[发明专利]在专用沟槽中具有浮栅的非易失性存储器单元

说明书

本发明题为“在专用沟槽中具有浮栅的非易失性存储器单元”。本发明提供了一对存储器单元，所述存储器单元包括：形成于半导体衬底的上表面中的间隔开的第一沟槽和第二沟槽，以及设置在所述第一沟槽和所述第二沟槽中的第一浮栅和第二浮栅。第一字线栅和第二字线栅分别设置在所述上表面的与所述第一浮栅和所述第二浮栅相邻的部分上方并与所述部分绝缘。源极区在所述衬底中横向地形成在所述第一浮栅和所述第二浮栅之间。第一沟道区和第二沟道区分别在所述第一沟槽和所述第二沟槽下方、分别沿着所述第一沟槽和所述第二沟槽的侧壁以及分别沿着所述上表面的设置在所述第一字线栅和所述第二字线栅下方的部分从所述源极区延伸。所述第一沟槽和所述第二沟槽分别仅包含所述第一浮栅和所述第二浮栅以及绝缘材料。

技术领域

本发明涉及非易失性存储器设备。

背景技术

目前，在半导体衬底的平坦表面上形成的非易失性存储器设备是众所周知的。参见例如美国专利5,029,130、6,747,310、6,855,980、7,315,056、7,868,375以及8,711,636。这些专利中的每一个专利都公开了一种分栅非易失性存储器单元，其中源极区和漏极区形成在衬底的表面处，使得在源极区和漏极区之间延伸的沟道区沿着衬底的表面延伸。沟道区的导电性由浮栅和设置在衬底的沟道区上方并与之绝缘的第二栅极(例如，字线栅)控制。

为了增加可在衬底表面的给定区域中形成的存储器单元的数量，可在衬底的表面中形成沟槽，其中一对存储器单元形成于沟槽的内部。参见例如美国专利6,952,034、7,151,021以及8,148,768。利用这些构型，源极区形成于沟槽下方，由此沟道区沿着沟槽的侧壁和衬底的表面延伸(即沟道区不是呈直线的)。通过在每个沟槽中掩埋一对浮栅，减小了作为衬底表面区域空间的函数的存储器单元的整体尺寸。而且，通过在每个沟槽中掩埋两个浮栅，共享每个沟槽的存储器单元对也意味着每对存储器单元占据的表面区域空间减小。

需要进一步减小作为衬底表面区域空间的函数的存储器单元对的尺寸，以使得可在衬底的任何给定的表面区域单元中形成更多的存储器单元。

发明内容

上述问题和需求是通过一对存储器单元来解决的，该存储器单元包括：具有上表面的半导体衬底；形成于上表面中并彼此间隔开的第一沟槽和第二沟槽；设置在第一沟槽中并且与衬底绝缘的导电材料的第一浮栅；设置在第二沟槽中并且与衬底绝缘的导电材料的第二浮栅；具有延伸到上表面中的第一部分的导电材料的擦除栅，并且该擦除栅横向地设置在第一浮栅和第二浮栅之间并与第一浮栅和第二浮栅绝缘；设置在上表面的与第一浮栅相邻的部分上方并与之绝缘的导电材料的第一字线栅；设置在上表面的与第二浮栅相邻的部分上方并与之绝缘的导电材料的第二字线栅；在衬底中横向地形成的源极区，该源极区介于第一浮栅和第二浮栅之间并且垂直地位于擦除栅的第一部分的下方；形成于上表面的与第一字线栅相邻的部分中的第一漏极区以及形成于上表面的与第二字线栅相邻的部分中的第二漏极区。衬底的第一沟道区从源极区延伸到第一漏极区，包括至少在第一沟槽下方延伸，沿着第一沟槽的侧壁延伸以及沿着设置在第一字线栅下方的上表面的一部分延伸。衬底的第二沟道区从源极区延伸到第二漏极区，包括至少在第二沟槽下方延伸，沿着第二沟槽的侧壁延伸以及沿着设置在第二字线栅下方的上表面的一部分延伸。

一对存储器单元包括：具有上表面的半导体衬底；形成于上表面中并彼此间隔开的第一沟槽和第二沟槽；设置在第一沟槽中并且与衬底绝缘的导电材料的第一浮栅；设置在第二沟槽中并且与衬底绝缘的导电材料的第二浮栅；设置在上表面的与第一浮栅相邻的部分上方并与之绝缘的导电材料的第一字线栅；设置在上表面的与第二浮栅相邻的部分上方并与之绝缘的导电材料的第二字线栅；在衬底中横向地形成的源极区，该源极区介于第一浮栅和第二浮栅之间；形成于上表面的与第一字线栅相邻的部分中的第一漏极区以及形成于上表面的与第二字线栅相邻的部分中的第二漏极区。衬底的第一沟道区从源极区延伸到第一漏极区，包括至少在第一沟槽下方延伸，沿着第一沟槽的侧壁延伸以及沿着设置在第一字线栅下方的上表面的一部分延伸。衬底的第二沟道区从源极区延伸到第二漏极区，包括至少在第二沟槽下方延伸，沿着第二沟槽的侧壁延伸以及沿着设置在第二字线栅下方的上表面的一部分延伸。