[发明专利]半导体装置与制造半导体存储器装置的方法

说明书

本发明涉及一种半导体装置，其包含半导体基板，沿第一维度及沿正交于所述第一维度的第二维度在所述半导体基板上配置的多个存储单元，其中所述多个存储单元中的每一存储单元包含在所述半导体基板中的通道区域、在所述通道区域上的隧穿介电层，以及在所述隧穿介电层上的第一电极层。沿所述第一维度，所述多个存储单元中的每一存储单元的所述通道区域借由对应的第一气隙与所述多个存储单元中的邻近存储单元的所述通道区域分隔，每一第一气隙自所述半导体基板的上表面下方延伸直至电极间介电层。

技术领域

本发明涉及非易失性半导体存储器。

背景技术

一般而言，闪存经理解为包含可经电擦除及再编程的固态非易失性储存媒体的电子存储器。在闪存中，存储单元包含上面形成隧穿氧化物层与门电极的半导体通道区域。与典型金属氧化物半导体场效晶体管对比，闪存的栅电极可包含两个单独电极层(浮置栅极及控制栅极)，其借由层间氧化物区彼此分隔。为写入至存储单元，施加电压以使得储存在浮置栅极中的电荷变化。储存在浮置栅极中的电荷的变化改变存储单元的临界电压 V_T。

发明内容

一般而言，在一些方案中，本发明的目标物涵盖半导体装置，所述半导体装置包含：半导体基板；多个存储单元，其沿第一维度及沿正交于所述第一维度的第二维度配置在所述半导体基板上，其中所述多个存储单元中的每一存储单元包含在所述半导体基板中的通道区域、在所述通道区域上的隧穿介电层、在所述隧穿介电层上的第一电极层以及跨越所述多个存储单元中的每一存储单元沿第一维度连续延伸的电极间介电质，且其中沿第一维度，所述多个存储单元中的每一存储单元的通道区域借由对应的第一气隙与所述多个存储单元中的相邻存储单元的通道区域分隔，每一第一气隙自半导体基板的上表面下方延伸至电极间介电层，其中第一气隙自半导体基板的上表面下方延伸直至并超出隧穿介电层的上表面，并具有自电极间介电层的底部表面至半导体基板的上表面的约23纳米或更小的高度。

半导体装置的实施可包含以下特征中的一个或多个。举例而言，在一些实施中，在每一第一气隙处，电极间介电质的底部表面暴露于第一气隙，且其中所述多个存储单元中的每一存储单元进一步包含在电极间介电质上的第二电极层。在一些实施中，第二电极层包含在电极间介电质上的第一导电层及在第一导电层上的第二导电层，所述第二导电层包含硅化物，且第二导电层的厚度与第一导电层的厚度的比是在约2:1至约4:1之间。在一些实施中，第二电极层包含在电极间介电质上的第一导电层及在第一导电层上的第二导电层，第二导电层包含金属，且第二导电层的厚度与第一导电层的厚度的比是在约2:1至约2:3之间。

在一些实施中，半导体装置进一步包含跨越所述多个存储单元中的每一存储单元连续延伸的顶盖介电质，其中沿第二维度，所述多个存储单元中的每一存储单元的第一电极层、电极间介电质以及第二电极层借由对应的第二气隙与相邻存储单元分隔，每一第二气隙延伸至顶盖介电质中以形成在顶盖介电质中的明显凹陷区。第二电极层可包含在电极间介电质上的第一导电层及在第一导电层上的第二导电层，且第二导电层包含硅化物，其中每一第二气隙自与第二电极的上表面共面的平面延伸至顶盖介电质中的深度是在约8纳米与约12纳米之间。替代地，第二电极层可包含在电极间介电质上的第一导电层及在第一导电层上的第二导电层，且第二导电层包含金属，其中每一第二气隙自与第二电极的上表面共面的平面延伸至顶盖介电质中的深度是大于约8纳米。