)相鄰的第一摻雜劑摻雜區(qū) 153之間。以不同的方式表述為，第二摻雜劑摻雜區(qū)157中的每個(gè)可以布置 在控制柵極140的第二邊上的與多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)153中的至少一個(gè)相 鄰的區(qū)域中。進(jìn)一步表述為，第二摻雜劑摻雜區(qū)157中的每個(gè)可以布置在控 制柵極140的第二邊上，并在控制柵極140的第一邊上的置于兩個(gè)相鄰的第 一摻雜劑摻雜區(qū)153之間的區(qū)域的對(duì)面。此外，第一摻雜劑摻雜區(qū)153和第 二摻雜劑摻雜區(qū)157可以以相同的間距設(shè)置，因此，第二摻雜劑摻雜區(qū)157 中的每個(gè)可以設(shè)置在兩個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)153之間。
在靠近控制柵極140的相對(duì)兩邊，第一摻雜劑纟參雜區(qū)153可以與第二摻 雜劑摻雜區(qū)157交替形成。沿著控制柵極140延伸的方向，第一摻雜劑摻雜
區(qū)153可以與第二摻雜劑摻雜區(qū)157交替形成。因此，根據(jù)示例實(shí)施例的非 易失性存儲(chǔ)器裝置的集成度可以是圖1中所示的傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置 的集成度的兩倍。另外，可以改善短溝道效應(yīng)。換言之，根據(jù)示例性實(shí)施例 的非易失性存儲(chǔ)器裝置可包括兩個(gè)單位單元，這兩個(gè)單位單元占用的空間量 等于圖1中所示的傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置中的單個(gè)單位單元占用的空間 量 由于根據(jù)示例實(shí)施例，第一摻雜劑摻雜區(qū)153與第二摻雜劑摻雜區(qū)157 交替形成，因此，第一溝道區(qū)154在第一摻雜劑摻雜區(qū)153之間的寬度和第 二溝道區(qū)158在第二摻雜劑摻雜區(qū)157之間的寬度可以保持相對(duì)寬。與傳統(tǒng) 的非易失性存儲(chǔ)器裝置相比，改善短溝道效應(yīng)非常有助于提高示例實(shí)施例的 非易失性存儲(chǔ)器裝置的可靠性。
根據(jù)示例實(shí)施例，第一摻雜劑摻雜區(qū)153可以連接到多個(gè)第一位線電極 172，第二摻雜劑摻雜區(qū)157可以連接到多個(gè)第二位線電極177。例如，第一 位線電極172可包括第一插塞部分(plugportion) 160和第一線部分170，第 二位線電極177可包括第二插塞部分165和第二線部分175。
第一插塞部分160可以凹入到第一摻雜劑摻雜區(qū)153中，第二插塞部分 165可以凹入到第二摻雜劑摻雜區(qū)157中。第一線部分170可以連接到第一 插塞部分160,第二線部分175可以連接到第二插塞部分165。此外，第一線 部分170和第二線部分175可以與控制柵極140交叉地延伸。第一插塞部分 160和第二插塞部分165的深度可以在第一摻雜劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑 摻雜區(qū)157中限定的范圍內(nèi)變化。
根據(jù)示例實(shí)施例，第一插塞部分160和第二插塞部分165可包含例如多 晶硅、金屬和/或金屬硅化物，第一線部分170和第二線部分175可包含例如 多晶硅、金屬和/或金屬硅化物。在這種情況下，與傳統(tǒng)的埋入式位線區(qū)相比， 第一位線電極172和第二位線電極177可具有非常低的電阻。根據(jù)示例實(shí)施 例，層間絕緣層145可以置于半導(dǎo)體基底105與第一位線電極172和第二位 線電極177之間。
在根據(jù)示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置中，可以選擇兩個(gè)相鄰的第一 位線電極172或兩個(gè)相鄰的第二位線電極177來(lái)接近(access )單位單元。例 如，可以利用熱載流子注入法(hot carrier injection method)將第 一 溝道區(qū)154 或第二溝道區(qū)158的電荷注入到存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125中，以執(zhí)行程序操作。存儲(chǔ) 節(jié)點(diǎn)層125可以用作局部電荷捕獲層。因此，單位單元可改變?cè)诘谝粶系绤^(qū)154中流動(dòng)的電流的方向或在第二溝道區(qū)158中流動(dòng)的電流的方向，以處理2 位數(shù)據(jù)。
