[发明专利]非挥发性存储器单元及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非挥发性存储器单元及其制造方法，尤其涉及一种具高耦合率的非挥发性存储器单元及其制造方法。

背景技术

非挥发性存储器(Non-volatile memory，NVRAM)是指当电流关掉后，所存储的数据不会消失的电脑存储器。近年来，非挥发性存储器应用越来越广泛，尤其是闪存，已广泛地应用于各式便携式电子产品。目前非挥发性存储器主要发展方向包括提高容量密度、增快操作速度与提升可靠度。然而，随着元件尺寸持续微缩以提高存储器容量密度的同时，存储器单元的浮动栅极(floating gate，FG)之间距离也持续微缩，由于被存储在浮动栅极内部的电子并非固定不动，这也就导致了临近的存储器单元之间能够相互影响甚至引起临界电压(Vt)变化。因此，如何确保控制栅极(control gate，CG)和浮动栅极之间的充分耦合，并兼顾非挥发性存储器高容量密度、操作速度和可靠度，是目前非挥发性存储器面临的挑战。

因此，在此技术领域中，有需要一种非挥发性存储器单元，以满足上述需求且克服公知技术的缺点。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明一实施例提供一种非挥发性存储器单元，上述非挥发性存储器单元包括一半导体基板；一浮动栅极，具有一顶面和一底面；一控制栅极，设置于上述浮动栅极上，其中沿上述非挥发性存储器单元的一通道方向，上述浮动栅极的上述顶面的宽度小于上述控制栅极的宽度；一穿隧氧化层，设置于上述浮动栅极与上述半导体基板之间；一多晶硅间介电膜，设置于上述浮动栅极与上述控制栅极之间。

本发明另一实施例提供一种非挥发性存储器单元的制造方法，包括提供一半导体基板；于上述半导体基板中形成沿一第一方向延伸的多个浅沟槽隔绝物；于上述半导体基板上形成一穿隧氧化层；于上述穿隧氧化层上形成一浮动栅极层；于上述半导体基板上，形成沿不同于上述第一方向的一第二方向延伸的多个第一硬掩模图案；进行一第一湿蚀刻工艺，移除未被上述些第一硬掩模图案覆盖的部分上述浮动栅极层，以于上述浮动栅极层中形成多个第一开口；于上述些开口中填入一绝缘材料；进行一平坦化工艺，移除部分上述绝缘材料和上述些第一硬掩模图案，使剩余的上述绝缘材料与上述浮动栅极层的一顶面共平面；进行一第二湿蚀刻工艺，移除未被剩余的上述绝缘材料覆盖的部分上述浮动栅极层，上述浮动栅极层中形成多个的第二开口；进行一第三湿蚀刻工艺，移除剩余的上述绝缘材料以及从上述浮动栅极层的顶面移除一部分上述浮动栅极层，直到露出上述穿隧氧化层为止，以形成多个浮动栅极图案；全面性于上述些浮动栅极图案上依序形成一多晶硅间介电膜和一控制栅极层；于上述些浮动栅极图案的顶面的正上方形成沿上述第二方向延伸的多个第二硬掩模图案；移除未被上述些第二硬掩模图案覆盖的上述绝缘盖层、上述多晶硅间介电膜、上述控制栅极层和上述些浮动栅极图案，以形成多个栅极堆叠结构。

本发明可提升存储器单元的程序化操作和抹除操作速度，大幅地降低操作电压，以提升存储器单元的可靠度。

附图说明

图1a～图7a是显示本发明一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的俯视图。

图1b~图7b分别为沿图1a~图7a的A-A’切线的剖面图，其显示本发明一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法一位置的剖面示意图。

图1c~图7c分别为沿图1a~图7a的B-B’切线的剖面图，其显示本发明一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的另一位置的剖面示意图。

图6d~图7d分别为沿图6a~图7a的C-C’切线的剖面图，其显示本发明一实施例的非挥发性存储器单元的制造方法的又一位置的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

500~非挥发性存储器单元；

200~半导体基板；

202~垫氧化层；

204~垫氮化硅层；

205~隔离沟槽；

206~浅沟槽隔绝物；

207、232、236~顶面；

208~穿隧氧化层；

210、210a、210b~浮动栅极条状物；

210c~浮动栅极图案；

210d~浮动栅极；

212~垫氮化硅图案；

214、217~开口；

216~绝缘材料图案；

234、238~底面；

218~多晶硅间介电材料；

218a~多晶硅间介电膜；

220~多晶硅材料；