通过原位蒸汽氧化形成嵌入式闪存的共源极氧化物的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及闪存单元及其形成方法。
【背景技术】
[0002]现今的电子器件(例如，计算机、数码相机、电子游戏等)通常包括用于存储数据(例如，文件、图片等)的电子存储器。电子存储器出现多种不同类型。广泛使用的一种电子存储器是闪存。闪存是一种非易失性存储器(即，在不通电时保持数据的存储器)，其提供了简易和快速的数据存储。
[0003]闪存将信息存储在存储单元中，这些存储单元具有通过绝缘层与上面的控制栅极以及下面的晶体管沟道区域间隔开的浮置栅极。由于浮置栅极通过绝缘层与沟道区域电隔离，所以其上的电荷被俘获。被俘获的电荷表示存储在存储单元中的数据状态。例如，为了读取闪存单元，通过向控制栅极施加电压来测试沟道区域的导电性(例如，其是导电的还是绝缘的)。由于沟道区域的导电性受到浮置栅极上的电荷的影响，所以可以测量流经沟道区域的电流并且用于再现存储的数据状态。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种存储单元，包括:共源极氧化物层，位于沿着半导体衬底的顶面设置的源极区域上方；第一漏极区域，沿着所述半导体衬底的所述顶面设置在通过第一沟道区域与所述源极区域横向地间隔开的位置处；以及共擦除栅极，设置在所述共源极氧化物层上，其中，所述共擦除栅极包括的基本平坦的底面与所述共源极氧化物层的基本平坦的顶面邻接。
[0005]在该存储单元中，所述源极区域包括的掺杂浓度大于或等于lE19cm_3。
[0006]在该存储单元中，所述共源极氧化物层的密度大于使用湿式炉氧化工艺所形成的氧化物的密度。
[0007]该存储单元还包括:第二漏极区域，沿着所述半导体衬底的顶面在所述源极区域的与所述第一漏极区域相对侧上，设置在通过第二沟道区域与所述源极区域横向地间隔开的位置处；以及第一浮置栅极，通过邻接所述共源极氧化物层的第一浮置栅极氧化物层与所述第一沟道区域间隔开；以及第二浮置栅极，通过邻接所述共源极氧化物层的第二浮置栅极氧化物层与所述第二沟道区域间隔开。
[0008]该存储单元还包括:第一控制栅极，设置在所述第一浮置栅极上方；以及第二控制栅极，设置在所述第二浮置栅极上方。
[0009]在该存储单元中，所述第一控制栅极通过附加的介电材料和邻接所述第一控制栅极的第一间隔件结构与所述共擦除栅极间隔开，其中，所述第一间隔件结构的厚度大约等于介于所述第一控制栅极和所述共擦除栅极之间的所述附加的介电材料的厚度。
[0010]在该存储单元中，所述共源极氧化物层包括与所述基本平坦的顶面相对并且邻接所述源极区域的弯曲的底面。
[0011]该存储单元还包括:第一选择栅极，沿着所述第一浮置栅极的与所述共擦除栅极的相对侧进行设置，其中，所述第一选择栅极与第一字线相连接；以及第二选择栅极，沿着所述第二浮置栅极的与所述共擦除栅极的相对侧进行设置，其中，所述第二选择栅极与第二字线相连接。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种嵌入式闪存单元，包括:半导体衬底，包括通过第一沟道区域与第一漏极区域间隔开并且通过第二沟道区域与第二漏极区域间隔开的共源极区域；共源极氧化物层，具有顶面和与所述共源极区域邻接的底面；第一浮置栅极，通过第一浮置栅极氧化物层与所述第一沟道区域间隔开，所述第一浮置栅极氧化物层在所述半导体衬底上面位于与所述共源极氧化物层邻接的第一位置处；第二浮置栅极，通过第二浮置栅极氧化物层与所述第二沟道区域间隔开，所述第二浮置栅极氧化物层在所述半导体衬底上面位于与所述共源极氧化物层邻接的第二位置处；以及共擦除栅极，设置在所述共源极氧化物层上且具有与所述共源极氧化物层的基本平坦的顶面邻接的基本平坦的底面。
[0013]在该闪存单元中，所述共源极氧化物层包括与所述基本平坦的顶面相对的并且与所述共源极区域邻接的弯曲的底面。
[0014]在该闪存单元中，所述共源极氧化物层在所述共擦除栅极下方位于大约1nm和大约40nm之间的范围内的高度处。
[0015]根据本发明的又一方面，提供了一种形成存储单元的方法，包括:在半导体衬底内形成源极区域和漏极区域；实施原位蒸汽生成(ISSG)工艺以在所述源极区域上方形成共源极氧化物层；以及在所述共源极氧化物层上形成栅极结构，其中，所述栅极结构具有的基本平坦的底面与所述共源极氧化物层的基本平坦的顶面邻接。
