闪存存储器及其形成方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种闪存存储器以及所述闪存存储器的形成方法。

背景技术：

闪存存储器(Flash EPROM)是电子可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read‐only memory EEPROM)的一种形式。闪存存储器因其具有存入的数据在断电后不会消失、存取速度快以及可进行多次数据的存入、读取和擦拭等优点，使其被广泛应用于如便携式电脑、手机、数码音乐播放器等电子产品中。闪存存储器作为一种非易失存储器，其运行原理是通过改变存储单元的临界电压来控制门极通道的开关，已达到存储数据的目的，使存储在存储单元中的数据不会因供电中断而消失。

根据构成存储单元的晶体管的栅极结构的不同，通常，可将快闪存储器分为两种：堆叠栅式闪存和分栅式闪存。其中，堆叠式闪存存在过擦除问题，而与堆叠栅式闪存不同的是，分栅式闪存还在具有浮栅的存储单元的一侧形成有控制擦除以及编程的存储单元字线，因此分栅式闪存可避免过度擦除的问题。具体的，位于存储单元一侧的存储单元字线需通过导电插塞以施加或引出电信号，其中，存储单元字线的电信号的引出具有多种方式。例如，可以直接于存储单元一侧的存储单元字线上形成一导电插塞或者定义一字线引出区，于所述字线引出区上形成有接触字线，即于所述接触字线上形成导电插塞，进而可引出位于存储单元一侧的存储单元字线。

图1A为形成有接触字线的字线引出区的俯视图，图1B为形成有接触字线的字线引出区的剖面图，如图1A及1B所示，所述字线引出区包括一第一绝缘层11、一第二绝缘层12以及接触字线13，其中所述接触字线13形成于第一绝缘层11和第二绝缘层12之间，其用于和在后续所形成的导 电插塞连接。然而，如图1A所示，通常所述第一绝缘层11或第二绝缘层12为一面积较小的独立的结构，因此，在形成所述第一绝缘层11和第二绝缘层12的过程中，所述第一绝缘层11和第二绝缘层12极易发生剥离现象，从而使后续所形成的接触字线13无法满足制程要求，进而导致于接触字线13上所形成的导电插塞与接触字线13的连接出现异常。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种闪存存储器以及所述闪存存储器的形成方法，以解决现有的闪存存储器中，用于支撑接触字线的绝缘层易发生剥离的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种闪存存储器的形成方法，包括：

S11，提供一衬底，所述衬底包括至少一个器件区以及至少一个字线引出区，于所述器件区和字线引出区上均覆盖有一第一介质层，在所述器件区上形成有至少一个存储单元，所述第一介质层中具有一暴露所述存储单元的开口；

S12，于所述字线引出区中形成一第一凹槽和一第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的一端均与所述开口连通；

S13，于所述开口、第一凹槽以及第二凹槽中填充第二介质层；

S14，去除所述第一介质层，形成覆盖所述存储单元的隔离结构以及形成位于所述字线引出区的第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层与第二绝缘层的一端均与所述隔离结构连接；

