[发明专利]具有硅金属浮动栅极的分裂栅非易失性闪存单元及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有选择栅极、硅金属浮动栅极、控制栅极和擦除栅极的非易失性闪存单元，所述擦除栅极具有与浮动栅极在一起的悬垂。

背景技术

具有选择栅极、浮动栅极、控制栅极和擦除栅极的分裂栅非易失性闪存单元是本领域中已知的。参见例如美国专利6,747,310和7,868,375。具有在浮动栅极上面的悬垂的擦除栅极也是本领域中已知的。参见例如美国专利5,242,848。所有这三篇专利均以引用方式全文并入本文中。

为了增加性能，浮动栅极可掺杂有杂质。例如，增加浮动栅极上的掺杂程度可增加存储器单元的擦除速度。然而，增加掺杂也存在缺点。例如，来自高度掺杂浮动栅极的掺杂物的外扩散可降低围绕浮动栅极的介电材料的质量。较高的掺杂程度还可能导致氧化处理期间浮动栅极尖端的钝化。

因此，本发明的目的之一是在不依赖于浮动栅极中高掺杂程度的情况下提高这样的存储器单元的擦除效率。

发明内容

上述目的用一种非易失性存储器单元实现，该非易失性存储器单元包括：第一导电类型的衬底，所述衬底具有第二导电类型的第一区域、与第一区域间隔开的第二导电类型的第二区域，在所述第一区域和所述第二区域之间形成沟道区；选择栅极，所述选择栅极与沟道区的第一部分绝缘并且设置在所述第一部分上面，所述第一部分与第一区域相邻；浮动栅极，所述浮动栅极与沟道区的第二部分绝缘并且设置在所述第二部分上面，所述第二部分与第二区域相邻；与浮动栅极接触地形成的金属材料；控制栅极，所述控制栅极与浮动栅极绝缘并且设置在其上面；以及擦除栅极，所述擦除栅极包括第一部分和第二部分。第一部分与第二区域绝缘并且设置在其上面，而且与浮动栅极绝缘并且与其横向相邻设置。第二部分与控制栅极绝缘并且与其横向相邻，而且部分地在浮动栅极上面延伸并且与其纵向重叠。

一种形成非易失性存储器单元的方法包括：在第一导电类型的衬底中形成间隔开的第二导电类型的第一区域和第二区域，将沟道区限定在所述第一区域和所述第二区域之间；形成与沟道区的第一部分绝缘并且设置在所述第一部分上面的选择栅极，所述第一部分与第一区域相邻；形成与沟道区的第二部分绝缘并且设置在所述第二部分上面的浮动栅极，所述第二部分与第二区域相邻；形成与浮动栅极接触的金属材料；形成与浮动栅极绝缘并且设置在其上面的控制栅极；以及形成包括第一部分和第二部分的擦除栅极。第一部分与第二区域绝缘并且设置在其上面，而且与浮动栅极绝缘并且与其横向相邻设置。第二部分与控制栅极绝缘并且与其横向相邻，而且部分地在浮动栅极上面延伸并且与其纵向重叠。

附图说明

图1是本发明的改善的非易失性存储器单元的剖视图。

图2A-图2C和图3A-图3J是制造本发明的存储器单元的一个实施例的工艺的剖视图。

图4是本发明的存储器单元的替代实施例的剖视图。

图5是本发明的存储器单元的第二替代实施例的剖视图。

图6是本发明的存储器单元的第三替代实施例的剖视图。

具体实施方式

参见图1，示出了本发明的改善的非易失性存储器单元10的剖视图。存储器单元10被制作于P导电类型的基本上单晶的衬底12（诸如单晶硅）中。在衬底12内为第二导电类型的第一区域14。如果第一导电类型为P，则第二导电类型为N。与第一区域间隔开的是第二导电类型的第二区域16。在第一区域14和第二区域16之间的是沟道区18，该沟道区提供第一区域14和第二区域16之间的电荷传导。