顯而易見(jiàn)的是，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方法可以容易地執(zhí)行讀 操作和擦除操作，因此，為了簡(jiǎn)潔，在本公開(kāi)中將不進(jìn)一步地討論這些讀操
作和擦除操作。
圖5是根據(jù)另一示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置的透視圖。除了圖5 中的非易失性存儲(chǔ)器裝置中的控制柵極具有兩層的結(jié)構(gòu)之外，圖5中所示的 非易失性存儲(chǔ)器裝置與圖2至圖4中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置相同。因此， 為了簡(jiǎn)潔，不再重復(fù)對(duì)圖5中所示的示例實(shí)施例與圖2至圖4中所示的示例 實(shí)施例共同的元件的描述。
參照?qǐng)D5,下控制柵極140a和上控制柵極140b凹入到半導(dǎo)體基底105 中，以被順序地堆疊。下埋入式絕緣層135a可以置于下控制柵極140a的底 部和半導(dǎo)體基底105之間，上埋入式絕緣層135b可以置于下控制柵極140a 和上控制柵極140b之間。
在圖5中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例中，電荷可以局部存 儲(chǔ)在與下控制棚-極140a和上控制柵極140b的第一邊和第二邊相鄰的存儲(chǔ)節(jié) 點(diǎn)層125中。因此，圖5中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置的集成度可以是圖2 至圖4中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置的集成度的兩倍。
圖6是才艮據(jù)又一示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置的平面圖。非易失性 存儲(chǔ)器裝置的該示例實(shí)施例可具有其中排列有如圖1至圖3所示的多個(gè)非易 失性存儲(chǔ)器裝置的結(jié)構(gòu)，因此，控制柵極的數(shù)目增加。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該理解的是，圖6中的非易失性存儲(chǔ)器裝置具有其中重復(fù)地排列有如圖3中 所示的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器裝置的結(jié)構(gòu)。因此，為了簡(jiǎn)潔，不再重復(fù)對(duì)與前 面描述的示例實(shí)施例中的元件相似元件的描述。
參照?qǐng)D6，多個(gè)控制初沐U40被設(shè)置成相互分隔期望的和/或預(yù)定的間距。 控制柵極140凹入到半導(dǎo)體基底105中。第一摻雜劑摻雜區(qū)153沿著控制柵 極140的第一邊位于和/或被限定在半導(dǎo)體基底105中，第二摻雜劑摻雜區(qū)157 沿著控制柵極140的第二邊位于和/或被限定在半導(dǎo)體基底105中。
例如，第一摻雜劑摻雜區(qū)153可以設(shè)置在沿著控制柵極140的第一邊的 多個(gè)行中，第二摻雜劑摻雜區(qū)157可以設(shè)置在沿著控制柵極140的第二邊的 多個(gè)行中。沿著控制柵極140延伸的方向，靠近控制柵極的相對(duì)兩邊，第一
摻雜劑摻雜區(qū)153與第二摻雜劑摻雜區(qū)157交替形成。
第一位線電極172可以與設(shè)置在相同列的第一摻雜劑摻雜區(qū)153連接， 其中，第一位線電極172包括第一線部分170和第一插塞部分160。換言之， 第一線部分170可以與控制^f冊(cè)極140交叉地延伸，乂人而與i殳置在相同列中的 第一插塞部分160連接。類(lèi)似地，第二位線電極177可以連接設(shè)置在相同列 中的第二摻雜劑摻雜區(qū)157，其中，第二位線電極177包括第二線部分175 和第二插塞部分165。換言之，第二線部分175可以與控制柵極140交叉地 延伸，從而連接設(shè)置在相同列中的第二插塞部分165。
在圖6中所示的非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例可以被稱(chēng)作NOR結(jié)構(gòu) 或AND結(jié)構(gòu)。換言之，可以選擇第一位線電極172中的兩個(gè)和第二位線電極 177中的兩個(gè)，并可選擇控制柵極140中的一個(gè)來(lái)操作單位單元。在NOR結(jié) 構(gòu)中，設(shè)置在奇數(shù)行或偶數(shù)行中的第一位線電極172和第二位線電極177可 以接地。
