电可擦可编程只读存储器及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电可擦可编程只读存储器及其制造方法。


背景技术：

2.在半导体存储装置中，电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable read only memory， eeprom）是一种非易失性存储器。电可擦可编程只读存储器的优点是其可针对整个存储器区块进行擦除，且擦除速度快，约需一至两秒。因此，近年来，电可擦可编程只读存储器已运用于各种消费性电子产品中，例如：数码相机、数码摄影机、移动电话或笔记本电脑等。
3.电可擦可编程只读存储器通常由多个存储单元以列阵形式排列而成，然而现有的电可擦可编程只读存储器中的存储单元的控制栅的截面形状为直条状，且两个存储单元共用一个接触结构，由此限制了器件的密度（array density）。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电可擦可编程只读存储器及其制造方法，以使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。
5.为实现上述目的，本发明提供一种电可擦可编程只读存储器，包括半导体衬底、位于所述半导体衬底中的至少两个有源区、位于所述半导体衬底上的至少两个控制栅结构以及位于所述控制栅结构两侧的所述有源区上的至少两个接触结构；所述至少两个控制栅结构沿着第一方向间隔排布，每个所述控制栅结构的截面形状呈波浪形并沿着第二方向延伸，呈波浪形的所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，相邻的所述控制栅结构中的所述弧形开口的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅，其中，一个所述控制栅和一个所述有源区构成一个存储单元；所述接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，以实现四个所述存储单元共用一个所述接触结构。
6.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述电可擦可编程只读存储器还包括至少两个隔离结构，所述隔离结构位于所述至少两个有源区之间，且所述隔离结构呈错位排布。
7.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述隔离结构沿所述第二方向排布成行，并沿所述第一方向排布成列，相邻两行的所述隔离结构在所述第二方向上错位排布，相邻两列的所述隔离结构在所述第一方向上错位排布，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
8.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述隔离结构的截面形状呈椭圆形。
9.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，每个所述控制栅结构横跨至少一
个所述有源区和至少一个所述隔离结构。
10.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，呈波浪形的所述控制栅结构的所述峰点和所述谷点的截面形状呈弧形，同一个呈波浪形的所述控制栅结构的所述峰点在所述第二方向上呈一直线列排列，且同一个呈波浪形的所述控制栅结构的所述谷点在所述第二方向上呈另一直线列排列。
11.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述接触结构的截面形状呈圆形或者椭圆形。
12.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述有源区中具有源区和漏区，所述源区和所述漏区分别位于所述控制栅结构的两侧。
13.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述电可擦可编程只读存储器还包括源线和位线，所述源线和所述位线分别位于所述控制栅结构两侧的所述半导体衬底上，所述源线沿着所述第二方向延伸并与所述源区电性连接，所述位线沿着所述第二方向延伸并与所述漏区电性连接。
14.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器中，所述接触结构对准所述源线或者所述位线，并与所述源线或者所述位线电性连接。
15.基于同一发明构思，本发明还提供一种电可擦可编程只读存储器的制造方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有至少两个有源区；在所述半导体衬底上形成至少两个控制栅结构，所述至少两个控制栅结构沿着第一方向间隔排布，每个所述控制栅结构的截面形状呈波浪形并沿着第二方向延伸，呈波浪形的所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，相邻的所述控制栅结构中的所述弧形开口的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅，其中，一个所述控制栅和一个所述有源区构成一个存储单元；以及，在所述有源区上形成至少两个接触结构，所述接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，以实现四个所述存储单元共用一个所述接触结构。
