TW560012B - Self aligned method of forming a semiconductor memory array of floating gate memory cells with horizontally oriented edges, and a memory array made thereby - Google Patents

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560012 A7 -------«Jl___ 五、發明説明（1 ) 本發明係有關一種形成一浮動閘極記憶胞元之半導 體記憶陣列的自行對準方法。本發明亦有關一種上述類型 之浮動閘極記憶胞元的半導體記憶陣列。 使用一浮動閘極來儲存電荷的非揮發性半導體記憶 胞元，和設在一半導體基材上之該等非揮發性記憶胞元的 記憶體陣列，於該領域中係已公知。典型地，該等浮動閘 極記憶胞元係可為分裂閘式，或堆疊閘式。 製造半導體浮動閘極記憶胞元陣列所需面對之一問 題，係，各種構件例如源極、汲極、控制閘、浮動閘等之 對準。由於半導體製程減少，及縮小最小的光蝕刻結構等 之設計規則的整合，對精確對準的需求乃變得更為重要。 各種構件的對準亦會決定該等半導體產品的製造良率。 自行對準在該領域中亦為公知的技術。自行對準係指 在一或多種材料的一或多個製程步驟中，各構件自動地互 相對準的行為。因此，本發明乃使用自行對準的技術來完 成浮動閘極記憶胞元式之半導體記憶陣列的製造。 為儘量增加在單一晶圓上之記憶胞元的數目，故對縮 小記憶胞元陣列的尺寸乃有一定的需要。習知皆會成對地 來製造記憶胞元，其各對係共用一源極區，且相鄰的胞元 對亦會共用一共同源極區，而來縮小該記憶胞元陣列的尺 寸。但是，該陣列有一大片的面積典型係被留供位元線連 接於汲極區。該位元線區域時常會被記憶胞元對之間的接 觸開孔，及字線間隔（此極有賴光刻術等級、接觸對準度及 接觸整體性而定）的接觸體所占用。此外，有大量的空間會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210X297公楚） 4 IT — 111— I I I r % * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 、-口 560012 A7 ---—______B7 _ 五、發明説明（2 ) 被留供子線電晶體之用，其尺寸大小係由光餘刻等級及接 面規袼來決定。 本發明所解決之另一問題係該記憶胞元的抹除功 旎。第1圖所示為一習知的非揮發性記憶胞元設計，其包含 有一浮動閘極1設在一半導體基材2上並與之絕緣，而該基 材具有源極和汲極區314。一控制閘5具有一第一部份側向 地鄰接於該浮動閘極丨，及一第二部份垂直疊設在該浮動閘 極1之上方。該浮動閘極1包含一尖縮的銳緣6向上朝該控制 閘的第二部份突伸。該銳緣6會朝控制閘5的疊設部份突 伸，而可加強用來抹除該記憶胞元的福勒一諾德海姆 (F〇wler-Nordheim)穿隧作用。當該胞元的尺寸被縮減時， 在控制閘5與浮動閘極1之間至少仍須保持一些重疊部份， 俾使該向上突伸的銳緣可被供用於抹除功能。由於在該控 制閘5及浮動閘極1之間的重疊電容有限，故該胞元設計會 在抹除麵合比中受到一些尺寸的限制。 故有需要一種非揮發性的浮動閘式記憶胞元陣列，其 乃能充分縮小胞元尺寸而不會損及該記憶胞元的抹除耦合 比者。 本發明係藉一種製造縮小尺寸之記憶胞元的自動對 準方法，及僅量減少位元線接點和字線電晶體所需的空 間’並消除控制閘與浮動閘極之間垂向重疊的需要，以及 據此所製成之一記憶胞元陣列，而來解決前述的問題。 本發明係為一可程式化及可抹除之記憶元件陣列，乃 包含一第一種導電性之半導體材料的基材，及設在該基材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 、可— 560012 A7 ____B7_ 五、發明説明（3 ) 上之間隔分開的隔離區專互相平行而沿一第'方向延伸， 並有一主動區介設於每一對相鄰的隔離區之間。每一主動 區皆包含有多數的記憶胞元，該各記憶胞元係包含間隔分 開的第一和第二區等設於該基材中而具有第二種導電性， 並有一基材之通道區形成於其間；有一導電的浮動閘極絕 緣地覆設在該通道區的至少一部份上，而該浮動閘極含有 一水平定向的邊緣會由其一側邊伸出；及一導電的控制閘 至少有一部份會側向地鄰接並絕緣於該水平定向邊緣。 本發明之另一態樣係為一製造半導體記憶胞元陣列 的方法，乃包含以下步驟··在具有第一種導電性的基材上 製成間隔分開的隔離區等，它們會互相平行而沿一第一方 向延伸，並有一主動區介設於各對相鄰的隔離區之間；在 該半導體基材中製成多數間隔分開而具有第二種導電性的 第一和第二區等，且在該基材主動區中會有多數的通道區 被形成延伸於一第一區與一第二區之間；製成多數導電材 料的浮動閘極，其各設於一通道區的至少一部份上方並與 之絕緣，且各浮動閘極皆含有一水平定向的邊緣由其側邊 伸出；及製成多數導電的控制閘，其各具有至少一部份側 向相鄰於並絕緣於一水平定向緣。 本發明之又另一態樣係為一可電程式化及可抹除之 記憶元件的操作方法，該元件具有一導電浮動問極設在一 半導體基材上並與之絕緣，及一導電的控制閘至少有一部 份側向地鄰接於該浮動閘極，並以一絕緣材料來與之絕 緣，該方法包含下列步驟：施一電壓於該控制閘上，該電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- 560012 、發明説明 壓相對於浮動間極上的„係充分地正性，以感應浮動閉 極上的電子能由其側邊伸出之水平定向緣來形成随道而 藉福勒-諸德海姆穿隨作用（F〇wler_N()rdheim tunneiing) 側向地穿過該絕緣材料來達到該控制閘上。 ▲本發明之其它的目的和特徵等將可參閱以下說明、申 °月專利範圍和所附圖式而清楚瞭解。 圖式之簡單說明： 第1圖為-習知分裂閘式非揮發性記憶胞元的側剖視 圖。 第2A圖為本發明用來製成隔離區之第一步驟的半導 體基材頂視圖。 第2B圖為沿第2A圖中之M線的截面圖示出本發明的 初始步驟。 第2C圖為第2B圖之結構於後續步驟的頂視圖，其中隔 離區已被形成。 第2D圖為沿第％圖中之卜丨線的截面圖示出設於該基 材中的隔離條帶。 第2E圖為沿第2(：圖中之M線的截面圖，示出有兩種 隔離區可被形成於該半導體基材中·· ！^〇(：：〇8或淺溝。 第3A〜3U圖為第2C圖中之2-2線的截面圖，乃按序地示 出第2C圖中的結構在本發明之製程中的各步驟。 第4A〜4G圖為第30圖中之半導體結構在第一變化製法 中之各順序步驟的截面圖。 第5A〜51圖為第3M圖中之半導體結構在第二變化製法 -7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） ^〇υ〇ΐ2

中之各順序步驟的截面圖。 第从〜6J為第糊中之半導體結構在第三變化製法中 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之各順序步驟的截面圖。 第Μ〜7Z為第3C圖中之半導體結構在第四變化製法中 之各順序步驟的截面圖。 第8A〜請為㈣圖中之半導體結構在第五變化製法 中之各順序步驟的截面圖。 本發明係有關在被隔離區等所分離之各主動區中製 成多行非揮發性記憶胞元的方法，及由該方法所製成的記 憶胞元陣列。該等記憶胞元係仙_種獨特的記憶胞元設 計’故得能大量地減小胞元尺寸而不會負面地損及該記憶 、tr— 胞元的抹除耦合比。 印參閱第2A圖，乃示出一半導體基材1〇(或一半導體 井）的頂視圖，其最好為P型而為該領域中所公知者。有一 層絕緣材料12，例如二氧化矽（以下稱為，，氧化物”)將會被 沈積於基材10上，如第2B圖所示。該絕緣層12係被以習知 的技術例如氧化法或沈積法（如化學蒸汽沈積或CVD)來設 在該基材10上，而較好形成一 8〇A厚的氧化物層。一多晶 矽層14會被沈積在該絕緣層12上（例如2〇〇〜7〇〇人厚）。該多 晶矽層14沈積於絕緣層12上係可藉習知的方法例如低壓 CVD或LPCVD來完成。該多晶矽層14可藉離子植入或原位 摻雜法來摻雜。一氮化矽層18(以下稱為，，氮化物會被沈 積在該多晶矽層14上，最好以CVD法來製成（例如500〜 1〇〇〇 A厚）。此氮化矽層18在形成隔離時會被用來界限主動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 560012 A7

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 9 560012 A7 -- ~^ _Ξ__ 五、發明説明（7 ) 氧化）而#形成’或亦可經由-淺溝製法（STI)在該隔離區 20b中製成二氧化矽（例如先沈積一氧化物層，再加以化學 機構拋光（CMP)蝕刻）而來形成。請注意在該L〇c〇s製法 中，當形成局部場氧化物時，可能需要一間隔物來保護多 晶矽層14的侧壁。 該等保留的多晶矽層14和底下的絕緣材料12將會形 成該等主動區。故，在此時，該基材1〇會具有交替列設的 主動區與隔離區條帶等，而該等隔離區係*L〇c〇s絕緣材 料20a或痺溝絕緣材料2〇b所形成。雖第2£圖係示出同時設 有-LOCOS區2〇a及-淺溝區2〇b，但實際上僅會使用該兩 者中之種。在較佳實施例中，將會製成淺溝絕緣材料 20b，因為其能以較小的設計規格來精確地製成。在第 圖中的結構係代表一自行對準結構，其會比一由非自行對 準方法製成的結構更精小。 可製成如第2E圖所示結構之非自行對準方法係早已 普遍公知而為習知技術，乃如下所述。首先隔離區2〇等會 被形成於奉材10中。此係可將一層氮化石夕沈積於該基材1〇 上，嗣沈積光阻材料，再以一第一罩蔽步驟來圖案化該氮 化矽而曝露出該基材1〇的所擇部份，然後利用L〇c〇s製法 或STI製法來氧化曝露的基材1〇，並包括製成該矽槽及將其 填滿而來完成。然後，該氮化矽會被除掉，而二氧化矽層 12(用來形成閘氧化物）會被沈積在該基材1〇上。該層多晶 矽14再沈積於閘氧化物12上。該多晶矽層14嗣會被以一第 二罩蔽步驟來圖案化而除掉所擇部份。故，該多晶矽Μ並 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公發）