圖7至圖13是示出了制造非易失性存儲(chǔ)器裝置的方法的示例實(shí)施例的透 視圖。參照?qǐng)D7，在半導(dǎo)體基底105上形成掩模絕緣層110。掩模絕緣層110 可包括例如氮化物層。掩^^莫絕緣層110可用作蝕刻保護(hù)層來(lái)蝕刻半導(dǎo)體基底 105的暴露的部分，以形成第一溝槽115。
參照?qǐng)D8，在半導(dǎo)體基底105的在第一溝槽115中的暴露部分上形成柵 極絕緣層120?？梢岳美鐭嵫趸ɑ蚧瘜W(xué)氣相沉積(CVD)法來(lái)形成柵 極絕緣層120。根據(jù)示例實(shí)施例，柵極絕緣層120可延伸到掩模絕緣層110 之上。
在柵極絕緣層120上形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125。可以控制存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125的 厚度，使得存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125不完全填充第一溝槽115。在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125上 形成阻擋絕緣層130。可利用例如CVD法來(lái)形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層125和阻擋絕緣 層130。
根據(jù)示例實(shí)施例，在阻擋絕緣層130上形成埋入式絕緣層135,以填充 第一溝槽115。可以利用例如CVD法將埋入式絕緣層135形成為期望的和/ 或預(yù)定的厚度。然后，可以將埋入式絕緣層135平坦化。埋入式絕緣層135 可具有相對(duì)于阻擋絕緣層130的蝕刻選擇性。例如，如果阻擋絕緣層130包 括氮化物層或高介電常數(shù)層，則埋入式絕緣層135可包括氧化物層。
參照?qǐng)D9，選擇性地蝕刻埋入式絕緣層135，以限定在第一溝槽115的下
部中的埋入式絕緣層135。可以對(duì)埋入式絕緣層135進(jìn)行干蝕刻或濕蝕刻。 根據(jù)示例實(shí)施例，埋入式絕緣層135可以比柵極絕緣層120厚，使得在半導(dǎo) 體基底105的在第一溝槽115的底部下面的部分中不形成溝道。
參照?qǐng)D10，在埋入式絕緣層135上形成控制^f冊(cè)極140,以填充第一溝槽 115的至少一部分。例如，可以形成導(dǎo)電層來(lái)填充第一溝槽115,然后將導(dǎo)電 層平坦化或蝕刻成期望的和/或適當(dāng)?shù)母叨?，以形成控制柵極140。
如圖10中所示，在控制柵-極140上形成層間絕緣層145。層間絕緣層145 可以延伸到第一溝槽115的外部，以覆蓋阻擋絕緣層130。層間絕緣層145 可包括例如氧化物層和/或氮化物層?？衫肅VD法來(lái)形成層間絕緣層145。
參照?qǐng)D11,沿著控制柵極140的第一邊在半導(dǎo)體基底105中形成多個(gè)第 二溝槽150，沿著控制棚-極140的第二邊在半導(dǎo)體基底105中形成多個(gè)第三 溝槽155。沿著控制4冊(cè)極140延伸的方向，第三溝槽155與第二溝槽150交 替形成。根據(jù)示例實(shí)施例，第二溝槽150和第三溝槽155可以同時(shí)形成或按 照任意的次序形成。
例如，可以順序地燭刻層間絕緣層145、阻擋絕緣層130、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層 125、柵極絕緣層120和半導(dǎo)體基底105,以形成第二溝槽150和第三溝槽155。
在半導(dǎo)體基底105表面的被第二溝槽150暴露的部分中形成第一摻雜劑 摻雜區(qū)(參照?qǐng)D4中的標(biāo)號(hào)153)，在半導(dǎo)體基底105表面的被第三溝槽155 暴露的部分中形成第二摻雜劑摻雜區(qū)(參照?qǐng)D4中的標(biāo)號(hào)157)。例如，可以 將摻雜劑以期望的和/或預(yù)定的深度摻雜到半導(dǎo)體基底105的暴露表面中，以 限定半導(dǎo)體基底105中的第一摻雜劑摻雜區(qū)和第二摻雜劑摻雜區(qū)?？梢岳?例如離子注入法來(lái)?yè)诫s摻雜劑。第一摻雜劑摻雜區(qū)和第二摻雜劑摻雜區(qū)可以 同時(shí)形成或以任意次序形成。
參照?qǐng)D12,形成多個(gè)第一插塞部分160來(lái)至少部分填充第二溝槽150， 形成多個(gè)第二插塞部分165來(lái)至少部分填充第三溝槽155。第一插塞部分160 可以凹入到第一摻雜劑摻雜區(qū)中，第二插塞部分165可以凹入到第二摻雜劑 摻雜區(qū)中。例如，可以形成導(dǎo)電層來(lái)填充第二溝槽150和第三溝槽155，然 后將導(dǎo)電層平坦化來(lái)形成第一插塞部分160和第二插塞部分165。