S15，于所述衬底上沉积导电材料，并蚀刻所述导电材料，形成位于隔离结构一侧的存储单元字线和位于字线引出区的接触字线，所述存储单元字线和接触字线连接形成一字线带。

可选的，于S11中，于所述器件区上形成有两个存储单元和一共源线，两个所述存储单元形成于所述共源线的两侧，在两个所述存储单元的上方均具有一暴露所述存储单元的开口。

可选的，两个所述开口相互连通形成一环绕所述共源线的环形开口。

可选的，于S11中，采用第一版图定义所述环形开口，所述第一版图 包括于亮区中设置的环状暗图形。

可选的，于S12中，采用第二版图定义字线引出区的第一凹槽和第二凹槽，所述第二版图包括于亮区中设置的第一条状暗图形和第二条状暗图形。

可选的，将所述第一版图和第二版图于所述衬底上进行投影时，所述第一条状暗图形的投影和第二条状暗图形的投影的一端均与所述环状暗图形的投影连接。

可选的，于S13中，采用高密度等离子体化学气相沉积形成所述第二介质层。

可选的，于S13之后，还包括对填充有第二介质层的衬底进行化学机械抛光，使所述第一介质层与第二介质层的高度一致。

可选的，所述第一介质层的材质为氮化硅。

可选的，所述第二介质层的材质为氧化硅。

本发明的另一目的在于，还提供一种闪存存储器，包括至少一个器件区和至少一个字线引出区；所述器件区包括至少一个存储单元、覆盖所述存储单元的隔离结构和形成于所述隔离结构一侧的存储单元字线；所述字线引出区包括第一绝缘层、第二绝缘层和接触字线，所述接触字线形成于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间；至少一个所述存储单元字线和至少一个所述接触字线连接形成一字线带，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层的一端均与所述隔离结构连接。

可选的，所述器件区中具有两个存储单元，以及所述器件区中还包括一共源线，两个所述存储单元形成于所述共源线的两侧，在两个所述存储单元上均覆盖有所述隔离结构，并且于两个所述隔离结构远离共源线的一侧均形成有所述存储单元字线。

可选的，两个所述隔离结构相互连接形成一环绕所述共源线的环形结构。

可选的，两个所述存储单元字线分别与不同的字线引出区的接触字线连接形成两个字线带，两个所述字线带形成一字线带对。

可选的，所述第二绝缘层隔离两个所述字线带。

可选的，所述字线带对连接多个器件区和两个字线引出区，其中所述字线带对中的一个字线带是由多个器件区中每个器件区的一个存储单元字线和一个字线引出区的接触字线连接形成的，所述字线带对中的另一字线带是由所述多个器件区中每个器件区的另一个存储单元字线和另外一个字线引出区的接触字线连接形成的，同一所述器件区中的两个存储单元字线分别与两个的字线引出区的接触字线连接。

可选的，多个所述器件区中，其中部分所述器件区为条状结构，所述多个器件区和两个字线引出区沿所述条状结构的器件区的长度方向排列形成一长条形的结构，所述字线引出区位于其中两个器件区之间。

可选的，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为条状结构，所述第一绝缘层和第二绝缘层沿垂直于所述条状结构的器件区的长度方向平行排列。

可选的，所述第二绝缘层的两端均与相邻的隔离结构连接。

可选的，所述闪存存储器包括多个字线带对，多个所述字线带对平行排列。

与现有技术相比，本发明提供的闪存存储器中，位于字线引出区中的第一绝缘层和第二绝缘层的一端均与器件区中的隔离结构连接，从而使所形成的第一绝缘层和第二绝缘层均不是独立存在的。即，所示第一绝缘层和第二绝缘层与所述隔离结构连接形成一整体，使所述第一绝缘层和第二绝缘层均不会形成面积较小的岛状结构，从而在闪存存储器的形成过程中，可有效避免所述第一绝缘层和第二绝缘层的脱落，进一步的，可确保形成于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间的接触字线具有一定的高度以及平坦度。