----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 560012 A7 ---—____________ 五、發明説明（8 ) ' ~ "— 不會與該等隔離區20自行對準，並且需要一第二罩蔽步 驟。又’該增加的罩蔽步驟須要該多晶發14的尺寸相對於 隔離區20等具有-對準裕度。請注意該非自行對準的方法 並未利用該氮化物層18。今本發明的記憶陣列係可使用自 行對準製法或非自行對準製法來製成。 不淪第2E圖中所示的結構係使用自行對準方法或非 自行對準方法來製成，該結構皆會被如下所述地來進一步 處理。第3A至3U圖係由一正交於第2B與2E圖之方向來示 出該主動區17結構在本發明的製程之各步驟中的截面。應 可瞭解雖僅有一小段的主動區17被示出，但以下所述之處 理步驟將會製成該等區域之一整陣列。 首先有一絕緣層22會被設在該結構上。具言之，有一 氣化物層22會被設在多晶石夕層14上（例為1〇〇至2〇〇 A厚）。 嗣有一厚多晶矽層24會被設在該氧化物層22上（例約3〇〇〇 A厚）。如此形成的主動區結構乃示於第3A圖中。 有一習知的光餘刻（罩護）程序嗣會被用來以下述的方 式在該結構中形成半凹空的第一溝槽26。一適當的光阻材 料會被佈設於多晶矽層24上，並會進行一罩護步驟來由所 擇的平行條帶區選擇性地除去該光阻材料（其底下將會形 成該等第一溝槽26)。在該光阻材料被除去的部位，曝露的 多晶石夕24會被使用標準的多晶石夕餘刻製程（例如以氧化物 層22作為蝕刻擋止層的非等向性多晶矽蝕刻）來除去，而留 下多晶矽塊28等並有第一溝槽26設於其間。該等多晶石夕塊 28的寬度係可如所用製程之最小的光刻構件一般地小。殘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -11 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂— »線· 560012 A7 B7 五、發明説明（9 ) 留的光阻嗣會被除掉，所形成的結構乃示於第3B圖中。 一氮化物沈積步驟會被用來在該結構上形成一氮化 物層30(例300〜500 A厚），如第3C圖所示，一厚氧化物層 32(例2500A厚）嗣會被沈積在該氮化物層30上，如第3D圖 所示。接著會以一平坦化蝕刻製程（例如化學機械拋光CMP 蝕刻）來蝕掉該厚氣化物層32及多晶矽塊28等之頂部（使用 多晶矽塊28來作為拋光擋止物）。該CMP蝕刻亦會除去一部 份覆蓋在多晶矽塊28上的氮化物層30。所形成的結構係示 於第3E圖中。 一多晶矽蝕刻會被用來除掉該等多晶矽塊（使用氧化 物層22作為蝕刻擋止層）來形成第二溝槽34。一受控制的氧 化物蝕刻會被用來除掉曝露在第二溝槽34底部的部份氧化 物層22(使用多晶矽層14作為蝕刻擋止層）。此氧化物蝕刻 亦會#掉一些厚氧化物層3 2。另一多晶石夕#刻會被進行來 除去曝露在第二溝槽34底面的部份多晶矽層14(使用氧化 物層12作為擋止層）。所形成的結構乃未於第3F圖中。 有一氧化物側壁層36會被以熱氧化製法來形成於溝 槽34内之多晶矽層14的曝露端上。嗣在結構的整個表面上 會施以適當的離子植入。在各第二溝槽34中曝露的氧化物 層12部份將會被具有足夠能量的離子滲入，而在該基材10 中形成第一區（源極區）38，其具有第一種導電性（例N型）而 不同於周圍的基材（例P型）。在所有其它的區域處，離子會 被該結構物所吸收故沒有作用。該等被離子植入的源極區 38會自行對準於該第二溝槽34。侧壁間隔物40等嗣會靠抵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12 ------------------ " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、可I 560012 A7 B7 五、發明説明（10 ) 第二溝槽34的側壁來被製成。該等間隔物40的形成係為該 領域中所習知者，乃包括沈積一材料於一結構的廓面上， 再施以一非等向性蝕刻，而由該基材的水平表面上來除掉 該材料，但留下該結構之垂直面上的部份沈積材料。間隔 物40可由任何對氮化物矽層30及矽基材10具有良好的蝕刻 選擇性之介電材料來形成。在較佳實例中，該絕緣的間隔 物40係由氧化物所製成，其係先在整個結構上沈積一薄層 氧化物（例200 A )，再施以非等向性蝕刻，例如習知的反應 離子蝕刻（RIE乾蝕刻），以除掉該等間隔物40之外的被沈積 氧化物層而來製成。此氧化物蝕刻程序亦會除掉在溝槽34 底部之氧化物層12的曝露部份，而曝現出該基材10，並會 蝕掉一些的氧化物層32。所形成之結構如第3G圖所示。 該等第二溝槽34將會被填滿多晶矽塊42，其較好以下 列方式來為之。一厚層多晶矽會被沈積在該結構上。一平 坦化製程（例CMP)會被用來除掉在該等溝槽34内以外的所 沈積多晶石夕。一可酌加的多晶石夕姓刻亦可被進行來稍微除 掉多晶矽塊42的頂面，俾令其稍低於氮化物層30和氧化物 層32，以避免任何可能發生的廓面問題，其會意外地使該 等多晶矽塊42互相短路。該等多晶矽塊42會延伸貫穿該陣 列的各直行（沿著第2C圖中之1-1線），並會與該基材10的各 源極區38形成電接觸。所形成的結構如第3H圖所示。 嗣一氧化物蝕刻會被用來除掉該氧化物層32，而留下 半凹的第三溝槽44等介設於各多晶矽塊42之間。然後一氧 化物層43會被以習知的技術（如LPCVD)來覆設在該結構上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 13 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂| -:·線- 560012 A7 ____B7_ 五、發明説明（11 ) (例200〜300 A)。所形成的結構如第31圖所示。氮化物間隔 物46等嗣會被設該等溝槽44的侧壁上，其係先沈積一厚氣 化物層（例2000A)，再以一非等向性氮化物（RIE乾式）蝕刻 來除去該等間隔物46以外的被沈積氮化物而形成（該等間 隔物的寬度約為1500 A)。所形成的結構如第3 J圖所示。 嗣有一氧化物蝕刻會被用來除掉該氧化物層43的曝 露部份（即未被間隔物46所蔽護的部份）。該結構物嗣會接 受熱氧化處理，而形成一氧化物層48覆蓋在多晶矽塊42 上。該氧化物層48會自行對準於多晶矽塊42(而厚度約為 6〇〇A)。當在此氧化製程的熱循環中，該等源極區38將會 被驅展而更深入於基材内。所形成的結構如第3&圖所示。 一非等向性（乾）氮化物蝕刻會被用來除掉該氮化物層 30曝現於第三溝槽44中的部份（介於氮化物間隔物扑之 間），而以氧化物層22作為擋止層。此氮化物蝕刻亦會蝕掉 讜氮化物層30鄰接於多晶矽塊42和間隔物46的曝露部份。 接著一非等向性氧化物蝕刻會除掉該氧化物層22曝現於第 三溝槽44中（介於間隔物46之間）的部份，而以多晶矽層作 為蝕刻擋止層。該氧化物蝕刻亦會稍微除掉一小部份的氧 化物層48。所形成的結構示於第3乙圖中。 一非等向性（乾）多晶矽蝕刻會接著進行來除掉曝現於 帛三溝槽44中（介於間隔物46之間）的多晶石夕層Μ部份，而 使用氧化物層12作為姓刻擋止層。明會進行一非等向性（乾) 氧化物蝕刻，來除掉該氧化物層12曝現於第三溝槽私中（介 於間隔物46之間）的部份，而曝露出在該溝槽料底部的基材 本紙張尺度適用中ilil家標準（CNS) A4規格⑵QX297公爱)"""'------

