3d隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及3D隧穿浮柵SONOS閃存存儲(chǔ)器 的結(jié)構(gòu)及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有傳統(tǒng)的浮柵類型的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，這種存儲(chǔ)單元由2個(gè)管子構(gòu)成：左 邊為一個(gè)浮柵和控制柵堆疊形成的存儲(chǔ)管，中間由ONO層隔開(kāi)；右邊為一個(gè)單獨(dú)的選擇管。 這種結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元智能存一個(gè)數(shù)據(jù)，面積較大，不夠緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，它可以大 大減少存儲(chǔ)陣列的面積。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，每個(gè)存儲(chǔ) 單元由2個(gè)存儲(chǔ)管和1個(gè)選擇管構(gòu)成，2個(gè)存儲(chǔ)管分別對(duì)稱地位于選擇管的兩側(cè)，存儲(chǔ)管和 選擇管之間用氧化層隔離，每個(gè)存儲(chǔ)管包括隧穿氧化層、浮柵、高壓氧化層、隔離氧化層和 控制柵。
[0005] 所述隧穿氧化層的厚度為邱~120A。
[0006] 所述浮柵的橫向?qū)挾葹槭?~1200A。
[0007] 所述隔離氧化層的厚度為200~400A。
[0008] 所述控制柵橫向?qū)挾葹?· 05~0· 2 μ m。
[0009] 所述選擇管的寬度為0· 1~0· 4 μ m。
[0010] 存儲(chǔ)器的縱向深度為2000~4000A:?
[0011] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供上述結(jié)構(gòu)的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的制造方 法。
[0012] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的制造方法，步驟包括：
[0013] 1)在襯底上生長(zhǎng)氧化層，作為遂穿氧化層，再在氧化層上淀積800~2000A的氮化 娃層；
[0014] 2)第一次溝槽刻蝕，刻蝕深度為2000~4000A;
[0015] 3)在溝槽表面生長(zhǎng)厚度為:2〇0~初OA的存儲(chǔ)管高壓氧化層；
[0016] 4)濕法刻蝕掉300A氮化硅，淀積厚度為500~1500A的浮柵，刻蝕去除溝槽底部 和氮化硅頂部的浮柵；
[0017] 5)濕法刻蝕掉溝槽底部的存儲(chǔ)管高壓氧化層，在溝槽底部和浮柵上生長(zhǎng)厚度為 200~400A的第一隔離氧化層；
[0018] 6)淀積厚度為15:00~3:〇0()i的控制柵，并進(jìn)行化學(xué)研磨拋光；
[0019] 7)第二次溝槽刻蝕，刻蝕深度2_Θ~4〇〇0為
[0020] 8)氧化層生長(zhǎng)以及高密度等離子體化學(xué)氣相淀積，氧化層化學(xué)研磨拋光；
[0021] 9)刻蝕控制柵；
[0022] 10)濕法去除氮化硅；
[0023] 11)濕法刻蝕氧化層，生長(zhǎng)200~400Α的第二隔離氧化層；
[0024] 12)淀積厚度1000~3000Α的選擇管多晶硅柵并刻蝕；
[0025] 13)源漏注入；
[0026] 上述步驟2)~6)、9)、11)~13)在形成器件的方向進(jìn)行；步驟7)、8)在形成相鄰 兩個(gè)存儲(chǔ)器件隔離的方向進(jìn)行。
[0027] 本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，大大減少了存儲(chǔ)陣列的面積，如果用 0. 13 μ m節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)則，每位存儲(chǔ)單元的面積可以做到0. 13平方微米左右。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是傳統(tǒng)隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2是本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖3是本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的電路示意圖。
[0031] 圖4是本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的版圖陣列示意圖。
[0032] 圖5~圖24是本發(fā)明的3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的制造工藝流程示意圖。