附图说明

图1A为现有技术中形成有接触字线的字线引出区的俯视图；

图1B为现有技术中形成有接触字线的字线引出区的剖面图；

图2为本发明一实施例的闪存存储器的形成方法的流程图示意图；

图3A～7A为本发明一实施例的闪存存储器的形成过程中的结构俯视图；

图3B～7B为本发明一实施例的闪存存储器的形成过程中的结构剖面图；

图4C为本发明一实施例的闪存存储器的形成方法中所采用的第一版图和第二版图于衬底上的投影示意图；

图8为本发明一实施例中所形成的闪存存储器中字线带对的结构示意图；

图9为本发明一实施例中闪存存储器的结构的俯视图；

图10为本发明一实施例中闪存存储器的结构中器件区沿AA’方向的剖面图；

图11为本发明一实施例中闪存存储器的结构中字线引出区沿BB’方向的剖面图。

具体实施方式

如背景技术所述，闪存存储器中形成有控制擦除以及编程的存储单元字线，从而可避免过度擦除的问题。当于字线引出区中形成接触字线以引出位于存储单元一侧的存储单元字线时，通常将所述接触字线形成于两个绝缘层之间，即通过所述两个绝缘层的支撑，使后续所形成的接触字线具有一定的高度以及表面平坦度，进而保证形成于所述接触字线上的导电插塞与接触字线的信号传输无异常。然而，在用于支撑所述接触字线的两个绝缘层中，其中一个绝缘层通常为一孤立结构，所述孤立结构与衬底的接触面积较小，因此在形成所述绝缘层时，所述孤立的绝缘层极易脱落，进而导致后续所形成的接触字线无法满足制程要求。

为此，本发明提供一种闪存存储器的形成方法。图2为本发明一实施例的闪存存储器的形成方法的流程图，如图2所述，所述闪存存储器的形成方法包括：

S11，提供一衬底，所述衬底包括至少一个器件区以及至少一个字线引出区，于所述器件区和字线引出区上均覆盖有一第一介质层，在所述器件区上形成有至少一个存储单元，所述第一介质层中具有一暴露所述存储单元的开口；

S12，于所述字线引出区中形成一第一凹槽和一第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的一端均与所述开口连通；

S13，于所述开口、第一凹槽以及第二凹槽中填充第二介质层；

S14，去除所述第一介质层，形成覆盖所述存储单元的隔离结构以及形成位于所述字线引出区的第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层与第二绝缘层的一端均与所述隔离结构连接；

S15，于所述衬底上沉积导电材料，并蚀刻所述导电材料，形成位于隔离结构一侧的存储单元字线和位于字线引出区的接触字线，所述存储单元字线和接触字线连接形成一字线带。

本发明提供的闪存存储器的形成方法中，将形成于第一介质层中的第一凹槽和第二凹槽的一端均与位于器件区中的开口连通，从而于后续填充第二介质层时，使位于第一凹槽、第二凹槽和开口中的第二介质层为一相互连接的整体，提高位于第一凹槽和第二凹槽内的第二介质层与衬底的附着力，进而在去除第二介质层周边的第一介质层以形成第一绝缘层和第二绝缘层时，可有效避免所述第一绝缘层或第二绝缘层发生剥离的现象。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的闪存存储器的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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。

图3A～图7A为本发明一实施例的闪存存储器的形成过程中的结构俯视图，图3B～图7B为图3A～图7A所示的本发明一实施例的闪存存储器的形成过程中的结构剖面图。下面参考图3A‐图7A以及图3B‐图7B，并结合图2，对本发明提供的闪存存储器件的形成方法进一步详细说明。

步骤S11，提供一衬底，参考图3A和图3B所示，其中，图3B中100的区域为图3A中沿BB’方向的剖面图，图3B中200的区域为图3A中沿AA’方向的剖面图。如图3A和图3B所示，所述衬底上具有至少一个器件区200以及至少一个字线引出区100，所述器件区200为用于形成存储单元的区域，所示字线引出区100用于定义接触字线的形成位置。本实施例中，所述衬底上具有多个器件200及多个字线引出区100，所述器件区200和字线引出区100以矩形阵列的形式排列。

其中，在所述器件区200和字线引出区100上均覆盖有第一介质层400， 所述第一介质层400的材质可以为氮化硅。进一步的，在所述器件区200上形成有至少一个存储单元210，并于所述第一介质层中具有一暴露所述存储单元210的开口221。本实施例中，所述器件区200上形成有两个存储单元210，以及还形成有一共源线240，两个所述存储单元210形成于所述共源线240的两侧，并且，在两个所述存储单元210的上方均具有一暴露所述存储单元210的开口221。进一步的，两个所述开口221相互连通形成一环绕共源线240的环形开口。

