[发明专利]非易失性存储器结构及其形成方法

权利要求书

1.一种非易失性存储器结构的形成方法，所述方法包括：

提供包括表面区域的半导体衬底；

形成覆盖所述表面区域的栅极电介质层；

形成覆盖所述栅极电介质层的多晶硅栅极结构；

在所述多晶硅栅极结构的下面的部分栅极电介质层中形成底切区域；

将所述多晶硅栅极结构置于氧化环境，形成第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述多晶硅栅极结构的外围；

形成覆盖所述多晶硅栅极结构并填充所述底切区域的氧化铝材料，所述氧化铝材料包括夹在第一氧化铝层和第二氧化铝层之间的纳米晶硅材料；

使所述氧化铝材料经受选择性蚀刻工艺，在所述底切区域的一部分中的嵌入区域中保留氧化铝材料；以及

形成侧壁结构，所述侧壁结构覆盖所述多晶硅栅极结构的侧面区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过沉积覆盖所述多晶硅栅极结构的介质层并接着通过选择性蚀刻工艺来形成所述侧壁结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体衬底是P型硅晶片。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述底切区域是使用自限制蚀刻工艺而形成的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述底切区域是空区域。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米晶硅具有外表面，所述外表面能够积累电荷。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化铝材料是高k电介质材料。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化铝层和所述第二氧化铝层是使用原子层沉积而形成的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一氧化铝层和所述第二氧化铝层每个都具有大约1∶1.3至大约1∶1.7的铝比氧的比例。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述嵌入区域提供双侧的比特结构。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米晶硅材料的厚度为大约2nm至大约4nm。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化铝材料的特征在于第一厚度，所述第一厚度受所述栅极电介质层的厚度控制。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述半导体衬底的表面区域附近形成有源区域。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述有源区域是通过注入工艺形成的，该注入工艺使用N型砷作为掺杂物质，使用多晶硅栅极结构、包括所述侧壁作为掩模。

15.一种非易失性存储器结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底含有表面区域；位于表面区域上的栅极电介质层；位于栅极电介质层上的多晶硅栅极结构；在所述多晶硅栅极结构的下面的部分栅极电介质层中形成有底切区域；第一氧化硅层，覆盖所述多晶硅栅极结构的外围；氧化铝材料，位于部分底切区域中，所述氧化铝材料包括夹在第一氧化铝层和第二氧化铝层之间的纳米晶硅材料；侧壁结构，覆盖所述多晶硅栅极结构的侧面区域。

16.根据权利要求15所述的结构，其中，所述底切区域是空区域。

17.根据权利要求15所述的结构，其中，所述纳米晶硅具有外表面，所述外表面能够积累电荷。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述纳米晶硅材料的厚度为大约2nm至大约4nm。

19.根据权利要求15所述的结构，其中，所述氧化铝材料是高k电介质材料。