*^τ— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，線…· 560012 A7 _B7_ 五、發明説明（12 ) 10。此氧化物蝕刻亦會稍微除掉一小部份的氧化物層48。 所形成的結構如第3M圖所示。 然後.，因該矽基材10在該等第三溝槽44底部留有曝現 部份，故一矽蝕刻程序會被進行來使該等第三溝槽44向下 深入該基材10中（例如低於該基材表面500〜1500 A的深 度）。嗣，一氧化物蝕刻會被用來除掉該氧化物層48，並將 刖述隔離氧化物20a或20b(如第2E圖中所示）的頂部飯掉至 大約相同於溝槽44底部的水平。故，第三溝槽44等將會被 連續地形成而延伸貫穿該等主動區和隔離區17/16。適當的 離子植入會再度施行於該結構的整個表面上。此離子值入 會在第三j冓槽44底下的基材1〇之主動區中形成第二區5〇等 (埋入位元線汲極區）。該離子植入亦具有摻雜（或再摻雜） 曝現的多晶矽塊42之作用。在該第三溝槽44的外部，除了 各多晶矽塊42以外，該離子皆會被阻擋而沒有作用。如此 形成的結構乃示於第3N圖中。在隔離區中之第三溝槽的底 下部份側未形成該等第二區5〇，因為離子會被隔離氧化物 20a或20b所阻擔。 碉會進行氧化處理來氧化第三溝槽44的曝露矽表 面，以形离一薄氧化物層52來襯覆該等矽表面。此氯化處 理亦會氧化多晶矽層14的曝露側面14a，即形成第三溝槽料 頂部的側壁部份，而製成水平定向的邊緣54等各朝向第三 溝槽44之一側壁，如第3〇圖所示。該等邊緣54係可為細長 的端緣（例如一刮鬍刀片的銳緣），或為較短的端緣（例如錯 筆的大鳊）。此氧化程序亦會再生成氧化物層48覆蓋在多晶 本紙張尺度適用中國)--rirr—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 560012 A7 -------------BT^_ 五、發明説明（I3 ) 矽塊42上。 接著會沿該等第三溝槽44的側壁來製成多晶矽間隔 物56等，·此係藉首先沈積一多晶矽層覆蓋該結構（例2000 A厚）而來進行。嗣一乾式非等向性蝕刻會被用來除掉所沈 積的多晶矽，但留下沿著第三溝槽44的側壁所形成之多晶 矽間隔物56等。其結構如第3p圖所示。 然後一氮化物蝕刻程序會被用來來除掉該等氮化物 間隔物46。接著會以一氧化物蝕刻來除掉氧化物層料與 43，及曝路於溝槽44底部（介於間隔物％之間）的氧化層w 部份，如第3a圖所示。嗣會進行一氮化物蝕刻（例如在熱磷 酸中）來，掉氮化物層30 ,如第311圖所示。絕緣間隔物58 等（較好為氧化物）會被沿著第三溝槽的側壁部底來形成， 其係先沈積一層氧化物於該結構上（例5〇〇〜12〇〇A厚），再 施以一氧化物蝕刻（如RIE)而來製成。此氧化物沈積及蝕刻 程序亦會形成氧化物間隔物6〇等鄰接於多晶矽間隔物 56(位於多晶矽緣54上方），及氧化物間隔物62等鄰接於氧1 化物間隔物40等。所形成的結構如第35圖所示。 嗣會進行一金屬沈積步驟，來將一金屬例如鎢、鈷、 鈦、鎳、，或銦等沈積在該結構上。該結構嗣會被回火， 以使該熱金屬流動並滲入曝現於溝槽44底部的部份基材1 〇 中，而在間隔物58之間形成一金屬化矽64(矽化物）的導電 層。在基材10上的金屬化矽區64等可被稱為自行對準的矽 化物（即salicide)，因為它們會藉間隔物58等來自行對準於 第二區50。該熱金屬亦會在多晶石夕間隔物56的曝露頂面上 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 560012 A7 B7 五、發明説明（Η ) 形成一金屬化多晶矽66(多晶矽化物）的導電層，及在多晶 石夕塊42的曝露頂面上形成一多晶石夕化物層6。沈積在其餘 結構上的金屬會被以一金屬餘刻程序來除去。所形成的結 構乃示於第3T圖中。 鈍化物，例如BPSG70，會被用來覆蓋該結構，並填滿 第三溝44等。一罩護步驟會被進行以限界該金屬化矽區64 上的姓刻區域。該BPSG70會在該蝕刻區域中被選擇性地蝕 去以形成接觸孔等，其最好係正對於該等金屬化石夕區64(第 二50)的中央部位。該等接觸孔嗣被藉金屬沈積及平坦化蝕 回來填滿導電金屬，而形成導電接觸體72等。該等金屬化 矽層64會加強該等導體72與第二區50之間的導接。而多晶 石夕化物層66/68則會沿著多晶矽間隔物56及多晶矽塊42的 長度來加強導接。一位元線導體74會藉金屬覆罩於bpSG70 上來被設在各主動區上，而將該主動區内之所有接觸體72 連接在一起。其最後的結構係示於第3U圖中。 如第3U圖所示，該等第一和第二區38/5〇會形成各胞 元的源極和汲極（惟專業人士皆知在操作時該源極和汲極 係可被切換的）。多晶矽層14會構成浮動閘極，而多晶矽間 隔物56會形成各記憶胞元的控制閘。各記憶胞元的通道區 76即介於該源極和汲極38/5〇之間的基材表面部份。每一通 道區76皆具有互以直角來接合在一起的二部份··一垂直部 伤78沿著第三溝槽44的垂壁延伸，及一水平部份8〇延伸於 第二溝槽44和源極區38之間。各浮動閘極14係絕緣地設於 該通道區76的水平部份80和一部份的源極區38上方。該等 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 17 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、可| 560012 A7 ^^---— —__B7 五、發明説明（l5 ) 浮動閘極14各具有水平定向緣54指向一控制閑56，但被氧 化物層52所絕緣。本發明的製法會形成互呈鏡像的記憶胞 疋對，而在第三溝槽44的兩側各形成一記憶胞元，其會共 用共同時的位元線區50。同樣地，各源極線區38會與多 日日石夕塊42童接觸，而被不同鏡像組的記憶胞元之相鄰的記 憶胞το所共用。各控制閘56、源極區％(與多晶矽塊42電接 觸1和汲極區50等皆會連續地延伸貫穿該等隔離區16與主 動區17，❿來將各主動區17中之一記憶胞元連接在一起。 该等記憶胞元的操作現將參照第3U圖來說明如下。該 等记憶胞元的操作及原理亦曾被揭於第5572〇54號美國專 利案中，該案内容併此附送以供參考有關於抹除及讀取一 具有一浮動閘極和一控制閘之非揮發性記憶胞元，及浮動 閘極對控鈿閘的穿隧作用，和該記憶胞元陣列等之操作與 操作原理。 最初要抹除在任何指定主動區17中之一所擇的記憶 胞70時，一接地電壓會被施加於其源極38和汲極5〇。一高 正性電壓（如+5〜-10V)會被施加於該控制閘56。在浮動閘極 14中的電子會被感應而經由福勒一諾德海姆 (Fowler-Nordheim)穿隧機制來穿過該氧化物層52移至該控 制閘56上，而使該浮動閘極丨4正性地充電。該穿隨作用可 藉設在各浮動閘極14上的水平定向緣54來加強。請注意由 於各控制閘56係延續地伸展貫該各主動區17和隔離區16 #，故當該咼電壓被施加於一控制閘56時，在各主動區中 之一記憶胞元將會被抹除。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2】0X297公釐） 18

— % (腎先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) t · 560012 A7 _______B7 五、發明説明（l6 ) 當一所擇的記憶胞元需要被程式化時，一小電壓（例 〇·5〜1.0V)會被施加於其沒極區5〇。一由該控制閘56所限定 之在該MOS結構物之臨界電壓附近的正電壓（約在+ 1·8ν左 右）會被施加於該控制閘56。一大約9或10V的正性高壓則 會被施加於其源極區3 8。由源極區5 0所產生的電子將會穿 過通道區76之垂直部份78朝向源極區38來流動。當該等電 子到達通道區76的水平部份80時，它們將會碰到浮動閘極 14末端附近的高電壓（因為該浮動閘極14會比對控制閘5 6 更強烈地電容性耦合於該正性充電的源極區3 8)。故該等電 子將會加速並變熱，其大部份電子將會被射入並穿過該絕 緣層12而移至浮動閘極14上。接地電位及vdd(大約1.5至 3 · 3 V，乃視該元件的電源供應電壓而定）會被分別施加於不 包含該所擇記憶胞元之其它各行和各排記憶胞元的源極線 38與位元線區50等。接地電位則會施加於不包含該所擇記 憶胞元之各記憶胞元排的控制閘56等。故，僅有在該所擇 之橫排及直行中的記憶胞元會被程式化。 該等電子射入於該浮動閘極14將會持續進行，直到該 浮動閘極14末端附近的電荷減少至不能再沿該北平通道區 部份80維持一高表面電位來產生熱電子為止。此時，在浮 動閘極14上已減少的電荷將會減少由該汲極區5〇移至浮動 閘極14上^電子流。 最後，要讀取一所擇的記憶胞元時，接地電位會被施 加於其源極區38。一大約+1V的讀取電壓會被施加於其汲 極區50，及大約ι·5至3.3V(視該元件的電極供應電壓而定） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2〗0><297公釐） -19 - #---------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 560012 A7 B7 五、發明説明（Π (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 會被施加於其控制閘56。若該浮動閘極14係被正性地充電 (即該浮動閘極放出電子），則該通道區76的水平部份80(正 在該浮動閘極14下方）即會導通。當該控制閘56上升至該讀 取電位時，該通道區76的垂直部份78(緊鄰於控制閘56)亦 會導通。k，整個通道區76將會被導通，而使電流由源極 區38流至汲極區50。此即為”1”狀態。 •訂| 相反地’若該浮動閘極14係被負性地充電，則該通道 區76的水平部份80(正在浮動閘極14下方）將會微弱地導通 或完全地關閉。即使當控制閘56和没極區50上升至該讀取 電位，亦幾乎或完全沒有電流會流經通道區76的水平部份 80。在此情況下，其電流相較於上述”，，狀態是非常地小或 者完全沒有電流。以此方式，該記憶胞元將會被感測而被 私式化在”0”狀態。接地電位會施加於未被選定之各行及各 排的源極線38、位元線區50、及控制閘56等，故只有該被 選擇的記憶胞元會被讀取。 該記憶胞元陣列亦含有周邊電路，其包含傳統的排址 解碼電路、鄕解碼電路、感測放大電路、輸出緩衝電路 及輸入緩衝電路等，此皆為該領域中所習知者。 本發明的記憶胞元結構乃是較佳的，因為其並未在該 浮動閘極的向上延伸邊緣與控制問之間使用_有限的㈣ 重疊區域。如第1圖中的習知構造所示，其會有一第一耦人 電容C,橫向地介於該浮動閘極丨和控制閘5之間，及一第一 麵合電紅2垂向地介於該浮動閘m和控制閘5 : 標係使穿随效率最大化，並使該二構件之間的耗合電容最 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公整） 20 五、發明說明（l8 丄化。⑦c2可藉減少懸置於浮動閘極丨上的控制5之量而 ▲最小化。但是，因製程的限制使該浮動閘極會具有一極 Μ度’故該Cl的最小化將會受限制。若該浮動及控制間 之間的側向距離被加大而來減少C〗，則其間的絕緣材料將 會因穿隨作用而劣化。若該側向距離被窄化而來加強穿隧 作用，則該耦合電容Ci將會變大。故，該耦合電容Cl會形 成其規袼的限制。 但，利用本發明，則此規格限制將可被避免，因為其 水平定向緣54直接指向一鄰侧的垂向控制閘間隔物兄。故 將不會有垂向的耦合電容（如CO,且該橫向的耦合電容（例 Ci)能夠充分減小而仍可供該水平定向緣54與控制閘兄之 間進行足量的穿隧作用。 本發明亦提供一種具有縮減之尺寸及優異程式化效 率的記憶胞元陣列。記憶胞元尺寸可縮小大約5〇%，因為 其位元線區50係被埋入該基材1〇中，且該等位元線區5〇會 自行對準於第三溝槽44 ,故空間不會由於光刻技術等級， 接觸體之對準及接觸體的整體性等之限制而被浪費掉。大 約〇·21 // m及0· 14 // m的胞元區域乃可藉本發明分別使用 〇·18//m及0.13//m的光刻技術來達成。程式化效率則可藉 在浮動閘極14處，，瞄準，，該通道區7 6的垂直部份7 8而來大大 增強。於習知的程式化方法中，在通道區内的電子會沿一 平行於浮動閘極的路徑來流動，故僅有相對較少數目的電 子會變動並射於浮動閘極上。估計的程式效率（即射出電子 數目較於總電子數）係約為1/1000。但，本發明中之通道區 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 560012 A7 ---；___— B7 _ 五、發明説明（I9 ) 的第一部份會形成一直接，，瞄準”浮動閘極的分子路徑，故 其程式效率係估計接近於ln，幾乎所有的電子皆會被射入 该浮動閘極上。 又依據本發明，該等沿著第三溝槽44之側壁來製成的 控制閘將可被個別地最佳化來提高導通性能以及擊穿免抑 性，而不，影響胞元尺寸。此外，在源極區38與埋入的位 元線區50之間的擊穿免抑性，乃可藉將具有第一種導電性 (如N型）的源極區埋入一具有不同於該第一種導電性之第 二種導電性（如P型）之井中，以及使用其它次表面植入物而 不會影響該記憶胞元的導電特性者來加以最佳化。又，使 源極區38和位元線區50垂直並水平地分開，將能使可靠地 參數較容易最佳化而不會影響胞元尺寸。 最後，本發明的記憶胞元結構係包含有”高凸的源極 線”42等，即該等導電多晶石夕塊42會沿著（並電連接於）源極 線38來延伸，但係被設在基材表面上。該等高凸的源極線 42的側壁會橫向鄰接於浮動閘㈣的側壁，但藉氧化物層 36及間隔物40來絕緣其間。此構造將會沿著源極㈣的長 度來形成較低的電阻，並在該高凸的源極線42與浮動閉極 14之間形成麵合電容（除了因該浮動間極_源極區似 間重疊所造成的耦合電容之外）。 利用本發明，則該多晶料42會自行對準於源極區 38,且浮動閘極14會自行對準於該等浮動閘極42和控制閘 多晶石夕間隔物56之間（並會自行對準於該等通道區^的第 一和第二部份78/80等）。 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS) Μ規格（2】〇><297公酱）