步骤S12，具体参考图4A和图4B所示，于所述字线引出区100中形成一第一凹槽111和一第二凹槽121，所述第一凹槽111和第二凹槽121的一端均与所述开口221连通。由于器件区200中的环形开口和字线引出区100中的第一凹槽111和第二凹槽121形成一相互连通的结构，从而使后续形成于所述第一凹槽111和第二凹槽121内的绝缘层与形成于环形开口内的隔离结构连接形成一面积较大的连接体，进而可避免所形成的第一绝缘层或第二绝缘层为一面积较小的独立结构。优选的，所述第二凹槽121的两端均与所述开口221连通。

其中，为了使所述环形开口与所述第一凹槽111和第二凹槽121的一端连通，本实施例中，通过采用第一版图和第二版图分别于光刻工艺时定义环形开口和第一凹槽111以及第二凹槽121，即，采用所述第一版图进行光刻工艺，进而定义出环形开口的形状及位置，采用所述第二版图进行光刻工艺，进而定义出第一凹槽111和第二凹槽121的形状及位置。图4C为本发明一实施例中闪存存储器的形成方法中所采用的第一版图和第二版图于衬底上的投影图形，具体参考图4C所示，所述第一版图30包括于亮区31中设置的环形暗图形32，所述第二版图40包括于亮区41中设置的第一条状暗图形42和第二条状暗图形43。将所述第一版图30和第二版图于衬底上进行投影时，所述第一条状暗图42和第二条状暗图形43的投影的一端均与所述环形暗图形32的投影连接，本实施例中，所述第二条状暗图形43的两端均与相邻的两个环形暗图形32的投影连接。

具体的，所述环形开口、第一凹槽111和第二凹槽121的形成方法，可参考如下步骤：首先，于所述第一介质层400上旋涂光刻胶；接着，采 用所述第一版图30执行光刻工艺，去除需形成所述环形开口的位置上的光刻胶；然后，采用蚀刻工艺蚀刻所述第一介质层400以形成所述环形开口；其次，与上述步骤类似，采用第二版图40执行光刻及蚀刻工艺，使蚀刻后的第一介质层400中形成有第一凹槽111和第二凹槽121。

步骤S13，具体参考图5A和图5B所示，于所述开口221、第一凹槽111以及第二凹槽121中填充第二介质层500。优选的，所述第二介质层500的材质可以为氧化硅。进一步的，所述第二介质层500采用高密度等离子体化学气相沉积工艺(High Density Plasma，HDP)形成。由于高密度等离子气相沉积工艺可以在反应腔中同步沉积和蚀刻绝缘介质，实现了在较低温度下对高深度比间隙的优良填充，其所沉积的绝缘介质膜具有高密度，低杂质缺陷等优点，同时对衬底具有优良的粘附能力。较佳的，在形成有第二介质层500后，还包括对所述衬底进行化学机械抛光，使所述第一介质层400和第二介质层500的高度一致，另一方面，也利于后续的第二介质层500的蚀刻。具体的，在执行化学机械抛光后，还包括对所述第二介质层500进行蚀刻，以去除位于共源线240上以及位于第一介质层400上残余的第二介质层500。

步骤S14，具体参考图6A和6B所示，去除第一介质层400，形成覆盖所述存储单元210的隔离结构220以及形成位于所述字线引出区100的第一绝缘层110和第二绝缘层120，所述第一绝缘层110与第二绝缘层120的一端均与所述隔离结构220连接。本实施例中，所述字线引出区100中的第二绝缘层120的两端均与所述隔离结构220连接。

在该步骤中，需通过将围绕在所述第二介质层500周边的第一介质层400去除后，方可形成所述第一绝缘层110和第二绝缘层120。然而，在传统的闪存存储器中，位于字线引出区100中的第一绝缘层110或第二绝缘层120为一面积较小的孤立结构，其与衬底的附着力较弱，因此在去除第一介质层400的过程中或后续的工艺制程中，极易发生所述第二介质500层脱落的现象，使最终无法形成完整的第一绝缘层110或第二绝缘层120。而本发明提供的闪存存储器的形成方法中，使形成第一绝缘层110和第二绝缘层120与隔离结构220连接，使所述第一绝缘层110和第二绝缘层120 与隔离结构220形成一整体，从而可加强第一绝缘层110和第二绝缘层120于衬底上的附着力，避免发生脱离的现象。