16.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器的制造方法中，在提供半导体衬底的步骤中还包括在所述半导体衬底中形成隔离结构，所述隔离结构位于所述至少两个有源区之间，且所述隔离结构呈错位排布。
17.可选的，在所述的电可擦可编程只读存储器的制造方法中，所述隔离结构沿所述第二方向排布成行，并沿所述第一方向排布成列，相邻两行的所述隔离结构在所述第二方向上错位排布，相邻两列的所述隔离结构在所述第一方向上错位排布，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
18.在本发明提供的电可擦可编程只读存储器及其制造方法中，控制栅结构的截面形状呈波浪形，使得呈波浪形的控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，并且由于接触结构位于相邻的控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，如此一来，可以实现四个存储单元共用一个接触结构，由此使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。
附图说明
19.图1是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的结构俯视图。
20.图2是沿图1中a-a’方向的剖面结构示意图。
21.图3是沿图1中b-b’方向的剖面结构示意图。
22.图4是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法的流程示意图。
23.图5是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法中形成的隔离结构的俯视图。
24.图6是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法中形成的控制栅结构的俯视图。
25.其中，附图标记说明如下：100-半导体衬底；110-有源区；101-遂穿氧化层；102-浮栅；103-栅间介质层；111-源区；112-漏区；120-隔离结构；130-控制栅结构；130a-弧形开口；131-控制栅；140-存储单元；150-源线；160-位线；170-接触结构。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电可擦可编程只读存储器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
27.图1是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的结构俯视图。如图1所示，本实施例提供一种电可擦可编程只读存储器，包括半导体衬底100、位于所述半导体衬底100中的至少两个有源区110、位于所述半导体衬底100上的至少两个控制栅结构130以及位于所述控制栅结构130两侧的所述有源区110上的至少两个接触结构170。
28.其中，半导体衬底100可为后续工艺提供操作平台，其可以是本领域技术人员熟知的任何用以承载半导体集成电路组成元件的底材，可以是裸片，也可以是经过外延生长工艺处理后的晶圆，详细的，所述半导体衬底100例如是绝缘体上硅（silicon-on-insulator，soi）衬底、体硅（bulk silicon）衬底、锗衬底、锗硅衬底、磷化铟(inp)衬底、砷化镓(gaas)衬底或者绝缘体上锗衬底等。
29.本实施例中，有源区110为采用离子注入后形成的掺杂区，依据实际生产需要，可以具有不同的离子注入类型。
30.图2是沿图1中a-a’方向的剖面结构示意图。如图2所示，所述有源区110中具有源区111和漏区112，所述源区111和所述漏区112分别位于所述控制栅结构130的两侧。
31.图3是沿图1中b-b’方向的剖面结构示意图。参考图1并结合图3所示，所述电可擦可编程只读存储器还包括至少两个隔离结构120，所述隔离结构120位于所述至少两个有源区110之间，且所述隔离结构120呈错位排布。所述隔离结构120可以为浅沟槽隔离结构，用于定义出所述半导体衬底100中的有源区110所在的区域。
32.进一步的，本实施例中，所述隔离结构120的截面形状为椭圆形，在此，隔离结构120的截面指半导体衬底100的水平方向上的截面。但应理解，上述截面的图形仅作为示例，但并不以椭圆为限，在其他实施例中，隔离结构120的截面形状也可以为其他的规则图形，或者为其他的不规则图形。
33.本实施例中，所述隔离结构120沿所述第二方向y排布成行，并沿第一方向x排布成列，相邻两行的所述隔离结构120在所述第二方向y上错位排布，相邻两列的所述隔离结构
120在所述第一方向x上错位排布，所述第一方向x与所述第二方向y相互垂直。
34.进一步的，在每一行中，隔离结构120的间距相同，由此实现均匀分布。
35.此外，如图1和图2所示，电可擦可编程只读存储器还包括在所述半导体衬底100上自下而上依次设置的隧穿氧化层101、浮栅102和栅间介质层103，即隧穿氧化层101、浮栅102、栅间介质层103位于半导体衬底100和控制栅结构130之间。为了更好的阐述本发明的发明点，故在具体实施方式中省略了隧穿氧化层、浮栅、栅间介质层的具体描述，在此不再阐述。
