[发明专利]非挥发性存储器结构及其制造方法

说明书

本发明公开一种非挥发性存储器结构及其制造方法，其中该非挥发性存储器结构的制造方法包括：在基底内形成瓶状沟槽，其中所述瓶状沟槽具有邻接所述基底表面的颈部与连接所述颈部的瓶身部，所述颈部的宽度小于所述瓶身部的宽度；进行第一离子注入制作工艺，以于所述瓶身部的底部的所述基底内形成源极区；在所述瓶状沟槽的内表面形成电荷存储层；在所述瓶状沟槽内形成瓶状栅极；以及进行第二离子注入制作工艺，以于所述颈部旁的所述基底内形成漏极区。

技术领域

本发明涉及一种存储器结构及其制造方法，且特别是涉及一种非挥发性存储器结构及其制造方法。

背景技术

由于非挥发性存储器(non-volatile memory)可进行多次数据的存入、读取与抹除等操作，且具有当电源供应中断时，所存储的数据不会消失、数据存取时间短以及低消耗功率等优点，所以已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种存储器。

然而，在存储器元件的集成度不断提升的情况下，短通道效应(short channeleffect)将严重影响元件的性能。因此，目前已研发3D存储器元件，以避免上述短通道效应。

但是，在制备3D存储器元件的过程中，容易在离子注入制作工艺期间在通道部分注入不必要的离子，进而导致通道的污染(contamination)，而影响后续形成的半导体元件的效能。

发明内容

本发明提供一种非挥发性存储器结构及其制造方法，其可在避免短通道效应发生的同时避免通道污染并获得较高的耦合比(coupling ratio)，进而提升存储器元件的性能。

本发明的非挥发性存储器结构的制造方法，包括于基底内形成瓶状沟槽，其中瓶状沟槽具有邻接基底表面的颈部与连接颈部的瓶身部，颈部的宽度小于瓶身部的宽度，然后进行第一离子注入制作工艺，以于瓶身部的底部的基底内形成源极区，并于瓶状沟槽的内表面形成电荷存储层、在瓶状沟槽内形成瓶状栅极以及进行第二离子注入制作工艺，以于颈部旁的基底内形成漏极区。

在本发明的一实施例中，形成上述瓶状沟槽的步骤包括于基底内形成颈部沟槽，再于颈部沟槽的侧壁形成间隙壁(spacer)，并各向异性蚀刻颈部沟槽内的基底，以形成深沟槽，再利用各向同性蚀刻深沟槽内的基底，以形成瓶身部沟槽，之后移除间隙壁。

在本发明的一实施例中，上述的第一离子注入制作工艺与第二离子注入制作工艺包括N型离子注入制作工艺。

在本发明的一实施例中，形成上述电荷存储层的步骤包括先于瓶状沟槽的内表面共形地形成第一氧化层、在第一氧化层的表面形成氮化硅层，再于氮化硅层的表面形成第二氧化层。

在本发明的一实施例中，形成上述瓶状栅极的步骤包括于基底上全面地沉积导体材料，并填入瓶状沟槽内，再进行平坦化制作工艺，以去除瓶状沟槽外的导体材料。

在本发明的一实施例中，上述的电荷存储层还可形成于基底的表面，且进行上述平坦化制作工艺时，电荷存储层可作为停止层(stop layer)。

在本发明的一实施例中，在上述平坦化制作工艺之后还可包括移除瓶状沟槽以外的电荷存储层。

在本发明的一实施例中，上述的颈部的宽度与上述瓶身部的宽度相差10nm以上。

本发明的非挥发性存储器结构，包括：基底、瓶状栅极、至少一源极区、至少一漏极区与电荷存储层。瓶状栅极设置于基底内，其中瓶状栅极具有邻接基底表面的颈部与连接颈部的瓶身部，颈部的宽度小于瓶身部的宽度。源极区位于瓶身部的底部的基底内，漏极区则位于颈部旁的基底内。电荷存储层是位于瓶状栅极与基底之间。

在本发明的另一实施例中，上述的颈部的宽度小于瓶身部的宽度10nm以上。

在本发明的另一实施例中，上述的电荷存储层包括氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层。