步骤S15，具体参考图7A和7B所示，于所述衬底上沉积导电材料，并刻蚀所述导电材料，具体的，所述导电材料可以为多晶硅，进而形成位于隔离结构220一侧的存储单元字线230和位于字线引出区100的接触字线130，所述存储单元字线230和接触字线130连接形成一字线带300。本实施例中，于Y轴方向上，同一纵列中的器件区的两个存储单元字线230分别和两个字线引出区中的接触字线130连接形成的两个字线带300，所述两个字线带300组合形成一字线带对。图8为本发明一实施例中所形成的闪存存储器中字线带对的结构示意图，如图8所示，在步骤S15完成之后相应的形成有多组字线带对，多组所述字线带对相互平行。此外，当所述字线带对中的两个字线带300分别位于第二绝缘层120的两侧时，由于所述第二绝缘层120的两端均与所述隔离结构220连接，因此另一方面，所述第二绝缘层120可用于隔离所述字线带对中的两个字线带300。

此外，本发明还提供一种根据以上所述的闪存存储器的形成方法而制作形成的闪存存储器，所述闪存存储器的版图结构包括至少一个器件区和至少一个字线引出区；所述器件区包括至少一个存储单元、覆盖所述存储单元的隔离结构和形成于所述隔离结构一侧的存储单元字线；所述字线引出区包括第一绝缘层、第二绝缘层和接触字线，所述接触字线形成于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间；至少一个所述存储单元字线和至少一个所述接触字线连接形成一字线带，并且，所述第一绝缘层和第二绝缘层的一端均与所述隔离结构连接。如此，使所述第一绝缘层和第二绝缘层均不是独立存在的孤立结构，进而在所述第一绝缘层和第二绝缘层的形成过程中，甚至于后续的工艺制程中，可避免所述第一绝缘层和第二绝缘层的脱落。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的闪存存储器的结构作进一步详细说明。图9为本发明一实施例中闪存存储器的结构的俯视图，图10为本发明一实施例中闪存存储器的结构中器件区沿AA’方向的剖面图，图11为本发明一实施例中闪存存储器的结构中字线引出区沿BB’方向的剖面图。

结合图9及图10所示，所述闪存存储器包括至少一个器件区200和至少一个字线引出区100。所述器件区200包括至少一个存储单元210、覆盖所述存储单元210的隔离结构220和形成于所述隔离结构220一侧的存储单元字线230。进一步的，所述存储单元210包括一浮栅211以及一控制栅212，并且所述浮栅211和控制栅212相互隔离。本实施例中，所述器件区200中具有两个存储单元210，以及所述器件区200中还包括一共源线240。两个所述存储单元210形成于所述共源线240的两侧，在两个所述存储单元210上均覆盖有所述隔离结构220，并且，于两个所述隔离结构220远离共源线240的一侧均形成有所述存储单元字线230。进一步的，参考图9所示，两个所述隔离结构220相互连接形成一环绕所述共源线240的环形结构，从而可有效隔离所述存储单元210与存储单元字线230。

参考图11并结合图9所示，所述字线引出区100包括第一绝缘层110、第二绝缘层120和接触字线130，所述接触字线130形成于所述第一绝缘层110和第二绝缘层120之间，并且，所述第一绝缘层110和第二绝缘层120的一端均与所述隔离结构220连接。其中，由所述第一绝缘层110和第二绝缘层120组合所形成的结构具有一出口140，所述接触字线130通过所述出口140实现与所述存储单元字线230的连接。即，本发明提供的闪存存储器的结构中，在不影响存储单元字线的引出，进而保证存储器的正常存储功能的基础上，通过将第一绝缘层110和第二绝缘层120的一端均与隔离结构220连接，以增加所述第一绝缘层110和第二绝缘层120与衬底之间的附着力，从而避免在闪存存储器的形成过程中发生第一绝缘层或第二绝缘层脱落的问题。