36.继续参考图1所示，所述控制栅结构130横跨至少一个有源区110和至少一个隔离结构120。所述至少两个控制栅结构130沿着第一方向x间隔排布，每个所述控制栅结构130的截面形状呈波浪形并沿着第二方向y延伸，呈波浪形的所述控制栅结构130中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口130a，相邻的所述控制栅结构130中的所述弧形开口130a的朝向相对或者相背。
37.具体来说，呈波浪形的所述控制栅结构130的所述峰点和所述谷点的截面形状呈弧形，即呈波浪形的控制栅结构130的弯折处呈弧形，呈波浪形的控制栅结构130的弯折处具有弧形开口130a，相邻的所述控制栅结构130中的朝向相对的两个弧形开口130a对准源区111或者漏区112。
38.本实施例中，同一个呈波浪形的所述控制栅结构130的所述峰点在所述第二方向y上呈一直线行排列，且同一条呈波浪形的所述控制栅结构130的所述谷点在所述第二方向y上呈另一直线行排列。如此，可使得电可擦可编程只读存储器中的控制栅结构130分布较为均匀。
39.本实施例中，每个所述控制栅结构130中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅131。
40.如图1所示，电可擦可编程只读存储器包括多个呈阵列分布的存储单元140，每个存储单元140包括一个有源区110和一个控制栅131。其中，每个存储单元在第一方向x上的尺寸a可以为0.35μm~0.36μm，例如0.36μm，每个存储单元在第二方向y上的尺寸b可以为0.323μm~0.324μm，例如0.324μm。
41.此外，电可擦可编程只读存储器还包括源线150和位线160，所述源线150、位线160和所述控制栅结构130同层设置，所述源线150、位线160和所述控制栅结构130的材质可以相同，例如可以为掺杂的多晶硅。
42.进一步的，所述源线150和位线160分别位于所述控制栅结构130两侧的所述半导体衬底100上，所述源线150沿着第二方向y延伸并与所述源区111电性连接，所述位线160沿着第二方向y延伸并与所述漏区112电性连接。
43.如图2所示，所述源线150用于电性连接在所述第二方向y上相邻的源区111，所述位线160用于电性连接在第二方向y上相邻的漏区112。
44.本实施例中，接触结构170对准所述源线150或者所述位线160，并与所述源线150或者所述位线160电性连接。即，源线150上设置有与其电性连接的接触结构170，以及位线160上设置有与其电性连接的接触结构170。
45.较佳的，接触结构170位于相邻的所述控制栅结构130中的朝向相对的两个弧形开口130a之间的有源区110上。详细的，接触结构170位于相邻的所述控制栅结构130中的朝向
相对的两个弧形开口130a之间的源区111或者漏区112上。即，一个接触结构170周围形成有四个存储单元140，如此，可以实现使四个存储单元共用一个所述接触结构170。在此，四个存储单元140共用一个接触结构170是指，通过一个接触结构170实现四个存储单元140的源区111或者漏区112与外部电路的连接，也就是说，通过一个接触结构170可以实现向四个存储单元140的源区111或者漏区112施加电压。由此可以使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。
46.本实施例中，接触结构170的截面形状为椭圆形，每个源线150上对应设置有至少一个接触结构170，接触结构170还用于使源线150与源线导电层（位于源区111上并覆盖在第二方向y上相邻的源区111上的接触结构170的顶面）接触连接，由于接触结构170的截面形状为椭圆形，因此，可以增大与源线导电层或源区111的接触面积，从而降低与源线导电层或源区111之间的接触电阻。
47.本实施例中，每个位线160上至少设置有一个接触结构170，接触结构170还用于使位线160与位线导电层（位于漏区112上并覆盖在第二方向y上相邻的漏区112上的接触结构170的顶面）接触连接，由于接触结构170的截面形状为椭圆形，因此，可以增大与漏区导电层或漏区112的接触面，从而降低与位线导电层或漏区112之间的接触电阻。
48.本实施例中，所述接触结构170的材质可以为金属，例如可以为钨。
49.图4是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法的流程示意图。如图4所示，本实施例还提供一种电可擦可编程只读存储器的制造方法，用于形成上述的电可擦可编程只读存储器，包括：步骤s1：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有至少两个有源区；步骤s2：在所述半导体衬底上形成至少两个控制栅结构，所述至少两个控制栅结构沿着第一方向间隔排布，每个所述控制栅结构的截面形状呈波浪形并沿着第二方向延伸，呈波浪形的所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，相邻的所述控制栅结构中的所述弧形开口的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅，其中，一个所述控制栅和一个所述有源区构成一个存储单元；以及，步骤s3：在所述有源区上形成至少两个接触结构，所述接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，以实现四个所述存储单元共用一个所述接触结构。
