[发明专利]存储器装置及其制造方法和操作方法

说明书

技术领域

本发明大体上是关于非易失性存储器(non-volatile memory)装置， 且更特定言之，是关于反T型浮置栅极(floating gate)存储器以及其制造 方法。

背景技术

非易失性存储器装置已随电子应用的进步而极为迅速的发展，诸如存 储卡(memory card)、携带型电子装置、手机、MP3播放器、数字相机以 及摄影机，以及其它消费型电子设备。对低成本、功率消耗以及高效能的 应用需求正推动存储器设计发展至不同架构。浮置栅极结构继续在非易失 性存储器技术中占主导地位。此类结构通常将多晶硅浮置栅极用作储存节 点且以各种存储器阵列排列以达成诸如NAND闪存(flash memory)以及 NOR闪存的架构。为了程序化以及擦除存储器单元(memory cell)，将隧 穿方法用以将电荷载流子(charge carrier)(也即，电子或空穴)置于浮置 栅极中。

浮置栅极晶体管通常并入于非易失性存储器装置中，诸如快闪、 EPROM以及EEPROM存储器装置。举例而言，浮置栅极MOSFETs通常 用于非易失性存储器中。浮置栅极MOSFET由MOSFET以及用以将控制 电压耦合至浮置栅极的一或多个电容器组成。浮置栅极为由SiO₂包围的多 晶硅栅极。浮置栅极可储存电荷，因为其完全由高质量绝缘体包围。可(例 如)通过将电压施加于源极、漏极以及控制栅极端子上而修改浮置栅极上 的电荷，以实现福勒-诺德汉隧穿(Fowler-Nordheim tunneling)以及热载 流子注入(hot carrier injection)。为了最大化此类型的储存器的效率，需 要浮置栅极存储器装置具有高耦合比率。

发明内容

有鉴于此，根据本发明的一实施例，揭露一种包括多个存储器单元的 存储器装置，每一存储器单元包括具有为反T型、U型、梯形形状以及双 反T型中任一个的横截面的浮置栅极。

根据本发明的另一实施例，揭露一种形成非易失性存储器装置的方 法。提供诸如裸硅(bare silicon)的衬底且将隧穿层(tunnel layer)形成 于衬底上。将诸如多晶硅的数据储存层(data storage layer)形成于隧穿层 上。移除数据储存层的部分以使得数据储存层的横截面形成多个储存结 构。储存结构中的每一个具有顶部部分以及底部部分且顶部部分比底部部 分狭窄。将绝缘体层(insulator layer)形成于数据储存层上，且将导线 (conductive line)形成于绝缘体层上。并且，其中数据储存层包括导电层。

根据本发明的另一实施例，揭露一种形成非易失性存储器装置的方 法。提供诸如裸硅的衬底。形成隧穿层、数据储存层以及多个沟道。隧穿 层位于衬底上，数据储存层位于隧穿层上，且沟道延伸至衬底中以将衬底 分成多个区域。用介电材料(dielectric material)填充沟道以形成具有侧壁 的多个经填充的沟道结构。数据储存层的区域中的每一个由两个邻近侧壁 定界。移除数据储存层的区域的部分以使得数据储存层的区域的横截面形 成反T型。将绝缘体层形成于数据储存层上，且将导线形成于绝缘体上。 并且，其中数据储存层包括导电层。

根据本发明的另一实施例，揭露一种形成存储器装置的方法。将隧穿 层形成于衬底中，且将存储单元形成于隧穿层上。存储单元具有为反T型、 梯形形状以及双反T型中任一个的横截面。并且，存储单元包括浮置栅极。

根据本发明的另一实施例，揭露一种存储器装置的操作方法，所述存 储器装置具有具非矩形横截面的存储器单元。将数据位储存于存储器单元 中且存储器单元由控制栅极控制。所揭露的方法包括通过将电压施加于控 制栅极而对储存于存储器单元中的数据位执行程序化、擦除或读取操作中 的至少一个。其中存储器单元中包括浮置栅极，且浮置栅极具有非矩形横 截面。

附图说明

图1是说明现有浮置栅极晶体管。

图2是说明根据本发明的一实施例的包括反T型浮置栅极的具有增加 的耦合比率的非易失性存储器装置结构。

图3是说明根据本发明的一实施例的用于形成具有反T型浮置栅极的 非易失性存储器装置的方法的流程图。

图4A至图4D是说明根据本发明的一实施例的用于形成具有反T型 浮置栅极的非易失性存储器装置的方法。