此外，本发明提供的闪存存储器的结构中，至少一个所述存储单元字线230和至少一个接触字线130连接形成一字线带300，通过所述字线带300进而可将位于器件区100中的存储单元字线230通过位于字线引出区100的接触字线130引出。优选的，位于同一器件区200中的不同存储单元字线230与不同的接触字线130连接。例如，在本实施例中，一个所述器件区200中具有两个存储单元字线230，两个所述存储单元字线230分别与位于不同字线引出区100的接触字线130连接形成两个字线带300。

进一步的，连接同一器件区中的两个所述字线带300形成一字线带对。具体参考图9所示，本实施例中，所述字线带对连接多个器件区200和两个字线引出区100，其中，所述字线带对中的一个字线带300是由多个器件区中每个器件区的一个存储单元字线230和一个字引出区中的接触字线130连接形成的，所述字线带对中的另一个字线带300是由所述多个器件区中每个器件区的另一个存储单元字线230和另一个字线引出区的接触字线130连接形成的。即，所述字线带对中的每一个字线带300连接有多个器件区200和一个字线引出区100，从而可通过一个接触字线130实现多个器件区中的存储单元字线230的引出。同时，在所述多个器件区200中，同一器件区200内的两个存储单元字线230分别与两个位于不同字线引出区100内的接触字线130连接形成两个字线带300，从而可通过两个所述字线带300分别控制同一器件区200中的两个存储单元字线230。本实施例中，所述字线带对连接三个器件区和两个字线引出区，在所述三个器件区中，同一器件区内的两个存储单元字线230分别与两个位于不同字线引出区100内的接触字线130连接。

继续参考图9所示，所述字线带对中的多个器件区中，其中部分器件区为条状结构，相应的，位于所述器件区中的共源线240和存储单元字线230等均是沿所述条状结构的器件区的长度方向形成的。进一步的，多个器件区和两个字线引出区沿所述条状结构的器件区的长度方向排列形成一长条形的结构，所述字线引出区位于其中两个器件区之间。具体的，本实施例中，所述字线带对中的三个器件区中，具有两个条状结构的器件区和一个块状结构的器件区，三个所述器件区和两个字线引出区间隔排列，其中，所述块状结构的器件区位于两个字线引出区的中间，两个条状结构的器件区分别位于两个字线引出区远离所述块状结构的器件区的一侧。

优选的方案中，所述字线引出区100中的第一绝缘层110和第二绝缘层120均为条状结构，其中，所述第一绝缘层100和第二绝缘层120沿垂直于所述条状结构的器件区的长度方向平行排列，所述第一绝缘层110和第二绝缘层120的一端均与相邻的隔离结构220连接。进一步的，如图9所示，所述第二绝缘层120的两端均与相邻的隔离结构220连接。如此， 则当字线带对中的两个字线带300分别形成于所述第二绝缘层120的两侧时，即可通过所述第二绝缘层120将两个字线带300进行隔离，同时，由于所述第一绝缘层110的另一端并没有与其他结构连接，因此由所述第一绝缘层110和第二绝缘层120组合所形成的结构仍具有一出口140，通过所述出口140仍可实现所述接触字线130与存储单元字线230的连接。

本实施例中，由于在同一所述器件区200中的两个存储单元字线230分别形成于两个所述隔离结构220远离共源线240的一侧，同时，所述字线带对连接的三个器件区和两个字线引出区以长条形的结构进行排列，因此在三个器件区中位于同一侧的三个存储单元字线230可直接与其中一个接触字线130连接，进而形成两个分立的字线带300，两个所述字线带300即形成一条状结构的字线带对。优选的，如图9所示，本发明提供的闪存存储器具有多个所述字线带对，多个所述字线带对平行排列。本实施例中，所述器件区和字线引出区以矩形阵列的形式排列，沿所述条状结构的器件区的长度方向，同一纵列的器件区中位于两侧的存储单元字线230分别和两个接触字线130连接形成一字线带对。

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。