[发明专利]非易失存储器结构及其形成方法

说明书

技术领域

示范性实施例涉及存储器件，例如涉及非易失和电可擦除半导体存储器装置例如闪存及其制造方法。

背景技术

非易失存储器即使在不提供功率时也保留存储在其存储器单元中的信息。其示例包括掩模型ROM、EPROM和EEPROM。

非易失存储器广泛使用在各种电子产品中，例如个人计算机、个人数字助理(PDA)、便携电话、数码相机、数码摄像机、视频游戏机、存储卡和其他电子装置。

存储卡类型可以包括多媒体卡(MMC)、安全数码(SD)卡、闪存卡、记忆棒、智能媒体卡和极端数码(xD)图像卡。

在非易失存储器装置中，闪存被广泛使用。闪存基于单元与位线的连接结构可以被分为非-或(NOR)型和非-与(NAND)型。因为读取速度较快且写操作较慢，NOR型闪存可以用作编码存储器。因为写速度较快且单位面积的价格较低，NAND型闪存可以用作海量存储装置。为了在闪存中写数据，首先进行擦除操作，且闪存可以具有擦除单位(unit)大于写单位的特性。

编程和擦除操作是NAND装置的基本操作且在图1A和1B中分别示出。如图1A和1B所示，在浮置栅极和沟道区之间可以产生高电场。当电荷通过隧穿氧化物在一个方向或另一方向移动时，存储器单元的阈值电压(Vth)改变。

读取操作也是NAND装置的基本操作。如图1C所示，控制栅极和基板连接到地。如果单元是被编程单元，(Vth＞0)，该单元被关闭且数据值为0。如果单元是被擦除单元，(Vth＜0)，该单元被开启且数据值为1。

图2A示出常规NAND闪存单元的示意图和平面图，包括串选择线(SSL)、接地选择线(GSL)、公共源线(CSL)、直接接触(DC)、多条字线(WL)、多条位线(BL)、电荷存储层(SA)、有源区113和隔离区115。

图2B示出常规NAND闪存单元在位线(BL)方向和字线(WL)方向的垂直视图。常规NAND闪存单元可以包括隧穿绝缘层、电荷存储层、阻挡层和/或控制栅极层。电荷存储层可以是浮置栅极层。浮置栅极干扰可以被定义为与相邻单元的Vth变化成比例的单元Vth偏移。电荷存储层也可以是电荷俘获层。

图2C示出在WL方向的常规闪存单元的垂直视图，且图2D示出图2C的线A-A’的剖面视图。如所示出的，常规闪存单元可以包括基板11、有源区13、隔离区15、隧穿绝缘层31、浮置栅极32、阻挡绝缘层34和控制栅极35。

随着存储单元尺寸进一步减小，浮置栅极32之间的距离变得更短。浮置栅极32的距离变得越短，寄生电容(C)变得越大。而且，因为相邻浮置栅极32的边界可以彼此面对(如图2D所示)，寄生电容(C)可能增加。

发明内容

示范性实施例减小或最小化存储器单元之间的寄生电容。

示范性实施例提出一种非易失存储器结构，包括多个电荷存储图案，其中相邻电荷存储图案之间的电耦合距离(Lc)大于相邻电荷存储图案之间的直接几何距离(Ls)。

在示范性实施例中，多个电荷存储图案中至少之一具有在位线方向的宽度W1，非易失存储器结构还包括控制栅极，该控制栅极包括多个上控制栅极和位于多个上控制栅极之下的多个下控制栅极，上控制栅极具有位于多个电荷存储图案的上表面之上的下表面，所述下控制栅极中的至少一个具有沿位线方向的宽度W₂，其中W₂＞W₁。

在示范性实施例中，多个电荷存储图案中的相当比例在位线方向具有宽度W₁，且所述至少一个下控制栅极中的相当比例在位线方向具有宽度W₂，其中W₂＞W₁。

在示范性实施例中，多个下控制栅极中至少之一的侧壁具有正坡度(gradient)。

在示范性实施例中，所述正坡度是弯曲的、直的或阶梯状的。

在示范性实施例中，多个下控制栅极中至少之一的侧壁和多个电荷存储图案中至少之一的侧壁具有不同坡度。

在示范性实施例中，多个电荷存储图案中至少之一的侧壁比多个下控制栅极中至少之一的侧壁更为垂直。

在示范性实施例中，多个下控制栅极中至少之一的侧壁关于多个电荷存储图案中至少之一的侧壁突出，这防止多个电荷存储图案中至少之一的侧壁面对相邻电荷存储图案的侧壁。

在示范性实施例中，所述多个下控制栅极中至少之一的侧壁关于用于形成多个上控制栅极的掩模图案突出。

在示范性实施例中，所述下栅极突出是间隔壁(spacer)类型的。