[0033] 圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0034] 1 :襯底
[0035] 2 :存儲(chǔ)管源漏
[0036] 3 :存儲(chǔ)管高壓氧化層
[0037] 4 :第一氧化層
[0038] 5 :浮柵
[0039] 6 : ONO (氧化硅-氮化硅-氧化硅）層
[0040] 7 :選擇管氧化層
[0041] 8:控制柵
[0042] 9 : ?壁氧化層
[0043] 10 :輕摻雜漏
[0044] 11 :側(cè)墻
[0045] 12 :源漏注入?yún)^(qū)
[0046] 13:隧穿氧化層
[0047] 14 :第一隔離氧化層
[0048] 15 :選擇管多晶娃柵
[0049] 16 :第二隔離氧化層
[0050] 17 :氮化硅層
[0051] 18 :氧化層
[0052] 19 :氧化膜（HDP CVD)
【具體實(shí)施方式】
[0053] 為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述如下：
[0054] 本發(fā)明的3D(三維）隧穿浮柵存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，每個(gè)存儲(chǔ)單元由2個(gè) 存儲(chǔ)管（第一存儲(chǔ)管和第二存儲(chǔ)管）和1個(gè)選擇管構(gòu)成。每個(gè)存儲(chǔ)管由隧穿氧化層、浮 柵、高壓氧化層、第一隔離氧化層、第二隔離氧化層、控制柵組成，隧穿氧化層的厚度約為 60~120A。浮柵的橫向?qū)挾燃s為200~1200A隔離氧化層的厚度約為200~400A，控制柵 橫向?qū)挾燃s為0.05~0.2 μm。選擇管的寬度約為0.1~0.4 μm。存儲(chǔ)管和選擇管之間用 氧化層隔離。器件的縱向深度約為2000~4000A。
[0055] 這種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)左右完全對(duì)稱，同一存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)2位，電荷分別存在第一 存儲(chǔ)管或第二存儲(chǔ)管上。由于第一存儲(chǔ)管和第二存儲(chǔ)管在結(jié)構(gòu)上是完全對(duì)稱的，因此互換 第一存儲(chǔ)管和第二存儲(chǔ)管的操作電壓就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第一存儲(chǔ)管和第二存儲(chǔ)管的分別存儲(chǔ) 和讀取。例如（參見(jiàn)圖3):
[0056] 如果第一存儲(chǔ)管的某一操作電壓為：
[0057] BL = a，WLS = b，P 講=c，WL = d，WLS*= e，BL *= f
[0058] 則第二存儲(chǔ)管的對(duì)應(yīng)操作電壓為：
[0059] BL*= a，WLS *= b，P 講=c，WL = d，WLS = e，BL = f
[0060] 上述結(jié)構(gòu)的3D隧穿浮柵SONOS閃存存儲(chǔ)器的制造方法，主要包括如下工藝步驟 (以下所述Xl方向?yàn)樾纬善骷姆较?，X2方向?yàn)樾纬上噜弮蓚€(gè)存儲(chǔ)器件隔離的方向）：
[0061] 步驟1，在襯底1上生長(zhǎng)一層IlOA的氧化層，作為遂穿氧化層13,再在氧化層上淀 積1500A氮化硅層，如圖5所示。
[0062] 步驟2,在Xl方向進(jìn)行第一次溝槽刻蝕，刻蝕深度約3000A,如圖6所示。
[0063] 步驟3,在Xl方向、溝槽表面，生長(zhǎng)一層厚度為300A的存儲(chǔ)管高壓氧化層3,如圖 7所示。
[0064] 步驟4,在Xl方向濕法刻蝕掉約:30〇A.氮化硅，如圖8所示。
[0065] 步驟5，在Xl方向淀積厚度為IOOM的浮柵5，如圖9所示。
[0066] 步驟6,在Xl方向刻蝕浮柵，去除溝槽底部和氮化硅頂部的浮柵5,如圖10所示。
[0067] 步驟7,在Xl方向濕法刻蝕掉溝槽底部的存儲(chǔ)管高壓氧化層3,如圖11所示。
[0068] 步驟8,在Xl方向，溝槽底部和浮柵5上生長(zhǎng)厚度為250A的第一隔離氧化層14， 如圖12所示。
[0069] 步驟9，在X1方向淀積1500A控制柵8，如圖13所示。
[0070] 步驟10,在Xl方向進(jìn)行控制柵8的化學(xué)研磨拋光，如圖14所示。
[0071] 步驟11，在X2方向進(jìn)行第二次溝槽刻蝕，刻蝕深度約3200A，如圖15所示。
[0072] 步驟12,在X2方向進(jìn)行氧化層18生長(zhǎng)以及HDP CVD (高密度等離子體化學(xué)氣相淀 積）淀積氧化膜19,如圖16所示。
[0073] 步驟13,在X2方向進(jìn)行氧化層化學(xué)研磨拋光，如圖17所示。
[0074] 步驟14,在Xl方向刻蝕控制柵8,如圖18所示。