參照?qǐng)D13，形成多個(gè)第一線部分170，以分別連接到第一插塞部分160, 并與控制柵極140交叉地延伸。形成多個(gè)第二線部分175,以分別連接到第 二插塞部分165并與控制柵極140交叉地延伸。第一位線電極172包括第一插塞部分160和第一線部分170，第二位線電極177包括第二插塞部分165 和第二線部分175。
才艮據(jù)另一示例實(shí)施例，可以在形成圖11中所示的第二溝槽150和第三溝 槽155之前形成第一摻雜劑摻雜區(qū)153和第二摻雜劑摻雜區(qū)157。在這種情 況下，第二溝槽150和第三溝槽155可以形成為被限定在第一摻雜劑摻雜區(qū) 和第二摻雜劑摻雜區(qū)中。
根據(jù)又一示例實(shí)施例，可在形成第一溝槽115之后去除圖7中所示的掩 模絕緣層110。在這種情況下，可以在第一溝槽115中和半導(dǎo)體基底105的上 表面上形成圖8中所示的柵極絕緣層120。
才艮據(jù)另一示例實(shí)施例，可以重復(fù)形成控制柵才及140的過(guò)程，以形成具有 多層結(jié)構(gòu)的控制柵極(參照?qǐng)D5中的標(biāo)號(hào)140a和140b)。例如，可以重復(fù)形 成控制4冊(cè)極140的過(guò)程，以形成具有如圖5中所示的兩層結(jié)構(gòu)的控制4冊(cè);敗。 兩層結(jié)構(gòu)的控制柵極包括下控制柵極和上控制柵極。在這種情況下，在形成 上控制柵極之前，還可以在下控制柵極上形成上埋入式絕緣層135b。
根據(jù)另一示例實(shí)施例，參照?qǐng)D7至圖13描述的方法可以應(yīng)用到圖6中的 非易失性存儲(chǔ)器裝置。
如上所述，在根據(jù)示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置和制造該非易失性 存儲(chǔ)器裝置的方法中，在控制柵極的相對(duì)兩邊的旁邊，第一摻雜劑摻雜區(qū)與 第二摻雜劑摻雜區(qū)可以交替形成。因此，根據(jù)示例實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器
裝置的集成度可以是傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置的集成度的至少大約兩倍。 此外，第一溝道區(qū)和第二溝道區(qū)的寬度可以保持為大的寬度。因此，與
傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置相比，非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例的短溝
道效應(yīng)可以得到改善。結(jié)果，與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器裝置相比，根據(jù)示例
實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器裝置的可靠性可以得到提高。
另外，非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例可包括電阻比傳統(tǒng)的非易失性
存儲(chǔ)器裝置的位線區(qū)的電阻低的位線電極。
雖然上面已經(jīng)在附圖中具體示出并描述了示例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普
通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，可以在示例
實(shí)施例中作各種形成和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1、一種非易失性存儲(chǔ)器裝置，包括至少一個(gè)第一控制柵極，布置在半導(dǎo)體基底上；柵極絕緣層，置于半導(dǎo)體基底和至少一個(gè)第一控制柵極之間；存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層，置于柵極絕緣層和至少一個(gè)第一控制柵極之間；阻擋絕緣層，置于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層和至少一個(gè)第一控制柵極之間；多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)，沿著至少一個(gè)第一控制柵極的第一邊設(shè)置；多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)，沿著至少一個(gè)第一控制柵極的第二邊設(shè)置，其中，所述第二邊與所述第一邊相對(duì)。
