专利名称：共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路制造器件，尤其涉及一种共享字线的侧墙型栅电 极闪存单元结构；此外，本发明还涉及上述共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构的制作 方法。
背景技术：
当前工业界主流的闪存器件存储介质分为两种一种是以多晶硅(Poly-Si)作为 电荷存储介质的浮栅器件(Floating Gate FLASH);另一种是以氮化硅(SiN)作为电荷存 储介质的器件(S0N0S FLASH)。 S0N0S闪存器件(以氮化硅作为电荷存储介质的器件)，作为目前主流的闪存类型 之一，因为具备良好的灯比例縮小特性和抗辐照特性，一直是研究机构和工业界研究的热 点。 一些高密度存储的结构也被提出。例如，SONOS器件的单元镜像存储(Mirror-Bit)，就 实现了一个Cell(单元)两位状态。但是，随着栅长的縮短，单元镜像存储(Mirror-Bit) 会出现所谓的位结合(Bit-Merge)现象，无法区分出两个位的状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，这 种结构在实现高密度存储的同时，也不会产生位结合的现象。为此，本发明还提供上述共享 字线的侧墙型栅电极闪存单元结构的制作方法。 为解决上述技术问题，本发明提供一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构， 采用侧墙型栅电极结构，两边侧墙型栅电极共享字线电极，该字线电极与P型阱之间设有 栅氧化层；该侧墙型栅电极与字线电极和P型阱之间设有ONO三明治层，字线电极与侧墙型 栅电极之间的0N0三明治层由内至外依次包括隧穿氧化层、氮化硅层、HTO(高温热氧化) 层；该侧墙型栅电极与P型阱之间的0N0三明治层由下至上依次包括隧穿氧化层、氮化硅 层、HT0(高温热氧化)层。 所述栅氧化层的厚度为50-200埃；所述字线电极多晶硅厚度为1000-2000埃；所 述0N0三明治层厚度为100-300埃；所述侧墙型栅电极多晶硅厚度为1000-3000埃。
本发明还提供一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构的制作方法，包括如下 步骤 第一步，字线电极光刻和刻蚀先制备栅氧化层，然后淀积多晶硅，再制作出选择 栅的图形，之后进行离子注入，使选择栅两侧的沟道区形成耗尽层； 第二步，0N0三明治层淀积首先是热氧化的方法生长隧穿氧化层，然后是化学汽 相淀积的方法淀积氮化硅层，最后是高温热氧化层淀积；
第三步，侧墙栅电极多晶硅淀积； 第四步，侧墙栅电极多晶硅刻蚀，形成侧墙型栅电极结构； 第五步，源漏自对准注入，这步注入实现源漏自对准掺杂的同时，也对字线多晶硅
3和侧墙型多晶硅栅掺杂。 第三步采用低压化学汽相淀积的方法，在0N0三明治层上淀积多晶硅。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明采用侧墙型栅电极结构，两边 侧墙型栅电极共享字线电极，实现了两位存储。共享字线的侧墙型栅电极闪存单元的等效 电路为两个S0N0S闪存单元和一个普通场效应选择管串联(如图3)。共享字线结构在实现 字线选中功能的同时，也对左右两侧存储单元进行物理隔离，而不会产生位结合的问题。一 个存储单元结构可以实现左右两位存储，从而提高存储密度。
图1是本发明共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构示意图；
图2是本发明共享字线的侧墙型栅电极闪存单元的制作工艺流程图；
图3是本发明共享字线的侧墙型栅电极闪存单元的等效电路图；
图4是本发明侧墙型栅电极结构闪存单元的写入和擦除机理示意图；
图5是本发明侧墙型栅电极接触孔的引出版图。 在图1到图5中，1为P型掺杂阱，2为栅氧化层，3为字线电极，4为隧穿氧化层， 5为氮化硅层，6为HTO(高温热氧化)层，7为侧墙型栅电极，8为光阻，9为接触孔，10为字 线电极到侧墙型栅电极的距离，11为0N0三明治层，12为硅衬底有源区。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。 如图1所示，本发明提供一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，采用侧墙 型栅电极结构，两边侧墙型栅电极7共享字线电极3，该字线电极3与P型掺杂阱1之间设 有栅氧化层2 ;该侧墙型栅电极7与字线电极3和P型掺杂阱1之间设有0N0三明治层，字 线电极3与侧墙型栅电极7之间的0N0三明治层由内至外依次包括隧穿氧化层4、氮化硅 层5、HT0(高温热氧化)层6 ;该侧墙型栅电极7与P型掺杂阱1之间的0N0三明治层由下 至上依次包括隧穿氧化层4、氮化硅层5、HT0(高温热氧化)层6。其主要结构参数为栅 氧化层2的厚度控制在50-200埃；字线电极3多晶硅厚度为1000-2000埃；0N0三明治层 厚度为100-300埃；侧墙型栅电极7多晶硅厚度为1000-3000埃。上述结构参数需根据相 应的控制和产能进行优化调整。通过上述共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，实现了 两位存储，从而提高存储密度。 如图2所示，本发明的主要工艺流程包括