50.图5是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法中形成的隔离结构的俯视图。图6是本发明实施例的电可擦可编程只读存储器的制造方法中形成的控制栅结构的俯视图。下文将结合图5和图6对本实施例提供的电可擦可编程只读存储器的制造方法进行更详细的描述。
51.首先，参考图5所示，执行步骤s1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100中形成有至少两个有源区110。进一步的，有源区110为采用离子注入后形成的掺杂区，依据实际生产需要，可以具有不同的离子注入类型。如图2所示，所述有源区110中具有源区111和漏区112。
52.具体的，可以先通过干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底100，以形成浅沟槽，通过浅沟槽定义出所述半导体衬底100中的有源区110所在的区域。然后，在所述浅沟槽中填充隔离层以形成隔离结构120，所述隔离结构120可以为浅沟槽隔离结构。
53.具体而言，如图5所示，所述隔离结构120位于所述至少两个有源区110之间，且所
述隔离结构120呈错位排布。进一步的，所述隔离结构120沿所述第二方向y排布成行，并沿第一方向x排布成列，相邻两行的所述隔离结构120在所述第二方向y上错位排布，相邻两列的所述隔离结构120在所述第一方向x上错位排布，所述第一方向x与所述第二方向y相互垂直。
54.接着，执行步骤s2，参考图6所示，在所述半导体衬底100上形成至少两个控制栅结构130，所述至少两个控制栅结构130沿着第一方向x间隔排布，每个所述控制栅结构130的截面形状呈波浪形并沿着第二方向y延伸，呈波浪形的所述控制栅结构130中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口130a，相邻的所述控制栅结构130中的所述弧形开口130a的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构130中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅131，其中，一个所述控制栅131和一个所述有源区110构成一个存储单元。本实施例中，控制栅结构130的材质可以为掺杂的多晶硅，控制栅结构130可以通过化学气相沉积工艺和离子注入工艺形成。
55.本实施例中，如图1所示，在形成控制栅结构130时，还可以形成源线150和位线160，所述源线150和位线160分别位于所述控制栅结构130两侧的所述半导体衬底100上，所述源线150沿着第二方向y延伸并与所述源区111电性连接，所述位线160沿着第二方向y延伸并与所述漏区112电性连接。
56.所述源线150、所述位线160与所述控制栅结构130同层设置且三者的材质相同，故所述源线150、所述位线160与所述控制栅结构130可以在同一工艺步骤中形成。其中，所述源线150、所述位线160与所述控制栅结构130三者的材质可以为掺杂的多晶硅。
57.接着，执行步骤s3，继续参考图1所示，在所述有源区110上形成至少两个接触结构170，所述接触结构170位于相邻的所述控制栅结构130中的朝向相对的两个弧形开口130a之间的有源区110上，以实现四个所述存储单元140共用一个所述接触结构170。由此使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。
58.其中，在所述有源区110上形成接触结构170的方法包括：首先，在所述有源区110上形成介质层（未图示），然后，在所述介质层中形成至少两个接触孔，接着，在所述接触孔中填充导电层以形成接触结构170。其中，所述导电层的材质可以为金属，例如可以为钨，导电层可以通过溅射的方法填充在接触孔内。
59.本实施例中，所述接触结构170对准所述源线150或者所述位线160，并与所述源线150或者所述位线160电性连接。
60.综上可见，在本发明提供的电可擦可编程只读存储器及其制造方法中，控制栅结构的截面形状呈波浪形，使得呈波浪形的所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，并且由于接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，如此一来，可以实现四个存储单元共用一个接触结构，由此使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。
61.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

技术特征：