2、 如權(quán)利要求l所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，至少一個(gè)第一控制 柵極凹入到半導(dǎo)體基底中。
3、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，多個(gè)第二摻雜劑摻 雜區(qū)中的每個(gè)布置在第二邊上的與多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)中的至少一個(gè)相鄰 的區(qū)域中。
4、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，多個(gè)第一摻雜劑摻 雜區(qū)和多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)被限定在半導(dǎo)體基底中。
5、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，還包括 多個(gè)第一位線電極，多個(gè)第一位線電極中的每個(gè)包括至少一個(gè)凹入到第一摻雜劑摻雜區(qū)的 一個(gè)中的第 一插塞部分；多個(gè)第二位線電極，多個(gè)第二位線電極中的每個(gè)包括至少一個(gè)凹入到第二摻雜劑摻雜區(qū)的 一個(gè)中的第二插塞部分。
6、 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，第一插塞部分和第 二插塞部分包含多晶硅、金屬和金屬硅化物中的至少一種。
7、 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，多個(gè)第一位線電極 中的每個(gè)還包括至少一個(gè)第一線部分，至少一個(gè)第一線部分連接到至少一個(gè) 第 一插塞部分并與至少 一個(gè)第 一控制柵極交叉地延伸。
8、 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，多個(gè)第二位線電極 中的每個(gè)還包括至少一個(gè)第二線部分，至少一個(gè)第二線部分連接到至少一個(gè) 第二插塞部分并與至少 一個(gè)第 一控制柵極交叉地延伸。
9、 如權(quán)利要求l所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，還包括多個(gè)第一溝道區(qū)，與至少一個(gè)第一控制柵極的第一邊相鄰，并被限定在半導(dǎo)體基底的在每?jī)蓚€(gè)相鄰的第 一摻雜劑摻雜區(qū)之間的部分中；多個(gè)第二溝道區(qū)，與至少一個(gè)第一控制柵極的第二邊相鄰，并被限定在 半導(dǎo)體基底的在每?jī)蓚€(gè)相鄰的第二摻雜劑摻雜區(qū)之間的部分中。
10、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，還包括埋入式絕緣層， 其中，埋入式絕緣層置于至少一個(gè)第一控制柵極的底部和半導(dǎo)體基底之間， 其中，埋入式絕緣層的厚度大于柵極絕緣層的厚度。
11、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，還包括形成在至少一個(gè) 第一控制柵極上的至少一個(gè)第二控制柵極，其中，至少一個(gè)第二控制柵極與 至少 一個(gè)第 一控制柵極絕緣。
12、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層包括 氮化硅層、金屬點(diǎn)或硅點(diǎn)以及金屬納米晶或硅納米晶中的至少 一種。
13、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，阻擋絕緣層包括 氧化物層、氮化物層和高介電常數(shù)層中的至少一種。
14、 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器裝置，其中，至少一個(gè)第一控 制柵極是多個(gè)第 一控制柵極。