第一步，如图2 (a)所示，字线电极3光刻和刻蚀。这步工艺先采用常规的热氧化方
法制备栅氧化层(G0X)2，厚度控制在50到200埃，然后在栅氧化层2上淀积多晶硅(P0LY)，
再采用常规的旋涂方法在多晶硅层上涂布光阻8，然后曝光显影，再刻蚀形成共享字线电极
3的图形，之后进行离子注入，使选择栅(字线电极3)两侧的沟道区形成耗尽层。 第二步，如图2(b)所示，0N0三明治层淀积。这步淀积分为3个步骤首先是热氧
化的方法生长隧穿氧化层4，然后是化学汽相淀积的方法淀积氮化硅层5，最后是高温热氧
化层(HT0)6淀积。 第三步，如图2(c)所示，侧墙栅电极多晶硅淀积。这步淀积采用低压化学汽相淀积的方法，多晶硅层覆盖在整个结构表面(即在0N0三明治层上淀积多晶硅)。 第四步，如图2(d)所示，侧墙栅电极多晶硅刻蚀。这步刻蚀会形成侧墙型栅电极
结构7。 第五步，如图2(e)所示，源漏自对准注入。这步注入实现源漏自对准掺杂的同时， 也对字线电极3和侧墙型栅电极7掺杂。 如图3所示，共享字线的侧墙型栅电极闪存单元的等效电路为两个S0N0S闪存单 元和一个普通场效应选择管串联。共享字线结构在实现字线选中功能的同时，也对左右两 侧存储单元左位和右位进行物理隔离，而不会产生位结合的问题。 一个存储单元结构可以 实现左右两位存储，从而提高存储密度。 本发明实现的侧墙型栅电极结构闪存单元的写入和擦除采用FN隧穿机理，通过P 型阱和侧墙型栅电极之间不同的电压偏置来实现，具体参看图4。在图4中，Vg为共享字线 电压，Vgl为左位侧墙型栅电压，Vgr为右位侧墙型栅电压，Vs为源极电压，Vd为漏极电压， Vpw为P型阱电压。当我们希望对右位进行写入时，需要在Vgr端加正电压(如5 10伏 特)，Vpw加0伏特，那么在右位端P型阱中的电子就会通过FN隧穿进入氮化硅层，从而完 成写入操作。同理，当我们希望对右位进行擦除时，需要在Vgr端加负电压(如-5 10伏 特)，Vpw加0伏特，那么在右位端氮化硅层中的电子就会通过FN隧穿进入P型阱中，从而 完成擦除操作。 如图5所示，侧墙型栅电极7很难通过接触孔(contact)9直接引出，为了解决这 个问题，在侧墙型栅电极7上新增加了一层侧墙型栅电极膜，来保证接触孔9引出部位的侧 墙型栅电极7不被干法刻蚀掉。工艺上还需要控制侧墙型栅电极膜到字线电极3的距离 10，以防止侧墙型栅电极7在刻蚀时不被刻断(例如，将距离10控制在50nm)。
权利要求
一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，其特征在于，采用侧墙型栅电极结构，两边侧墙型栅电极共享字线电极，该字线电极与P型阱之间设有栅氧化层；该侧墙型栅电极与字线电极和P型阱之间设有ONO三明治层，字线电极与侧墙型栅电极之间的ONO三明治层由内至外依次包括隧穿氧化层、氮化硅层、高温热氧化层；该侧墙型栅电极与P型阱之间的ONO三明治层由下至上依次包括隧穿氧化层、氮化硅层、高温热氧化层。
2. 根据权利要求1所述的共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，其特征在于，所述 栅氧化层的厚度为50-200埃；所述字线电极多晶硅厚度为1000-2000埃；所述0N0三明治 层厚度为100-300埃；所述侧墙型栅电极多晶硅厚度为1000-3000埃。
3. —种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤第一步，字线电极光刻和刻蚀先制备栅氧化层，然后淀积多晶硅，再制作出选择栅的 图形，之后进行离子注入，使选择栅两侧的沟道区形成耗尽层；第二步，0N0三明治层淀积首先是热氧化的方法生长隧穿氧化层，然后是化学汽相淀 积的方法淀积氮化硅层，最后是高温热氧化层淀积；第三步，侧墙栅电极多晶硅淀积；第四步，侧墙栅电极多晶硅刻蚀，形成侧墙型栅电极结构；第五步，源漏自对准注入，这步注入实现源漏自对准掺杂的同时，也对字线多晶硅和侧 墙型多晶硅栅掺杂。
4. 根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，第三步采用低压化学汽相淀积的方 法，在0N0三明治层上淀积多晶硅。
全文摘要
本发明公开了一种共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，采用侧墙型栅电极结构，两边侧墙型栅电极共享字线电极，该字线电极与P型阱之间设有栅氧化层；该侧墙型栅电极与字线电极和P型阱之间设有ONO三明治层，字线电极与侧墙型栅电极之间的ONO三明治层由内至外依次包括隧穿氧化层、氮化硅层、HTO层；该侧墙型栅电极与P型阱之间的ONO三明治层由下至上依次包括隧穿氧化层、氮化硅层、HTO层。此外，本发明还公开了上述共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构的制作方法。通过上述共享字线的侧墙型栅电极闪存单元结构，本发明实现了两位存储，从而提高存储密度。
文档编号H01L21/8247GK101740575SQ20081004402
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者林钢 申请人:上海华虹Nec电子有限公司