[0016]该方法还包括:在第一浮置栅极氧化物层上方形成第一浮置栅极，所述第一浮置栅极氧化物层在所述半导体衬底上设置在所述源极区域和第一漏极区域之间的第一位置处；在第二浮置栅极氧化物层上方形成第二浮置栅极，所述第二浮置栅极氧化物层在所述半导体衬底上设置在所述源极区域和第二漏极区域之间的第二位置处，其中，所述第二漏极区域位于所述源极区域的与所述第一漏极区域的相对侧上；以及在所述共源极氧化物层上形成共擦除栅极，所述共擦除栅极具有的所述基本平坦的底面与所述共源极氧化物层的所述基本平坦的顶面邻接。
[0017]该方法还包括:在所述第一浮置栅极上方形成第一控制栅极，并且在所述第二浮置栅极上方形成第二控制栅极；以及沿着所述浮置栅极的与所述共擦除栅极的相对侧形成与第一字线相连接的第一选择栅极，并且沿着所述浮置栅极的与所述共擦除栅极的相对侧形成与第二字线相连接的第二选择栅极。
[0018]该方法还包括:形成与所述第一控制栅极邻接且通过附加的介电材料与所述共擦除栅极间隔开的第一间隔件结构，其中，所述第一间隔件结构的厚度大约等于介于所述第一控制栅极和所述共擦除栅极之间的所述附加的介电材料的厚度。
[0019]在该方法中，所述共源极氧化物层包括与所述顶面相对的弯曲的底面。
[0020]在该方法中，实施所述ISSG工艺包括:将所述半导体衬底提供至保持在第一压力下的处理室；操作加热元件以提高所述半导体衬底的温度；并且将包括氢气和氧气的气体混合物引入所述处理室中，其中，所述气体混合物在与加热的所述半导体衬底相接触的情况下，形成氢氧化物(OH)和原子氧，所述氢氧化物(OH)和所述原子氧与所述半导体衬底发生反应以形成氧化硅。
【附图说明】
[0021]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。
[0022]图1A是具有共源极氧化物层的嵌入式闪存单元的一些实施例的截面图，该共源极氧化物层带有基本平坦的顶面；
[0023]图1B示出了具有多个存储单元(对应于图1A)的嵌入式闪存阵列的一些实施例的不意图；
[0024]图2示出了具有共源极氧化物层的嵌入式闪存单元的一些附加实施例的截面图，该共源极氧化物层带有基本平坦的顶面；
[0025]图3是形成具有使用原位蒸汽生成工艺(ISSG)所生成的共源极氧化物层的嵌入式闪存单元的方法的一些实施例的流程图；以及
[0026]图4和图5示出了与形成具有使用原位蒸汽生成(ISSG)工艺所生成的共源极氧化物的嵌入式闪存单元的示例性方法相对应的截面图的一些实施例。
【具体实施方式】
[0027]以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现所提供的主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加的部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是用于简单和清楚的目的，并且其本身不表示所讨论各个实施例和/或配置之间的关系。
[0028]此外，为了便于描述，在此可使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”以及“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除图所示的方位之外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其它方式进行定位(旋转90度或处于其他方位)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地进行相应的解释。
[0029]一些闪存单元配置包括共享位于半导体衬底内的共源极区域的一对存储单元。存储单元分别具有设置在漏极区域和共享的共源极区域之间的浮置栅极。在擦除操作期间，将来自浮置栅极的电荷提供给共源极区域或上面的共擦除栅极。共擦除栅极通过共源极氧化物层与共源极区域间隔开，该共源极氧化物层被配置成提供介于共擦除栅极和共源极区域之间的电隔离。
[0030]通常使用湿式炉氧化(wet furnace oxidat1n)工艺在半导体衬底上方形成共源极氧化物层，该湿式炉氧化工艺提供比干式氧化工艺明显更高的生长速率。湿式炉氧化工艺将硅衬底暴露于具有水蒸汽的高温环境中。水蒸汽中的水通过氧化物层扩散到氧化物/硅界面，其中，水与硅相互作用以形成二氧化硅(例如，Si (固体)+H20(气体)->Si02 (固体)+2?