、τ· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 560012 A7 ------」__B7 _ 五、發明説明（20^ " " " 第4A至4G圖係供製成類似於第3U圖中之記憶胞元結 構的第憂化製法，其中用來除掉氮化物層30的氮化物蝕 刻會在該製程的後段來進行，以保留該氮化物層3〇部份。 此第一變化製法係由第3〇圖所示的結構開始，其乃再度示 於第4A圖中。 沿著第三溝槽44之側壁來形成的多晶矽間隔物％ 等，會被以如同前述第39圖中所示的方式來製成，惟另有 一較薄的多晶矽層最好被覆設在該結構上（例7〇〇 A厚），再 施以一乾式非常向性蝕刻來除掉該沈積的多晶矽層，而沿 著第三溝槽44的側壁留下該等多晶矽間隔物56。該多晶矽 蝕刻最好要確使各間隔物56的頂緣能與鄰接的氮化物層3〇 之頂緣齊平（如第4B圖中所示），或位於相鄰的浮動閘極水 平緣54及相鄰的氮化物層3〇頂緣之間。 一氮化物蝕刻程序嗣會被用來除掉氮化物間隔物46 等。接著一氧化物蝕刻會除掉氧化物層48與43，及曝露於 第三溝槽44底部（在間隔物56之間）的氧化物層52部份，如 第4C圖所示。絕緣間隔物58(最好為氧化物）會被沿著第三 槽44的側壁來形成，其係先沈積一層氧化物於該結構上（例 500〜1200 A厚），再施以一氧化物蝕刻（如RIE)而來製成。 此氧化物沈積與餘刻程序亦會製成氧化物間隔物62鄰接於 氮化物層30的垂直部份。所形成的結構如第4D圖所示。 一金屬沈積步驟嗣會進行來將一金屬，例如鎢、姑、 鈦、鎳、鉑或鉬等沈積於該結構上。該結構嗣會被回火， 以使熱金屬能流動並渗入第三溝槽44底部之基材的曝現 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) ^23 -一

、可| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 560012 A7 B7 五、發明説明（21 邛伤中，而來形成該等金屬化矽層64。該熱金屬亦會在間 隔物56的曝現頂部和多晶矽塊42的曝現頂部等來形成金屬 化多晶矽層66及68。在以一金屬蝕刻程序除掉其餘的金屬 之後’所製成的結構乃示於第4E圖中。 一氮化物钱刻程序會接著進行（例如在熱磷酸中），而 來除掉該氮化物層30的曝露部份（即未被氧化物間隔物62 所罩護的部份），如第4F圖所示。該結構會被以前述第31； 圖的方式來處理（即鈍化、製成接觸體和位元線），而製成 第4G圖所示的結構。 此第一變化實施例與第3 A〜3U圖中的製法之主要差異 係在於，用來除掉該氮化物層3〇的氮化物蝕刻步驟係在其 製程的後段來進行。其結果係使氮化物層3〇在該矽化物/ 多晶矽化物金屬化過程中會被保留來罩護氧化物層22(於 浮動閘極14上）。而且，有部份的氮化物層3〇會被保留於最 後的記憶·胞元結構中（於浮動閘極14上並側向鄰接於多晶 矽塊42)。氮化物（相較於氧化物）具有較高的介電常數，故 該等保留的部份氮化物層3 0將會形成更強的側壁邊緣場， 而得加強各記憶胞元的源極區38(包括多晶矽塊42)和浮動 閘極14之間的電容耦合。 第5A至51圖乃示出一供製成類似於第3u圖所示之記 憶胞元結構的第二變化製法，其中用來形成第二區5〇的離 子植入會在該製程的後段來進行，並包含一增加的通道氧 化物製程·。此第二變化製法係由第3M圖中的結構開始，其 乃再度示於第5A圖中。 24 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 560012 A7 五、發明説~ ~~ - 、如第3N圖所示之相同的矽蝕刻與氧化物蝕刻程度將 t被進行而將第二溝槽44向下延伸至基材财，並除掉氧 A物層48，如第5B圖所示。但用來形成第二㈣的離子植 人並未在此時被進行。而另是，如第3〇圖中所示的氧化程 彳會被進行，而來形成氧化物層52、浮動閘極邊緣54，並 再生成氯化物層48等，如第5C圖所示。 一受控制的氧化物蝕刻程序（如以1〇對丨來稀釋的^^ ㈣劑）將會被進行來除去氧化物層52和曝現的浮動閉極 邊緣54 薄氧化物層82(例130 A )會被沈積（如以ϋΤΟ沈 積法）在該結構上。該氧化物層52的去除及氧化物層82的沈 積將會形成一隧道氧化物層鄰接於該水平緣54而具有一受 控的厚度。多晶矽間隔物56等嗣會藉沈積一多晶矽層於該 結構上（例700A厚），再以一乾式非等向性蝕刻來除掉所沈 積的多晶矽層，但沿著第三溝槽44中的氧化物層82留下該 多晶矽間隔物56,而沿該溝槽44的側壁來被形成。較好是， | 該多晶矽蝕刻會被進行而確使各間隔物56的頂緣能與相鄰 之氮化物層30的頂緣等高齊平（如第5d圖所示），或者位於 相鄰的浮動閘極邊緣54和相鄰的氮化物層30頂緣之間處。 嗣一氧化物蝕刻會被用來除掉曝露的氧化物層82(即 未被間隔物56所罩護的部份）和氧化物層48部份。一氮化物 I虫刻嗣會被用來除掉氮化物間隔物46等，再接著以一氧化 物蝕刻來除掉氧化物層43。所形成的結構示於第5E圖中。 適當的離子植入會進行於該結構的整個表面上，而在第三 溝槽44底下的基材1〇中形成第二區5〇(埋入位元線區）等。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -25 -

----- (請•先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、? 560012 A7 ------B7 _ 五、發明説明（23 ) 在該第二溝槽44的外部，離子會被阻擋而沒有作用。該絕 緣間隔物5 8(較好為氧化物）會沿著第三溝槽44的側壁來形 成，其係先沈積一氧化物層於該結構上（例5〇〇〜12〇〇 A 厚），再施以一氧化物蝕刻（如RIE)而來製成。此氧化物沈 積和餘刻程序亦會形成鄰接於氮化層3〇之垂直部份的氧化 物間隔物62等。如此形成的結構如第5F圖所示。請注意該 離子植入程序亦可在製成絕緣間隔物58之後，或甚至在形 成控制閘56之後，但在除掉間隔物46之前來進行。 一熱回火製程（例如RTA或爐内熱回火）會被用來將第 一與第二區38/50驅展更深入於基材1〇中。嗣會進行一金屬 沈積步驟’而將一金屬例如鶴、姑、|太、錄、舶或钥等沈 積在該結構上。該結構嗣會被回火而來形成金屬化巩區 64(在第三溝槽44底部而於間隔物58之間）、金屬化多晶石夕 區66(覆蓋在間隔物56的曝露頂部上）、及金屬化多晶石夕區 68(在多晶矽塊42的曝露頂部上）等。被沈積在該結構其餘 部份上的金屬將會被以一金屬餘刻程序來除掉。所形成的 結構乃示於第5G圖中。 一氮化物触刻會接著進行（例在熱填酸中），而來除掉 曝露的氮化物層30部份（即未被間隔物62所罩護的部份）， 如第5H圖所示。該結構嗣會如前述第3U圖所示的方式來被 處理（即鈍化、製成接觸體和位元線等），而製成第51圖所 示的結構。 此第二變化實施例係將用來形成第二區50的離子植 入步驟移轉至控制閘間隔物56被製成之後。用來作為浮動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） · 26 · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、τ· 560012 A7 _____B7 五、發明説明（24 ) 閘極水平緣54與控制閘56間之隧道的氧化物層82係被以一 氧化物沈_步驟（如HTO)來形成，而取代一熱成長步驟， 此將可達到更佳的均勻性，而使第三溝槽44角隅處的應力 減少。最後，該氮化物層30的存留部份將會提供較強的側 壁邊緣場，而得加強該源極區38(包括多晶矽塊42)與浮動 閘極14之間的電容耦合。 第6A至6J圖乃示出一第三變化製法，可供製成類似於 第3U圖所示的記憶胞元結構，其係包含l形控制閘極及通 道區乃具有二分開的水平部份被一垂直部份所分開。此第 三變化製丨去係以第3M圖所示的結構來開始，而再度被示於 第6A圖中。 如前於第3N圖中所述的相同蝕刻程序會被進行將該 等第三溝槽44向下延伸至該基材1〇中，如第沾圖所示。 但，該用來形成第二區50的離子植入並不在此時來進行。 而另是，以如第30圖所示的氧化處理來形成氧化物層52和 浮動閘極水平緣54等，如第6C圖所示。 有一多晶矽層84會被覆設在該結構上。一可擇的金屬 化多晶矽声86會被設在該多晶矽層84的頂面上，其金屬沈 積和回火程序乃如前所述。該各層84與86的總厚度最好約 為700 A。嗣，有一氧化物層會被覆設在該結構上，再以一 氧化物蝕刻來除去該氧化物層，但留下貼設於溝槽44之多 晶石夕層84上的氧化物間隔物58等。所形成的結構如第圖 所示。 一多晶石夕餘刻會被用來除掉該多晶石夕化物層86和多 本、氏張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) 27 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂 560012 A7 -----~---gL· —_ 五、發明説明（25 ) 曰曰矽層84的曝露部份（即未被間隔物％所罩護的部份卜而 〜著溝槽44的側壁和底面來留下呈L形的多晶矽層84和多 晶石夕化物86的部段。最好是，此多晶㈣刻及間隔物％的 形成，能夠確使該各部段84/86的頂緣與相鄰的氮化物層3〇 之頂緣等咼齊平（如第6E圖所示），或者位於相鄰的浮動閘 極水平線54和相鄰的氮化物層3〇頂緣之間處。 一氮化物触刻會被用來除掉曝現的間隔物46等。嗣一 氧化物蝕刻會被用來除掉間隔物58(在第三溝槽44中），氧 化物層48(在多晶矽塊42上），氧化物層43，及部份的氧化 物層52(在.溝槽44底部而介於多晶矽部段料之間者）如第6F 圖所示。一氧化物沈積及蝕回製程（如RIE乾蝕刻）會被用來 形成該各氧化物間隔物88(貼抵於溝槽44中的各層52、84、 86之曝露的垂向端部），氧化物間隔物9〇(貼抵於溝槽44中 的多晶矽化物層86垂向部份），及氧化物間隔物92(貼抵於 氮化物層30的垂向部份）。適當的離子植入會施加於整個結 構表面上，而在溝槽44底下的基材10中來形成第二區5〇(埋 入位元線區）等。該等離子亦會被植入於多晶矽塊42中來摻 雜（或再摻雜）該等塊體。在第三溝槽44的外部，除了多晶 矽塊42之外，該等離子會被阻擋而沒有作用。請注意該離 子植入程序亦可在製成氧化物間隔物88/90/92之後，或除 掉氮化物間隔物46之後才來進行。所形成的結構如第6G圖 所示。 一金屬沈積步驟嗣會被進行，而將一金屬例如嫣、 鈷、鈦、鎳、鉑、鉬等沈積在該結構上。該結構嗣會被回 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -28 -

