[发明专利]在存储器单元中形成多晶硅侧壁氧化物间隔件的方法

说明书

本发明揭示制造具有侧壁氧化物的半导体装置的存储器单元例如EEPROM单元的方法。可在导电层上方形成包含浮动栅极(28)及ONO膜(108)的存储器单元结构。可通过包含在所述导电层的侧表面上沉积薄高温氧化物HTO膜及执行快速热氧化RTO退火的过程在所述浮动栅极的侧表面上形成侧壁氧化物。可在执行所述RTO退火之前或之后沉积所述薄HTO膜。相较于已知先前技术，所述侧壁氧化物形成过程可例如在耐久性及数据保存方面提供改进的存储器单元。

相关专利申请案

本申请案主张2015年12月10日申请的共同拥有的第62/265,660号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及半导体制造，特定来说，涉及一种在存储器单元(例如，具有电介质层的合并两个晶体管存储器单元，其包含ONO堆叠膜及定位在存储器晶体管的浮动栅极与在所述存储器晶体管及选择晶体管之间共享的栅极之间的堆叠氧化物侧壁)中形成多晶硅侧壁的方法。

背景技术

电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)单元是非易失性半导体存储器的类别，其中信息可电编程到每一存储器元件或单元中且从每一存储器元件或单元擦除。浮动栅极EEPROM单元是一种类型的EEPROM单元(其中通过将电子电荷放置于“浮动栅极”上而存储信息)，通常是通过使围绕其的电介质层绝缘而与装置的其它导电区域电隔离的导电多晶硅区域。在读取存储器单元中可检测浮动栅极上的电荷，这是因为其改变存储器晶体管的阈值电压。阈值电压的此变化改变在读取操作期间施加电压到单元时流动通过所述单元的电流量且可通过感测放大器电路检测电流。

如上陈述，EEPROM单元是非易失性，这意味着其即使在关断供应到其的电力时仍必须保存其信息(电荷状态)。因此，至关重要的是存储于浮动栅极上的电荷不随时间“泄漏”出。含有EEPROM单元的产品通常在其数据表中具有保存规范，其规定在关断供应到EEPROM存储器单元的电力时所述存储器单元将无错误地保存编程到其中的信息的时间。围绕所述浮动栅极的电介质隔离必须具有极好的完整性且此完整性必须对于在存储器装置中的全部单元而存在。

在浮动栅极上的电荷通常通过“控制栅极”控制，所述“控制栅极”可通过称为“ONO”的电介质的3层堆叠而与所述浮动栅极隔离，所述3层堆叠是由二氧化硅的底层、氮化硅(Si₃N₄)的中间层及二氧化硅的顶层组成，其中所述ONO在浮动栅极与控制栅极之间提供电介质隔离。

通常密封所述浮动栅极的侧壁以防止电荷(电压)从浮动栅极泄漏。通常通过形成于浮动栅极侧壁上的热多晶硅氧化物(在本文中称为“侧壁氧化物”)提供此密封。所述侧壁氧化物可通过堆叠氧化物层的垂直部分界定。图1展示常规EEPROM单元的部分横截面表示，其展示形成在硅衬底16上方且通过栅极或隧穿氧化物42与硅衬底16分离的导电浮动栅极28。包含在一对氧化物层之间的氮化硅(Si₃N₄)层108的电介质或ONO层32形成在所述浮动栅极28的顶部上，且控制栅极(图1中未展示)可形成在所述ONO及下伏浮动栅极28上方。

侧壁氧化物114可形成在浮动栅极28的侧表面或壁40上方，以抑制电压从浮动栅极28泄漏。取决于特定设计，侧壁氧化物114可形成延伸在ONO层32上方及/或延伸到邻近浮动栅极28的衬底的上表面上的连续氧化物层的部分。已使用不同技术来形成侧壁氧化物114，所述技术具有各种缺点。例如，形成侧壁氧化物的过程可导致在浮动栅极28下方非所要地生长氧化物(此可降低栅极氧化物42的有效面积)及/或在ONO电介质下面非所要地生长氧化物(例如，通过浮动栅极28的顶部表面的氧化)，借此有效地加厚ONO且减小单元的耦合电容。作为另一实例，用于形成侧壁氧化物的一些过程可产生侧壁氧化物的非均匀(例如，向外隆起)形状及/或可导致多晶硅控制栅极的尖锐隅角，此类一般都是非所要的。