[发明专利]闪存存储单元及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件的制造领域，涉及一种闪存存储单元及其制备方法。

背景技术

闪存存储器（Flash Memory，简称闪存）是一种发展很快的非挥发性半导体存储器，是一种可编程擦除、非易失性存储元件，既具有半导体存储器读取速度快、存储容量大的优点，又克服了切断电源便损失所存数据的缺陷，已成为业界研究的主流之一。闪存存储器已被应用在数以千计的产品之中，包括移动电话、笔记本电脑、掌上电脑和U盘等移动设备、以及网络路由器和舱内录音机这样的工业产品中。研制低功耗、具有高可靠性和能够快速存储的闪存存储器单元是闪存技术发展的重要推动力。

典型的闪存存储器主要是由浮栅（Floating Gate）与控制栅（Control Gate）所构成，控制栅设置于浮栅之上且二者之间以阻挡氧化层相隔，同时浮栅与衬底之间以隧穿氧化层（Tunnel Oxide）相隔。

目前市场上流行的闪存阵列主要以NOR（或非门）型阵列结构和NAND（与非门）型阵列结构为主流，其中，NOR闪存存储器（NOR Flash）在存储格式和读写方式上都与常用的内存相近，支持随机读写，具有较高的速度。

请参阅图1至图4，现有技术中制备闪存存储单元时，首先，如图1的S101及图2所示，对半导体衬底301制备浅沟槽隔离302以隔离出有源区3011，其中，所述有源区3011表面自下而上依次形成有隧穿氧化层303、浮栅304及氮化硅硬掩膜305，且所述隔离结构302表面与所述浮栅304上的氮化硅硬掩膜305表面在同一平面上；而后，如图1的S102及图3所示，去除部分所述隔离结构302直至暴露所述浮栅304，之后去除所述第一硬掩膜305；然后，如图1的S103及图4所示，在步骤S102获得的结构表面形成阻挡氧化层306及控制栅307。

半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着半导体技术的不断进步，提升产品内部元件集成度的同时，要求闪存存储器单元的尺寸越来越小，同时，随着器件的功能不断强大，半导体制造难度也与日俱增。

如何在小尺寸（0.13um或者以下）条件下保证稳定的闪存存储功能（擦写速度）和高可靠性成为了闪存存储器技术发展的前沿。其中，浮栅是最重要的部分，研究浮栅的特性是研究这类闪存存储器的核心。同时，栅的耦合系数（gate coupling ratio）研究或者说浮栅耦合电位的研究是最重要的环节，因为浮栅耦合电压决定了写入和擦除的能力和效率。

在现有技术中，如图4所示，闪存存储器存储单元的浮栅和控制栅的接触面积受到一定局限，从而影响栅的耦合系数的增加，导致较低的存储单元的额定漏电流（Drian current rating）和较低的闪存存储器的擦除速度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种闪存存储单元及其制备方法，用于解决现有技术中闪存存储器存储单元的浮栅和控制栅的接触面积受到一定局限影响栅耦合系数的增加从而导致较低的存储单元的额定漏电流和较低的闪存存储器的擦除速度的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种闪存存储单元的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

1）提供一自下而上依次形成有隧穿氧化材料层、浮栅材料层、第一硬掩膜、第二硬掩膜及光刻胶的半导体衬底，去除部分所述光刻胶直至暴露所述第二硬掩膜，以形成包括至少一个条状结构的光刻胶；

2）以所述光刻胶为阻挡层，依次刻蚀所述第二硬掩膜及第一硬掩膜，而后去除所述第二硬掩膜，以形成包括至少一个条状结构的第一硬掩膜；

3）在所述条状结构的第一硬掩膜两侧形成侧墙结构，而后去除所述第一硬掩膜并保留所述侧墙结构，以使所述浮栅材料层上形成有偶数个侧墙结构；

4）以所述侧墙结构为阻挡层刻蚀部分所述浮栅材料层至第一深度，而后去除所述侧墙结构，以形成具有偶数个凸起结构的浮栅材料层；

5）在所述浮栅材料层上自下而上依次形成第一硬掩膜及光刻胶，制备隔离结构将所述半导体衬底隔离出有源区，去除部分所述隔离结构直至暴露具有偶数个凸起结构的浮栅，而后去除所述第一硬掩膜，其中，所述有源区表面自下而上依次形成有隧穿氧化层、具有偶数个凸起结构的浮栅及第一硬掩膜；

6）在所述步骤5）获得的结构表面形成阻挡氧化层及控制栅。

可选地，当所述条状结构的光刻胶大于等于两个时，所述条状结构的宽度与条状结构的间距相等，且各该条状结构的宽度相等。

可选地，所述条状结构的横截面至少包括矩形。