560012 A7 ___B7_ 五、發明説明（26 ) 火來形成金屬化石夕層64(在溝槽44底部而介於間隔物μ之 間），多晶矽化物區94(在曝露的多晶矽層部段84頂部），及 在曝露的多晶矽塊42頂部上之多晶矽化物區68等。沈積其 餘結構上的金屬會被以一金屬餘刻程序來除掉。所形成的 結構示於第6H圖中。 接著會以一氮化物蝕刻（例如在熱磷酸中）來除去曝露 的氮化物層30部份（即未被間隔物92所罩護的部份），如第 61圖所示。該結構嗣會被以如第3U圖所述的方式來處理（即 鈍化、製成接觸體和位元線），而形成第6 J圖所示的結構。 此第三變化實施例乃將用來形成第二區5〇等之離子 植入步驟^多轉至該第三溝槽44的底部因形成L形部段84和 86而被窄縮之後。故，第二區50等僅會被形成於第三溝槽 44的底面中央部份。此將可在該基材中形成一通道區％ , 其各單元皆具有三個呈直角連接在一起的部份，即一第一 水平部份80延伸在溝槽44與源極區38之間，一垂直部份78 沿著溝構44的垂壁延伸，及一第二水平部份96延伸於該垂 直部份78和汲極區50之間；因此該通道區76會略呈S形。 該氮化物層30的保留部份會形成一較強的側壁邊緣場，而 得加強源k區38(包含多晶矽塊42)和浮動閘極14之間的電 容耦合。最後，該控制閘的厚度係由一多晶矽沈積步驟來 決定’而不同於多晶石夕沈積和姓回製程其會較難以精確地 控制。 第7A至7E圖為供用以製成類似於第3U圖所示之記憶 胞元結構的第四變化製法，但利用一自行對準接觸（SAC) 29 ----- « (請先閱讀背面之注意事嗔再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準A4規格（21〇><297公釐） 560012 A7 B7 五、發明説明（27 設計。此第四變化製法係以第3C圖所示的結構來開始，其 乃再度示於第7A圖中。 一厚層的介電材料1 〇2(如BSG)會被沈積在該結構 上’如第7B圖所示，而來填滿該氧化層32各部份之間的空 隙。一BSG蝕刻程序會被用來將該BSG層102蝕掉直至該氧 化物層32的頂面處，而以該氧化物層32作為蝕刻擋止層。 該BSG餘刻程序會形成BSG塊102等間設於該氧化物層32 頂上’如第7C圖所示。一氧化物蝕刻會被用來蝕去該氧化 物層32的曝露部份迄至大致與氮化物層3〇的頂部齊平，而 使用該氮化物層30作為蝕刻擋止層。嗣一受控制的氧化物 超量餘刻會被用來將曝露的氧化物層32部份蝕掉至低於該 氮化物層30頂面一預定距離處，如第7D圖所示。 然後，一厚氮化物層104會被沈積在該結構上，如第 7E圖所示·。嗣一平坦化蝕刻程序（例cmp)會用來蝕掉氮化 物層104、BSG102及氮化物層30等，使與多晶石夕塊28的頂 面齊平（利用多晶石夕塊2 8來作為拋光擔止物），並使多晶石夕 塊28的頂面曝現。所形成的結構示於第7F圖中。 一多晶矽蝕刻會被用來除掉多晶矽塊28(使用氣化物 層22作為蝕刻擋止層）來形成該等第二溝槽34。一受控制的 氧化物蝕刻會被用來除掉該氧化物層22曝露在第二溝槽34 底面的部份（使用晶矽層14作為蝕刻擋止層）。另一多晶矽 餘刻程序會被進行來除掉曝露在溝槽34底部的多晶矽層14 部份（使用氧化矽層12作為蝕刻擋止層）。所形成的結構乃 示於第7G圖中。 30 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） 560012 A7 B7 五、發明説明（28 一氧化物側壁層36會被以熱氧化法來在溝槽34中形 成於夕曰曰矽層14的曝露端上。嗣適當的離子植入會被用來 在基材10中形成第一區（源極區）38等，其所具之導電性類 i (如N型）係不同於周圍的基材（例p型）。側壁間隔物4〇等 將可藉沈積一薄層氧化物（例200 A )於整體結構上，再以一 非等向性蝕刻（如RIE乾蝕刻）來除掉該間隔物4〇以外的沈 積氧化物層，而來被形成貼抵於第二溝槽34的側壁上。此 氧化物蝕刻程序亦會除掉該氧化物層12曝現於溝槽34底面 的部份’而來曝露出該基材1 〇。所形成的結構如第7H圖所 示0 該等第二溝槽會被以多晶矽塊42來填滿，其最好係先 沈積一厚多晶矽層於該結構上，再進行平坦化處理（如CMP) 來除掉所沈積的多晶石夕，但留下在第二溝槽3 4内的多晶石夕 塊42而來製成。一可酌加的多晶石夕餘刻亦可被進行，以使 5亥等多晶石夕塊42的頂面相對於氣化物層1 〇4和氧化物層32 稍微凹陷，而來避免任何可能發生的廊面問題。該等多晶 矽塊42會直接電接觸於基材1〇的源極區38等，並可被原位 摻雜或以一不同的植入物來摻雜。所形成的結構乃示於第 71圖中。 一BSG蝕刻程序（濕式或乾式）會被用來除掉BSG102， 而曝露出部份的氧化物層32。一非等向性蝕刻（如RIE)嗣會 被用來除掉曝現的氧化物層32部份（即來被氮化物層104所 罩護的部份），而留下半凹空的第三溝槽44等介設於該等氧 化物塊32之間，如第7J圖所示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 31 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂丨 56〇〇i2 • A7