15、 一種制造非易失性存儲(chǔ)器裝置的方法，包括 在半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在第 一 溝槽中形成柵極絕緣層；形成覆蓋柵極絕緣層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層；形成覆蓋存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層的阻擋絕緣層；形成控制柵極來(lái)填充第 一 溝槽的至少 一部分；沿著控制柵極的第 一邊在半導(dǎo)體基底中形成多個(gè)第 一摻雜劑摻雜區(qū)；沿著控制柵極的第二邊在半導(dǎo)體基底中形成多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)，其 中，所述第二邊與所述第一邊相對(duì)，多個(gè)第二摻雜劑摻雜區(qū)中的每個(gè)形成在 第二邊上的與沿著第一邊的多個(gè)第一摻雜劑摻雜區(qū)的至少一個(gè)相鄰的區(qū)域 中。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成多個(gè)第一位線電極，多個(gè)第一位線電極中的每個(gè)包括至少一個(gè)凹入 到多個(gè)第 一摻雜劑摻雜區(qū)的 一個(gè)中的第 一插塞部分；形成多個(gè)第二位線電極，多個(gè)第二位線電極中的每個(gè)包括至少一個(gè)凹入到多個(gè)第二^參雜劑4參雜區(qū)的 一個(gè)中的第二插塞部分。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成多個(gè)第一位線電極的步驟包 括形成多個(gè)第一線部分，多個(gè)第一線部分中的每個(gè)連接到對(duì)應(yīng)的位線電極的 至少 一個(gè)第 一插塞部分并與控制柵極交叉地延伸。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成多個(gè)第二位線電極的步驟包 括形成多個(gè)第二線部分，多個(gè)第二線部分中的每個(gè)連接到對(duì)應(yīng)的位線電極的 至少 一個(gè)第二插塞部分并與控制柵極交叉地延伸。
19、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成第一摻雜劑摻雜區(qū)的步驟包括沿著控制柵極的第一邊在半導(dǎo)體基底中形成多個(gè)第二溝槽； 將摻雜劑注入到半導(dǎo)體基底的被多個(gè)第二溝槽暴露的部分中。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，填充第二溝槽以形成至少一個(gè)第 一插塞部分。
21、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成第二摻雜劑摻雜區(qū)的步驟包括沿著控制柵極的第二邊在半導(dǎo)體基底中形成多個(gè)第三溝槽； 將摻雜劑注入到半導(dǎo)體基底的被第三溝槽暴露的部分中。
22、 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，填充第三溝槽以形成至少一個(gè)第 二插塞部分。
23、 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在形成控制柵極之前，在阻擋絕緣層上形成埋入式絕緣層， 其中，埋入式絕緣層的厚度大于柵極絕緣層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供了非易失性存儲(chǔ)器裝置的示例實(shí)施例及其制造方法。該非易失性存儲(chǔ)器裝置可包括控制柵極，布置在半導(dǎo)體基底上；柵極絕緣層，置于半導(dǎo)體基底和控制柵極之間；存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層，置于柵極絕緣層和控制柵極之間；阻擋絕緣層，置于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)層和控制柵極之間；第一摻雜劑摻雜區(qū)，沿著控制柵極的第一邊；第二摻雜劑摻雜區(qū)，沿著控制柵極的第二邊。第一摻雜劑摻雜區(qū)可以與第二摻雜劑摻雜區(qū)交替地形成。以不同的形式表述為，第二摻雜劑摻雜區(qū)中的每個(gè)可布置在控制柵極的第二邊上的與第一摻雜劑摻雜區(qū)中的一個(gè)相鄰的區(qū)域中。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101192613SQ20071018235
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者具俊謨, 樸允童, 金元柱, 金錫必 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社