[发明专利]一种垂直结构浮栅闪存及其制造方法

权利要求书

1.一种垂直结构浮栅闪存，包括半导体衬底和设置于所述半导体衬底上的外延层，其特征在于，所述外延层中设置有多个垂直沟道闪存结构，每个所述垂直沟道闪存结构包括：

沟槽；

多对源极区和漏极区，以垂直分布的方式设置于所述沟槽侧壁的所述外延层中，每对所述源极区和漏极区之间形成所述垂直沟道；

隧穿氧化层，设置于所述沟槽内侧壁；

多个浮栅，设置于所述隧穿氧化层侧面，且所述隧穿氧化层的相对的侧面中，每个所述侧面分别设置有两个浮栅，所述隧穿氧化层将所述浮栅和所述垂直沟道分隔开；

隔离氧化层，设置于所述沟槽底部以及每两个所述浮栅之间；

控制栅，填充在所述沟槽中且位于所述浮栅侧面；以及

隔离层，设置于所述控制栅与所述浮栅之间。

2.如权利要求1所述的垂直结构浮栅闪存，其特征在于，所述半导体衬底为P型硅衬底，所述外延层为P型外延层，所述源极区为N型离子掺杂源极区，且所述漏极区为N型离子掺杂漏极区；或者所述半导体衬底为N型硅衬底，所述外延层为N型外延层，所述源极区为P型离子掺杂源极区，且所述漏极区为P型离子掺杂漏极区。

3.一种垂直结构浮栅闪存的制造方法，其特征在于，包括：

步骤S1，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成ONO堆叠层，所述ONO堆叠层包括底层氧化硅层、多层交替的中间氮化硅层和中间氧化硅层以及顶层氮化硅层；

步骤S2，蚀刻所述ONO堆叠层，以在所述ONO堆叠层中形成多个将所述半导体衬底暴露的第一沟槽；

步骤S3，在所述多个第一沟槽中生长外延层，使得所述外延层与剩余的所述ONO堆叠层齐平；

步骤S4，在所述外延层的上表面及部分剩余的所述ONO堆叠层的上表面形成氮化硅硬掩膜后，蚀刻剩余的所述ONO堆叠层，以在剩余的所述ONO堆叠层中形成多个将剩余的所述底层氧化硅层暴露的第二沟槽；

步骤S5，去除位于所述第二沟槽侧面剩余的所述中间氧化硅层后，于所述第二沟槽侧面暴露的外延层表面向内扩散形成第一离子掺杂区；

步骤S6，去除所述第二沟槽侧面剩余的所述中间氮化硅层后，于所述第二沟槽侧壁沉积隧穿氧化层，并于所述第二沟槽中沉积形成多个浮栅，每两个浮栅之间沉积隔离氧化层进行隔离；

步骤S7，在所述氮化硅硬掩膜的侧壁形成氧化硅侧墙后，以所述氮化硅硬掩膜和所述氧化硅侧墙为掩膜蚀刻所述浮栅和所述隔离氧化层，以形成将所述浮栅分隔的第三沟槽；

步骤S8，在所述第三沟槽的底部和侧壁沉积形成隔离层，并在所述隔离层表面沉积控制栅填充所述第三沟槽，以形成所述垂直结构闪存。

4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述形成ONO堆叠层的步骤包括：

在所述半导体衬底的表面上沉积所述底层氧化硅层，并在所述底层氧化硅层上交替沉积中间氮化硅层和中间氧化硅层；以及

沉积顶层氮化硅层，以形成所述ONO堆叠层；

其中，所述ONO堆叠层的层数与所述垂直结构浮栅闪存的待存储位数一致。

5.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述形成第一沟槽的步骤包括：

涂覆光刻胶以在所述ONO堆叠层上定义出待蚀刻的第一沟槽图形；

干法蚀刻未被所述光刻胶覆盖的区域，所述干法蚀刻停止在所述半导体衬底表面。

6.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述生长外延层的步骤包括：

利用选择性外延工艺，在暴露的所述半导体衬底上向上生长形成所述外延层。

7.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述形成第二沟槽的步骤包括：

在所述氮化硅硬掩膜上方涂覆光刻胶，以在剩余的所述ONO堆叠层上定义出待蚀刻的第二沟槽图形；

干法蚀刻未被所述光刻胶覆盖的区域，所述干法蚀刻停止在剩余的所述底层氧化硅层表面。