五、發明説明（29 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 嗣，該結構會接受熱氧化處理，而形成一氧化物層48 來覆蓋多晶矽塊42等。該氧化物層48(厚度約為600 A )會自 行對準於多晶矽塊42。當在此氧化處理的熱循環中，該等 源極區3 8會被驅展更深入於基材中。所形成的構如第7K圖 所示。 訂. 一非等向性（乾式）氮化物蝕刻會被用來除掉曝現於第 三溝槽34中（介於氧化物塊32之間）的氮化物層30部份，而 使用氧化層22作為蝕刻擋止層。此氮化物蝕刻亦會蝕掉一 些鄰接於多晶碎塊42的氮化物層30曝露部份，並會減少該 氮化物層104的厚度（例減至約300〜500 A)。接著一非等向 性氣化物姓刻會餘去曝現於第三溝槽44中（介於氯化物塊 32之間）的部份氧化物層22，而使用多晶石夕層44作為餘刻擋 止層。此氧化物蝕刻亦會稍微地除掉一小部份的氧化物層 48。所形成的結構如第7L圖所示。 一非等向性（乾式）多晶石夕|虫刻嗣會被用來除掉曝露於 第二溝槽44中（介於氧化物塊32之間）的部份多晶矽層14， 而使用氧化物層12作為姓刻擂止層。該多晶石夕蚀刻最好能 在該多晶矽層14面對溝槽44的邊緣上形成一斜面或推拔區 106，如第7M圖所示。 一（乾）非等向性氧化物蝕刻將接著進行，其會除去曝 現在溝槽44中（介於氧化物塊32之間）的部份氧化物層12， 而來曝現出在第二溝槽44底部的基材1〇。此氧化物蝕刻亦 會稍微除掉一小部份的氧化物層48。所形成的結構係示於 第7M圖中。嗣會對曝現於第三溝槽44底部的矽基材1〇來進 ^尺度適财關"ii?T^7^7^.X297公釐)-~~— 560012 A7 ' B7 五、發明説明（3〇 ) 行一（乾）矽蝕刻程序，俾使溝槽44等向下延伸深入基材10 中，而至低於基材表面500〜1500 A的深度。此蝕刻會被選 擇而在矽與氧化物之間具有1比1的選擇性，因此其亦會在 氧化物隔離區16(LOCOS或STI)中蝕成一相同深度的溝 槽，故第三溝槽44等將會連續地形成而延伸貫穿該等主動 區和隔離17/16。所形成的結構示於第7N圖中。 嗣一氧化處理會被進行，而將溝槽44中之曝露的矽表 面氧化，來形成一薄氧化物層52(例150 A )襯覆該等矽表 面。此氧化處理亦會氧化形成溝槽44頂部側壁部份之多晶 矽層14的曝露推拔側面106等，而形成各水平定向緣54指向 該第三溝槽44之一側壁，如第70圖所示。該端緣54可為細 長的邊緣（即例如刮鬍刀片的銳緣），或為較短的端緣（即如 一鉛筆的尖端）。該氧化處理48亦會加厚多晶矽塊42上的氧 化物層48。 一可擇的氧化物層最佳化程序嗣會被進行，其中該熱 生成的福勒一諾德海姆穿隧氧化物之厚度，將可藉由第三 溝槽44除掉氧化物層52，續以一HTO氧化物沈積步驟來再 形成氧化物層52覆蓋於整個結構上，並使其具有一良好控 制的厚度（例如150 A )而被最佳化。所形成的結構如第7P圖 所示。 嗣一多晶矽層56會被覆設在該結構上（例800 A厚），如 第7Q圖所示。金屬化多晶矽（未示出）可被形成於該多晶矽 層56的頂面上。一層介電材料108(例如約1000 A的BSG)嗣 會覆設在該多晶矽層56上，如第7R圖所示。一BSG蝕刻會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 33 -_「」#----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、? 560012 A7 B7 五、發明説明（31 ) 被用來將BSG108蝕低至氧化物層52齊平，再以一多晶矽蝕 刻來將多晶矽層56蝕至氧化物層52齊平。一 CMP平坦化亦 可被用來取代該BSG和多晶矽蝕刻。一額外附加的多晶矽 #刻可被進行來該晶矽層56的頂部凹陷低於該氧化物層52 和BSG108的頂部，如第7§圖所示。 一氮化物層110嗣會被沈積在該結構上（例8〇〇 A )，如 第7T圖所不。接著進行一氮化物蝕刻，使用氧化物層兄作 為餘刻擔止層’而留下氮化物塊110於多晶矽層56上，如第 7U圖所不。該等氮化物塊110會藉氧化物層52(和氧化物塊 32)及BSG108等，而來自行對準於多晶矽層56。一bsg蝕 刻㈣會被用來由第三溝槽44等除掉bsg塊1〇8等。所形成的 結構乃不於第7 V圖中。 一非等向性多晶矽蝕刻會被用來除掉曝露於溝槽44 底部的多晶矽56(即未被氮化物U0所罩護的部份），如第 7W圖所示。嗣氮化物會被沈積在該結構上（例3〇〇a厚）， 再以一非等向性氮化物蝕刻（如RIE)來除掉所沈積的氮化 物，但留下氮化物間隔物112於第三溝槽44中。適當的離子 植入會再度施於整個結構表面，而在溝槽44底下的基材1〇 中形成第二區5〇(埋入位元線汲極區）等。在該等溝槽44外 部’離子會被阻擋而沒有作用。請注意該離子植入程序亦 可在後續的氧化物蝕刻程序之後才來進行。所形成的結構 係示於第7X圖中。 一氧化物姓刻步驟嗣會被進行，而來除掉氧化物層5 2 與48的曝露部份。嗣會進行一金屬沈積步驟，而將一金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格（21〇χ297公釐） 34 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 ,0m, 560012 A7 ----—— _B7_ — 五、發明説明（32 ) 例如鎢、鈷、鈦、鎳、鉑或鉬等沈積於該結構上。該結構 味I會被回火來在間隔物丨12之間的曝露基材中形成金屬化 石夕64的導電層，及在多晶矽塊42的頂面上形成金屬化多晶 石夕66的導電層。沈積在其餘結構上的金屬將會被以一金屬 餘刻程序來除去。所形成的結構如第7γ圖所示。 一氧化物層114(如BP TEOS)會被用來覆蓋該結構。一 罩蔽步驟會被用來限定該金屬化區64上的蝕刻區域。氧化 物層114會在該蝕刻區域中被選擇性地蝕去，而形成接觸開 孔等，其最好係位於該等金屬化矽區64(及第二區50)的中 央。該等接觸開孔嗣會藉金屬沈積和平坦化姓回，來填滿 導電金屬而形成導電接觸體72等。該金屬化矽層64會加強 導體72與.第二區50之間的導通。而金屬化多晶石夕層66會沿 著多晶矽塊42的長度來加強導通。一位元線導體74會藉金 屬覆罩於氧化物114上來附設於各主動區上，而將該主動區 中的所有導體72連接在一起。其最後的結構乃示於第7£圖 中。 導體72的形成可稱為一種自行對準式接觸體”八❼設 計’因為該等接觸體的寬度係比所鄰接而互相面對的氮化 物間隔物112之間距更寬，並會自行對準於該源極區5〇。有 部份的接巧體72係被形成於多晶矽塊56的正上方，但會被 氮化物層110絕緣其間，故可確保與源極區50達成良好的接 觸。 該自行對準接觸技術（SAC)乃可在相鄰各組成對記憶 胞元之間所需間隔的最小化設計中消除一甚重要的限制。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐〉 35 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νά· 560012 A7 B7 五、發明説明（33 ) "" " 具吕之，雖於第7Z圖中示出該等接觸區域（及導體72等）係 完美地對準於汲極區50的中心上，但事實上其是非常難以 製成該等接觸開孔而相對於汲極區5〇沒有任何不良的水平 偏移。若該水平偏移大得足以妨礙接觸體72完全地填滿間 隔物112之間的空間，則將會產生不良的連接。若以非自行 對準的接觸製法，例如在第3U圖中所示的實施例，其中並 沒有氮化物的保護層覆設於多晶矽間隔物56上，故若接觸 體72偏移至與該多晶矽間隔物56接觸，則即會發生電性短 路。為在非自行對準接觸設計中防止短路，故該等接觸開 孔乃被製成令其邊緣充分地遠離間隔物58，俾即使在該等 接觸區域中發生最大的可能偏移，它們亦絕不會延伸超過 該等間隔物58。此當然會使第3U圖所示的實施例就該等間 隔物58間距之最小化存在一種限制，因其須在相鄰的各組 成對鏡像胞元之間具有夠充分的容差距離。 如使用於第四變化實施例中的SAC將可藉一保護材料 層（氮化物層110)覆設於多晶矽塊56上，而來消除此限制。 利用該保護層，接觸開孔等將能被設於該氧化物層114中， 其可具備充分的寬度’而即使在形成時發生較大的水平偏 移，亦可確保該接觸開孔會與汲極區50重疊。該氮化物層 110可容部份的接觸體72被形成於多晶矽塊56上方，而不會 在其間產k短路。故，在間隔物112之間的接觸區之寬度乃 可被最小化，而使整個胞元的尺寸亦能被縮小。請注意該 SAC係可被應用於本案所述之各實施例的方法中。 如同第三變化實施例，該第四變化實施例亦使第二區 36 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 560012 A7 ---------B7___ 五、發明説明（34 ) ' 5〇等僅被形成於第三溝槽底壁的中央部份下方，且該^形 的通道區76亦具有三個以直角連接在一起的部份：第一水 平部份80延伸於第三溝槽44與源極區38之間，垂直部份78 會石著第二溝槽44的垂向壁延伸，及第二水平部份96延伸 於4垂直部份78和沒極區50之間。而呈矩形的控制閘56等 各具有一第一部份緊鄰於該通道區的垂直部份78,及一第 二部份相鄰於該通道區的第二水平部份96。該氮化物層3〇 的保留部份將會形成一較強的侧壁邊緣場 ，而加強源極區 38(包含多晶矽塊42)和浮動閘極14之間的電容耦合。該等 浮動閘極14則具有水平定向緣54指向側鄰的垂直控制閘塊 56荨。最後’該控制閘氧化物的厚度係能以多晶矽沈積步 驟來決定，而不同於多晶矽沈積和蝕回製程其會較難以精 確地控制^ 第8A至8W圖乃示出一第五變化製法，其可供形成如 第7Z圖所示的記憶胞元結構，但具有一金屬源極線設計。 此第五變化製法係以如第7F圖所示的結構來開始。 一 BSG蝕刻（例溼蝕刻）會被用來除掉BSG102，如第8A 圖所示，再以一非等向性氧化物蝕刻（如RIE)來除掉氧化物 層32的曝露部份（即未被氮化物104所罩護的部份），而留下 半凹空的第三溝槽44間設於氧化物塊32之間。然後，該結 構會接受熱氧化處理，而在多晶矽塊28上形成一氧化物層 48。該氧化物層48。該氧化物層48會自行對準於多晶矽塊 28(其厚度例約為600A)。所形成的結構如第8B圖所示。 一非等向性氮化物（乾）蝕刻會被用來除掉曝露於第三 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -37 - ---------------------身：… (¾.先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可· 560012 A7 ——-------________ 五、發明説明（35 ) 溝槽44中（介於氧化物塊32之間）的部份氮化物層30，而使 用氧化物層22來作為餘刻擂止層。此氮化物餘刻亦會除掉 一些氮化物層104(例如留下約500 A的厚度），以及鄰接於 多晶矽塊28的曝露氧化物層30部份。一非等向性氧化物蝕 刻會接續來除掉曝露於第三溝槽44中（介於氧化物塊32之 間）的部份氧化物層22,而使用多晶矽層14來作為蝕刻擋止 物。此氧化物蝕刻亦會稍微地除掉一小部份的氧化物層 48。所形成的結構示於第8C圖中。 一非等向性多晶矽（乾）蝕刻嗣會被進行來除掉該多晶 矽層14曝露於第三溝槽44(介於氧化物塊32之間）的部份， 而使用氧化物層12作為蝕刻擋止層。此多晶矽蝕刻最好能 在該多晶矽層14面對第三溝槽44的邊緣上形成一推拔區 106，如第8D圖所示。 一非等向性氧化物（乾）蝕刻會接著進行，而來除掉氧 化物層12曝露於第三溝槽44中（介於氧化物塊32之間）的部 份，以曝現出在該溝槽44底部的基材1 〇。此氧化物蝕刻亦 會稍微除掉一小部份的氧化物層48。利用曝現於該溝槽44 底部的矽基材10，一矽（乾）蝕刻程序會被進行來使第三溝 槽44等更向下深入基材1〇中，而達基材表面以下5〇〇〜15〇〇 A的深度。此蝕刻會被選擇而使矽和氧化物之間具有1比1 的選擇性·，因此其亦會在氧化物隔離區16(L〇COS或STI) 中触成一相同深度的溝槽，故該等第三溝槽44會被連續地 形成而延伸貫穿該主動區與隔離區17/16。所形成的結構如 第8E圖所示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） 38 …身----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 560012