1.一种电可擦可编程只读存储器，其特征在于，包括半导体衬底、位于所述半导体衬底中的至少两个有源区、位于所述半导体衬底上的至少两个控制栅结构以及位于所述控制栅结构两侧的所述有源区上的至少两个接触结构；所述至少两个控制栅结构沿着第一方向间隔排布，每个所述控制栅结构的截面形状呈波浪形并沿着第二方向延伸，呈波浪形的所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，相邻的所述控制栅结构中的所述弧形开口的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅，其中，一个所述控制栅和一个所述有源区构成一个存储单元；所述接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，以实现四个所述存储单元共用一个所述接触结构。2.如权利要求1所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述电可擦可编程只读存储器还包括至少两个隔离结构，所述隔离结构位于所述至少两个有源区之间，且所述隔离结构呈错位排布。3.如权利要求2所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述隔离结构沿所述第二方向排布成行，并沿所述第一方向排布成列，相邻两行的所述隔离结构在所述第二方向上错位排布，相邻两列的所述隔离结构在所述第一方向上错位排布，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。4.如权利要求3所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述隔离结构的截面形状呈椭圆形。5.如权利要求2所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，每个所述控制栅结构横跨至少一个所述有源区和至少一个所述隔离结构。6.如权利要求1所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，呈波浪形的所述控制栅结构的所述峰点和所述谷点的截面形状呈弧形，同一个呈波浪形的所述控制栅结构的所述峰点在所述第二方向上呈一直线列排列，且同一个呈波浪形的所述控制栅结构的所述谷点在所述第二方向上呈另一直线列排列。7.如权利要求1所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述接触结构的截面形状呈圆形或者椭圆形。8.如权利要求1所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述有源区中具有源区和漏区，所述源区和所述漏区分别位于所述控制栅结构的两侧。9.如权利要求8所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述电可擦可编程只读存储器还包括源线和位线，所述源线和所述位线分别位于所述控制栅结构两侧的所述半导体衬底上，所述源线沿着所述第二方向延伸并与所述源区电性连接，所述位线沿着所述第二方向延伸并与所述漏区电性连接。10.如权利要求9所述的电可擦可编程只读存储器，其特征在于，所述接触结构对准所述源线或者所述位线，并与所述源线或者所述位线电性连接。11.一种电可擦可编程只读存储器的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有至少两个有源区；在所述半导体衬底上形成至少两个控制栅结构，所述至少两个控制栅结构沿着第一方向间隔排布，每个所述控制栅结构的截面形状呈波浪形并沿着第二方向延伸，呈波浪形的
所述控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，相邻的所述控制栅结构中的所述弧形开口的朝向相对或者相背，且每个所述控制栅结构中相邻的谷点和峰点之间的部分构成一个控制栅，其中，一个所述控制栅和一个所述有源区构成一个存储单元；以及，在所述有源区上形成至少两个接触结构，所述接触结构位于相邻的所述控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，以实现四个所述存储单元共用一个所述接触结构。12.如权利要求11所述的电可擦可编程只读存储器的制造方法，其特征在于，在提供半导体衬底的步骤中还包括在所述半导体衬底中形成隔离结构，所述隔离结构位于所述至少两个有源区之间，且所述隔离结构呈错位排布。13.如权利要求12所述的电可擦可编程只读存储器的制造方法，其特征在于，所述隔离结构沿所述第二方向排布成行，并沿所述第一方向排布成列，相邻两行的所述隔离结构在所述第二方向上错位排布，相邻两列的所述隔离结构在所述第一方向上错位排布，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

技术总结
本发明提供一种电可擦可编程只读存储器及其制造方法，电可擦可编程只读存储器包括半导体衬底、位于半导体衬底中的至少两个有源区、位于半导体衬底上的至少两个控制栅结构以及位于控制栅结构两侧的有源区上的至少两个接触结构；控制栅结构的截面形状呈波浪形，呈波浪形的控制栅结构中相邻的谷点或峰点之间具有弧形开口，接触结构位于相邻的控制栅结构中的朝向相对的两个弧形开口之间的有源区上，如此一来，可以实现四个存储单元共用一个接触结构，由此使电可擦可编程只读存储器的设计更加紧凑从而提高器件的密度。加紧凑从而提高器件的密度。加紧凑从而提高器件的密度。


技术研发人员：沈安星 张有志 吴少衔
受保护的技术使用者：粤芯半导体技术股份有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/14