[发明专利]凹入式通道半导体非易失性存储装置及其制造方法

权利要求书

1.一种非易失性存储装置，其特征在于，包括：

一基板，具有一个主动区，所述主动区被一场隔离结构所定义，所述主动区上具有一凹入式通道洞；

一穿隧氧化层，形成于所述凹入式通道洞的内壁上与所述主动区的表面上；

一电荷储存结构，填满所述凹入式通道洞以及形成于位在所述凹入式通道洞内部分的所述穿隧氧化层上；

一耦合介电层，形成于所述电荷储存结构与所述场隔离结构上；

一控制栅，形成于所述耦合介电层上；以及

一源极区及一漏极区，形成于所述主动区的上方且邻近所述电荷储存结构。

2.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述穿隧氧化层的厚度介于60埃至100埃之间。

3.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述凹入式通道洞成圆形以避免尖锐的硅棱角。

4.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述源极区及所述漏极区位在所述非易失性存储装置的装置通道区的上方，以及所述非易失性存储装置的装置通道区是沿着位在所述穿隧氧化层下方的所述凹入式通道洞的外壁而形成。

5.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述电荷储存结构是导电浮动栅、电荷陷阱物质、以及嵌入氧化层的纳米粒子的其中之一。

6.如权利要求5所述的非易失性存储装置，其特征在于，当所述非易失性存储装置为一导电浮动栅非易失性存储器且无电荷储存于所述电荷储存结构时，一浮动栅电压V_f由以下数学关系式来表示：V_f＝V_cg×C_c/(C_c+C_mos)，其中C_c代表所述电荷储存结构与所述控制栅之间的电容值、C_mos代表所述电荷储存结构与其装置通道之间的电容值、以及V_cg是一施加的控制栅电压。

7.如权利要求5所述的非易失性存储装置，其特征在于，当所述非易失性存储装置为一导电浮动栅非易失性存储装置时，偏离所述非易失性存储装置的本质临界电压的一临界电压偏移量，由以下数学关系式来表示：ΔV_th＝-Q/C_c，其中，Q是储存于所述电荷储存结构的总电荷以及C_c代表所述电荷储存结构与所述控制栅之间的电容值。

8.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述场隔离结构至少包含一浅沟槽隔离区。

9.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述电荷储存结构包含：

一第一部分，用以充填所述凹入式通道洞；以及

一第二部分，从所述基板表面凸出。

10.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其特征在于，所述凹入式通道洞的宽度实质上等于所述主动区的宽度。

11.一种非易失性存储装置的制造方法，其特征在于，包含：

在一基板上，形成一场隔离结构，所述场隔离结构定义一主动区；

在所述主动区的第一部分，形成一凹入式通道洞；

于所述凹入式通道洞的内壁上与所述主动区的表面上，形成一穿隧氧化层；

在所述穿隧氧化层上，沉积一电荷储存层，以填满所述凹入式通道洞；

于所述电荷储存层上，沉积一耦合介电层；

于所述耦合介电层上，形成一金属栅极层；

蚀刻去除部分所述金属栅极层、部分所述耦合介电层以及部分所述电荷储存层，以形成一控制栅以及一电荷储存结构，其中所述耦合介电层介于所述控制栅以及所述电荷储存结构之间；以及

于邻近所述电荷储存结构的所述主动区的第二部分，形成一源极区及一漏极区。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形成所述凹入式通道洞的步骤包含：

蚀刻去除所述主动区的第一部分至一蚀刻深度，以形成所述基板上的所述凹入式通道洞，以致于所述凹入式通道洞的宽度实质上等于所述主动区的宽度；以及

使所述凹入式通道洞形成圆形，以避免尖锐的硅棱角。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述穿隧氧化层的厚度介于60埃至100埃。