發明説明 碉一氧化處理會被進行，而將曝露的第三溝槽44之矽 表面氧化來形成一薄氧化物層52(例i5〇 A )概露該等石夕表 面。此氧化處理亦氧化該多晶矽層14曝露的推拔侧面1〇6， 其係形成第二溝槽44頂部的部份側壁，而來造成水平定向 緣專各^曰向第二溝槽44之一侧壁，如第8F圖所示。該等 端緣54係可為細長的邊緣（例如刮鬍刀片之銳緣），或為較 短的端緣（例如鉛筆的尖端）。此氧化處理亦會加厚多晶矽 塊42上方的氧化物層48。 了擇的氧化物層最佳化處理可後續進行，其中該熱 生成的福勒一諾德海姆穿隧氧化物之厚度，乃可藉由第三 溝槽44除掉氧化物層52，嗣以—HT〇氧化物沈積步驟來於 整個結構上再形成具有良好控制厚度（如15〇 A )的氧化物 層52而被最佳化。所形成的結構乃示於第圖中。 ㈣有.一多晶石夕層56會被覆設在該結構上（例800 A厚） 如第8H圖所示。金屬化多晶矽（未示出）可被形成於該多晶 矽層56的頂面上。嗣一層介電材料108(如約1〇〇〇 a的BSG) 會被覆設在多晶矽層56上，如第81圖所示。一BSG蝕刻程 序嗣會被用來將BSG108姓低至與氧化物層52齊平，再施以 一多晶矽蝕刻來將多晶矽層56蝕低至與氧化物層52齊平。 或者一 CMP平坦化亦可被用來取代該等BSG和多晶矽蝕 刻。一額外的多晶矽蝕刻可被進行來使多晶矽層56的頂面 凹陷至低於氧化物層52與BSG108的頂面，如第8J圖所示。 一氧化物層110嗣會被沈積在該結構上（例800 A)，如 第8K圖所示。然後會進行氮化物#刻，並以氧化物層52作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (t先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

39 560012 • A7 I-----—-—— ___ 五、發明説明（37 ) " 為㈣擔止層，而在多晶㈣56上留下氮化物塊11〇，如第 8L圖所不。該等氮化物塊11〇會藉氧化物層52(和氧化物塊 32)及BSG108來自動對準於多晶矽層56。嗣一BS(J钱刻會 被用來由第三溝槽44中除掉BSG塊1〇8等。所形成的結構係 示於第8M圖中。 非等向性多晶矽蝕刻會被用來除掉多晶矽56曝露 在第二溝槽44底面的部份（即未被氮化物110所罩護的部 份），如第8N圖所示。然後，氮化物會被沈積在該結構上（例 300 A厚），再以一非等向性氮化物蝕刻（如Rm)來除掉所沈 積的氮化物，而留下第三溝44中的氮化物間隔物112，如第 8 Ο圖所示。 適當的離子植入會被施行於該結構的整個表面上，而 在第二溝槽44底下的基材10中形成第二區50(埋入位元線 及極區）等·。在該等溝槽44的外部，離子會被阻擋而沒有作 用。凊注意此離子植入程序亦可在該製程之一較早或稍後 步驟來進行。被形成的結構示於第8P圖中。 一氧化物層116會被沈積在該結構上，而填滿第三溝槽 44等，如第8q圖所示。該結構的頂面會被使用氮化物層ιι〇 作為蝕刻擋止層來平坦化（例如CMp處理），而曝露出多晶 | 石夕塊28，如第8R圖所示。 一多晶矽蝕刻程序會被用來除掉多晶矽塊28(使用氧 化物層22作為蝕刻擋止層）來形成第二溝槽34等。一受控制 的氧化物蝕刻（如HF)會被用來除掉該氧化物層22曝現在第 二溝槽34底面的部份（使用多晶矽層14作為蝕刻擋止層）。 本紙張尺度適财關家標準概格⑵狀撕公⑹ -- ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ -·線- 560012 A7 r~ -:——-_ 五、發明説明（38 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一多晶矽蝕刻程序會被用來除掉多晶矽層14曝露在第二 溝槽34底面的部份（使用氧化物層12作為蝕刻擋止層）。適 田的離子植入會在該基材1〇中形成第一區（源極區）％等， 其係具有一導電性類型（如!^型）而不同於周遭的基材之導 電性（如Ρ型）。所形成的結構乃示於第8S圖中。 一氧化物側壁層36會被使用熱氧化法來形成於溝槽 34中之多晶矽層14的曝露端部上，如第8T圖所示。側壁間 隔物40等嗣會被貼設形成於第二溝槽34的内壁上，其係先 沈積一薄氧化物層（例200 A )於整個結構上，再施以一非等 向性蝕刻（如RIE乾蝕刻）來除掉該等間隔物4〇之外的沈積 | 氧化物層而製成者。此氧化物餘刻程序亦會除去該等曝露 在第一溝槽34底部的氧化物12部份而曝露出基材1〇，並會 姓掉一些氧化物層52。所形成的結構係示於第8U圖中。該 專第二溝34嗣會被以下述方式來填滿金屬材料塊12〇。最 好先以一層TiN材料118來沈積在該結構上，嗣再沈積一層 導電金屬例如銘或鶴。接著進行一金屬平坦化步驟（如 CMP)，來將金屬層蝕低至與第二溝槽34的頂面齊平，而在 該等溝槽34中留下導電金屬塊120，並經由TiNl 18來與源 極區38電接觸。一可擇的金屬凹槽蝕刻亦可被進行以確保 所有沈積在第二溝槽34外部的金屬皆能被除掉。所形成的 結構係示於第8V圖中。 一氧化物層114(如BP TEOS)會被用來覆蓋該結構。一 罩蔽步驟會被進行來界限該汲極區50上的蝕刻區域。該等 氧化物層114、116及52會由該等餘刻區域被選擇性地餘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -41 - 560012 . A7 I " ---—— ________ 五、發明説明（39 ) 掉，而造成接觸開孔等，其較理想係正對第二區50曝露部 伤的中央處並比該第二區更寬許多。該等接觸開孔嗣可藉 金屬沈積和平坦化蝕回形成導電接觸體72,而來填滿金屬 導體。一位元線導體74會藉金屬罩覆於氧化物114上來添設 於各主動區上，而將該主動區中的所有接觸體72連接在一 起。其最声的結構係示於第8W圖中。 除了有一水平定向的浮動閘極銳緣指向一垂直定向 的控制閘，各金屬接觸體72的SAC對準，S型通道區，及該 控制閘長度可藉一多晶矽沈積步驟來決定等之利益外，本 實施例所具的另一優點係，可製成一源極線38其具有一金 4材料塊沿其長度固接，因此乃可遍及其長度來減少該源 極線3 8的整體電阻。 應可瞭解本發明並不受限於以上所述之各實施例，而 包含所有声申請專利範圍内的其它修正變化。舉例而言， 第三溝槽44等亦可形成任何形狀來伸入基材中，而非僅如 圖中所示的細長矩形狀。又，雖以上方法係描述使用適當 摻雜的多晶矽來作為形成記憶胞元的導電材料，但專業人 +輕易可知任何其它適當的導電材料亦可被使用。此外， &何適當的絕緣體亦可被用來取代三氧切或氮化石夕。 I ’任何㈣性質不同於二氧切（或任何絕緣趙）及不同 於多晶矽（或任何導體）之適當材料，亦可被用來取代氮化 石:。又’由申請專利範圍可知，並非所有的方法步驟皆一 疋要70全按照申請專利範圍所述的順序來進行，而係得以 任何能夠妥當製成本發明之記憶胞元的其它順序來為之。 本紙張尺度適用中國國家標準（〇iS) A4規格（2】0X297公爱） 42 V-·-:」#----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 560012 * A7 ------- ---_B7_ 五、發明説明（4〇 ) 此外’上述發明係被示出製成於一均勻摻雜的基材中，但 一般皆知且本發明亦可採用，各記憶胞元構件亦可被形成 於基材的井區中，該等區域係被摻雜而與該基材的其它部 份具有不同的導電性類型者。最後，單層的絕緣或導電材 料亦可被製成多層的該等材料，反之亦然。 43 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 彻012