[0075] 步驟15,濕法去除氮化硅，如圖19所示。
[0076] 步驟16，在Xl方向濕法刻蝕氧化層，去除遂穿氧化層13和溝槽底部中間的第一隔 離氧化層14,如圖20所示。
[0077] 步驟17,在Xl方向生長(zhǎng)約25祕(mì)第二隔離氧化層16,如圖21所示。
[0078] 步驟18,在Xl方向淀積厚度約2000A的選擇管多晶硅柵15,如圖22所示。
[0079] 步驟19,在Xl方向刻蝕選擇管多晶硅柵15,如圖23所示。
[0080] 步驟20,在Xl方向進(jìn)行源漏注入，形成源漏注入?yún)^(qū)12,如圖24所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，每個(gè)存儲(chǔ)單元由2 個(gè)存儲(chǔ)管和1個(gè)選擇管構(gòu)成，2個(gè)存儲(chǔ)管分別對(duì)稱地位于選擇管的兩側(cè)，存儲(chǔ)管和選擇管之 間用氧化層隔離，每個(gè)存儲(chǔ)管包括隧穿氧化層、浮柵、高壓氧化層、隔離氧化層和控制柵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隧穿氧化層的厚度為60~120A。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浮柵的橫向?qū)挾葹?00~1200A。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔離氧化層的厚度為200~400A。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制柵橫向?qū)挾葹?. 05~0. 2ym。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述選擇管的寬度為0. 1~0. 4ym。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，存儲(chǔ)器的縱向深度為2000~4000A。8. 權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，步驟包括： 1) 在襯底上生長(zhǎng)氧化層，作為遂穿氧化層，再在氧化層上淀積部0~2000A的氮化硅 層； 2) 第一次溝槽刻蝕，刻蝕深度為2000~4000A; 3) 在溝槽表面生長(zhǎng)厚度為200~400A的存儲(chǔ)管高壓氧化層； 4) 濕法刻蝕掉30QI.氮化硅，淀積厚度為:§額~1,邱爐的浮柵，刻蝕去除溝槽底部和氮 化硅頂部的浮柵； 5) 濕法刻蝕掉溝槽底部的存儲(chǔ)管高壓氧化層，在溝槽底部和浮柵上生長(zhǎng)厚度為 200~400A的第一隔離氧化層； 6) 淀積厚度為1500~3000A的控制柵，并進(jìn)行化學(xué)研磨拋光； 7) 第二次溝槽刻蝕，刻蝕深度遽G0~40_i; 8) 氧化層生長(zhǎng)以及高密度等離子體化學(xué)氣相淀積，氧化層化學(xué)研磨拋光； 9) 刻蝕控制柵； 10) 濕法去除氣化娃； 11) 濕法刻蝕氧化層，生長(zhǎng)200~400A的第二隔離氧化層； 12) 淀積厚度1000~3000A的選擇管多晶硅柵并刻蝕； 13) 源漏注入； 上述步驟2)~6)、9)、11)~13)在形成器件的方向進(jìn)行；步驟7)、8)在形成相鄰兩個(gè) 存儲(chǔ)器件隔離的方向進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，每個(gè)存儲(chǔ)單元由2個(gè)存儲(chǔ)管和1個(gè)選擇管構(gòu)成，2個(gè)存儲(chǔ)管分別對(duì)稱地位于選擇管的兩側(cè)，存儲(chǔ)管和選擇管之間用氧化層隔離，每個(gè)存儲(chǔ)管包括隧穿氧化層、浮柵、高壓氧化層、隔離氧化層和控制柵。本發(fā)明還公開(kāi)了上述3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的制造方法。本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)3D隧穿浮柵存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，大大減少了存儲(chǔ)陣列的面積，如果用0.13μm節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)則，每位存儲(chǔ)單元的面積可以做到0.13平方微米左右。
【IPC分類】H01L21/8247, H01L27/115
【公開(kāi)號(hào)】CN105118833
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510458678
【發(fā)明人】張可鋼, 陳華倫
【申請(qǐng)人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日