，10···半導體基材 源'極區 4...及極區 5···控制閘 6···銳緣 12···絕緣層 14 “多晶石夕層 16···條帶（隔離區） 17···主動區 18···氮化矽層 19·.·光阻· 20···隔離材料 22···絕緣層 24···厚多晶矽層 26,34,44···溝槽 28,42···多晶石夕塊 30,104,11〇···說化物層 32…厚氧化物層 3 6…氧化物側壁層 3 8…源極區 40…側壁間隔物 A7 B7 元件標號對照 43,48,52···氧化物層 46，112···氮化物間隔物 5 0…埋入位元線 >及極區 54…水平定向緣 56…多晶矽間隔物 58,60,62*"絕緣間隔物 64···金屬化矽 66,68,86,94···金屬化多晶石夕 70···純化物 72…接觸體 74…位元線導體 76…通道區 78···垂直部份 80,96…水平部份 82，114，116…氧化物層 84…多晶石夕層 88,90,92…氧化物間隔物 102，108…介電材料(RSG層） 10 6…推拔區 118···ΤίΝ 材料 120…金屬材料塊 本紙張尺度適用中國國家標準（⑶幻Α4規格（210X297公釐） (氣先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 560012 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第0911213 56號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：92年7月 1 · 一種可電程式化及可抹除之記憶元件陣列，係包含： 一第一種導電性的半導體基材； 間隔分開的隔離區等設在該基材上，乃互相平行 而沿一第一方向延伸，並在每一對相鄰的隔離區之間 具有一主動區；及 每一主動區皆含有多數的記憶胞元，各記憶胞元 包含： 第一及第二區等間隔分開地設於該基材中而具有 第二種導電性，且其間形成一該基材的通道區； 一導電性浮動閘極絕緣地設在該通道區的至少一 部份上方，而含有一水平定向緣由該浮動閘極之一側 邊伸出；及 一導電性控制閘其至少有一部份側向地鄰接於並 絕緣於該水平定向線。 2·如申凊專利範圍第1項之元件陣列，其中之每一記憶胞 元係有浮動閘極的一部份絕緣地設於該第一區的一部 份上。 3 ·如申凊專利範圍第1項之元件陣列，更包含： 多數的溝槽設於該基材之一表面中，它們係互相 平行而沿一垂直於該第一方向的第二方向來延伸穿過 該等隔離區和主動區，且其中該各第二區係被設在一 該溝槽底下。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） (請洗閱讀背面之注意事項寫本頁) -ϋ n ·ϋ ϋ ϋ ϋ 一：OJI ϋ ϋ βϋ ϋ n 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45 ^00012六、申請寻利範圍 4. 5. 6. 8. 9·如 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如申研專利範圍第3項之元件陣列，其中之每一記憶胞 元的通道區係具有一第一部份沿一溝槽之一側壁延 伸，及一第二部份沿該基材的表面延伸。 如申請專利範圍第4項之元件陣列，其中該各記憶胞元 之通道區的第一與第二部份係以互相垂直的方向來延 伸。 如申請專利範圍第4項之元件陣列，其中該各記憶胞元 之控制閘係至少有一部份伸入該溝槽内。 如申請專利範圍第3項之元件陣列，於各記憶胞元中： 該浮動閘極係呈細長狀而沿平行於基材表面的方 向延伸；及 該控制閘亦呈細長狀而沿垂直於基材表面的方向 延伸。 如申請專利範圍第6項之元件陣列，其中各主動區内的 各控制閘會延伸穿過鄰接的隔離區，並電連接於在另 一主動區内之一控制閘。 申明專利範圍第1項之元件陣列，更包含： 多數的導電材料塊各設於一第一區上並與其電接 觸。10 ·如申請專利範圍第9項之元件陣列，其中該各浮動閘極 係側鄰於並絕緣於一導電材料塊。11·如申請專利範圍第4項之元件陣列，其中該各浮動閘極 係被設在一通道區之整個第二部份上方。12·如申請專利範圍第1項之元件陣列，其中該各浮動閘極 (請洗閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 寫太

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   六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之水平定向緣係以絕緣材料來與一控制閘絕緣，而該 絕材料的厚度可容電荷以福勒一諾德海姆 (Fowler-Nordheim)穿隧作用來穿過。 U·如申請專利範圍第4項之元件陣列，其中該各通道區的 第一部份會以直接朝向一浮動閘極的方向來延伸。 M·如申請專利範圍第丨項之元件陣列，其中該等記憶胞元 係被製成記憶胞元對，且每一記憶胞元對會共用其間 之單一第二區。 15.如申請專利範圍第1項之元件陣列，其中該等記憶胞元 係被製成記憶胞元對，且每一記憶胞元對會共用其間 之單一第一區。 16·如申請專利範圍第10項之元件陣列，其中該各記憶胞 元更包含： 一層絕緣材料設於該浮動閘極上並側鄰於該導電 材料塊。 17·如申請專利範圍第16項之元件陣列，其中該層絕緣材 料係由氮化矽所製成。 18. 如申請專利範圍第4項之元件陣列，其中該各控制閘包 含： 一第一部份沿一溝槽之一側壁延伸並與其絕緣； 及 一第二部份沿該溝槽之一底壁延伸並與其絕緣。 19. 如申請專利範圍第丨8項之元件陣列，其中該各控制閘 係呈L形。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2ΐ〇 χ 297公釐） (請洗閱讀背面之注意事項翔填寫本頁) 裝 寫士 ϋ 1_1 ϋ 一一 of · —^1 ϋ 1_1 ϋ n ϋ 11 I

   47 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___ C8 ^---___申請專·® —2〇·如申請專利範圍第18項之元件陣列，其中該各控制閉 係呈矩形。2ι.如中請專利範圍第18項之元件陣列，其中該各通道區包含一第三部份沿著該溝槽的底壁延伸。 22·如申請專利範圍第21項之元件陣列，其中該各通道區 略呈S形。23.如申請專利範圍第旧之元件陣列，其中該各記憶胞元 更包含： 一金屬接觸體具有一第一部份設於該第二區上方 並與之電連接，及一第二部份設於該控制閘上方並與 之絕緣。24·如申請專利範圍第9項之元件陣列，其中該各記憶胞元 的導電材料塊係為一金屬。 25· —種半導體記憶胞元陣列之製造方法，包含下列步 驟： 在具有第一種導電性之基材上製成間隔分間的隔 離區等，它們係互相平行而沿第一方向延伸，並在每 一對相鄰的隔離區之間形成一主動區； 在該基材中製成具有第二種導電性之多數間隔分 開的第一和第二區等，且在該基材的主動區中有多數 的通道區等會被形成而各延伸於一第一區與一第二區 之間； 製成多數導電材料的浮動閘極等其各位於一通道 區的至少一部份上方並與之絕緣，該等浮動閘極各包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公髮） (請洗閱讀背面之注意事項 裝--- 寫本頁) -ϋ 1 n n ϋ n^OJa >1 ϋ 1« I n I I

   48 560012 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範圍 含一水平定向緣由其一侧邊伸出；及 製成多數導電性的控制閘等其各具有至少一部份 側向鄰接於並絕緣於一前述之水平定向緣。 26.如申請專利範圍第25項之方法，其中該等控制閘係互 相平行並沿一垂直於該第一方向的第二方向延伸穿過 該等主動區和隔離區。 27·如申請專利範圍第25項之方法，其中該各浮動閘極係 位於一第一區的一部份上方並與之絕緣。 28·如申請專利範圍第25項之方法，更包含下列步驟： 製成多數的溝槽於該基材之一表面中，它們係、互 相平行並沿一垂直於該第一方向的第二方向延伸穿過 該等主動區和隔離區，其中該各第二區係被形成於一 溝槽底下。 29·如申請專利範圍第28項之方法，其中該各通道區乃包 含一第一部份沿一溝槽之一側壁延伸，及一第二部份 沿該基材表面延伸。 30·如申清專利範圍第29項之方法’其中該通道區的第一 和第二部份係沿互相垂直的方向來延伸。 31·如申請專利範圍第29項之方法，其中該各控制閘至少 有一部份係被製成伸入一溝槽内。 32.如申請專利範圍第29項之方法，其中製成該各控制閘 乃包括製成一導電材料的間隔物，其具有—第—部份 沿一溝槽的側壁延伸並與之絕緣，及一第二部份側鄰 於並絕緣於該水平定向緣。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-------l··· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 49 申請專利範圍 33·如申請專利範圍第28項之方法，其中·· 該洋動閘極係呈細長狀而沿平行於基材表面的方 向延伸；及 該控制閘亦呈細長狀而沿垂直於基材表面的方向 延伸。 汝申叫專利範圍第25項之方法，更包含下列步驟： 製成多數導電材料塊，它們係互相平行並沿一垂 直於e亥第一方向的第二方向來延伸穿過該等主動區和 隔離區，其中該各導電材料係位於部份的第一區上方 並與之電接觸。 35. 如申請專利範圍第34項之方法，其中該各浮動閉極係 側鄰於並絕緣於一導電材料塊。 36. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該各浮動閉極係 被叹在一通道區的整個第二部份上方並與之絕緣。 汝申味專利範圍第25項之方法，更包含下列步驟： 在該各浮動閘極之水平定向緣與相鄰的控制閘之 間製成一絕緣材料，其厚度可容電荷以福勒一諾德海 姆穿隧作用穿過。 38·如申請專利範圍第29項之方法，其中該各通道區的第 一部份係以直接朝向一浮動閘極的方向來延伸。 39·如申請專利範圍第35項之方法，更包含下列步驟： 製成一層絕緣材料設於該各浮動閘極上並側鄰於 一導電材料塊。 40·如申請專利範圍第39項之方法，其中該層絕緣材料 560012 、申請專利範圍 由氮化矽所製成。 化如申請專利範圍第29項之方法，其中製成該各控制 乃包含下列步驟： 部份沿一溝槽的側壁延伸 製成該控制閘之一驾 並與之絕緣；及 製成該控制閘之-第二部份沿該溝槽的底壁延伸 並與之絕緣。 呈 A如申請專利範圍第41項之方法，其中該各控制間係 L形。 呈 43. 如申請專利範圍第41項之方法，其中該各控制問係 矩形。 44. 如申請專利範圍第41項之方法，其中該各通道區包含 —第三部份沿著該溝槽的底壁延伸。 A如申請專利範圍第44項之方法，其中該各通道區略呈 S形。 46.如申請專利範圍第25項之方法，更包含下列步驟： 一製成多數金屬接觸體，其各具有—第一部份位於 控 一第二區上方並與之電連接，及一第二部份位於 制閘上方而與之絕緣。 47.如申請專利範圍第34項之方法，其t該導電材料塊係 為一金屬。 48.:種操作一可電程式化及可抹除之記憶元件的方法， ，元u $電性浮彩間極設在—半導體基材上方 並與之絕緣’及一導電性控制間其至少有一部份側鄰 51 560012 經 濟 部 智 •慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 六、申請專利範圍 於該浮動閘極並以-絕緣材料與之絕緣；該方法包含 以下步驟： 施-電壓於該控制閘，λ相對於該浮動閘極之電 壓係充分地正性，而可感應該浮動閘極上的電子來與 —從浮動閘極侧邊伸出的水平定向緣侧向地形成隧 道，並經由福勒一諾德海姆穿隧作用穿過該絕緣材料 移至該控制閘上。 49·如申凊專利範圍第48項之方法，更包含下列步驟： 施一正電壓於該基材之一源極區，該源極區係至 少部份地設在該浮動閘極下方並與之絕緣，而使該正 電壓電容性地耦合於該浮動閘極； 施一正電壓於該基材之一汲極區，該汲極區係位 於一設在該基材表面中之一溝槽底下；及 施一正電壓於該控制閘，其具有一第一部份向下 伸入该溝槽内’及一第二部份側向鄰接於該浮動閘極 邊緣； 其中電子會被感應而由該汲極區沿該溝槽之一側 壁移行至該浮動閘極上。 請 先 閱 讀 背 Φ 之 注

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