[發明專利]非易失性存儲器及其制造方法與操作方法

無效

• 申請號: 200610143309.1
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN101174653A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 陳世憲;郭兆瑋;畢嘉慧;劉應勵
• 申請（專利權）人: 力晶半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L29/423;H01L27/115;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/8247;G11C16/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種半導體元件，且特別涉及一種非易失性存儲器及其制造方法與操作方法。

背景技術

在各種存儲器產品中，具有可進行多次數據的存入、讀取或擦除等動作，且存入的數據在斷電后也不會消失的優點的非易失性存儲器，已成為個人計算機和電子設備所廣泛采用的一種存儲器元件。

典型的可電擦除且可程序只讀存儲器是以摻雜的多晶硅(polysilicon)制作浮動柵極(floating?gate)與控制柵極(control?gate)。然而，當摻雜的多晶硅浮動柵極層下方的隧穿氧化層有缺陷存在時，就容易造成元件的漏電流，影響元件的可靠度。

因此，在現有技術中，也有采用電荷陷入層(charge?trapping?layer)取代多晶硅浮動柵極，此電荷陷入層的材質例如是氮化硅。這種氮化硅電荷陷入層上下通常各有一層氧化硅，而形成氧化硅/氮化硅/氧化硅(oxide-nitride-oxide，簡稱ONO)復合層。此種元件通稱為硅/氧化硅/氮化硅/氧化硅/硅(SONOS)元件，由于氮化硅具有捕捉電子的特性，注入電荷陷入層中的電子會集中于電荷陷入層的局部區域上。因此，對于隧穿氧化層中缺陷的敏感度較小，元件漏電流的現象較不易發生。

對SONOS存儲器單元而言，一個SONOS存儲器單元基本上可以在接近漏極與源極的ONO層中的氮化硅層各儲存一個位(bit)。然而，如果接近漏極部位已儲存一位，則會在進行逆向讀取(reverse?read)時產生第二位效應。也就是說，原先已經存在的位會影響順向讀取，而使勢壘(barrier)提高，導致順向讀取的閾值電壓(threshold?voltage，簡稱Vt)提高。而目前的解決辦法多是采取增加漏極電壓(Vd)，以增加漏極電壓所造成的勢壘降低效應(drain-induced?barrier?lowering，簡稱DIBL)，來解決上述問題。但是隨著元件尺寸不斷縮小，過大的漏極電壓也會導致操作上的困難。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的就是提供一種非易失性存儲器及其制造方法與操作方法，可以在單一存儲器單元中儲存兩位數據，因此可以提高元件集成度。

本發明的再一目的是提供一種非易失性存儲器及其制造方法與操作方法，其工藝簡單，而可以增加工藝窗口。

本發明的又一目的是提供一種非易失性存儲器及其制造方法與操作方法，可以避免第二位效應，降低操作電壓。

本發明提出一種非易失性存儲器，此非易失性存儲器具有設置于基底上的第一存儲器單元。基底中具有溝槽。第一存儲器單元具有第一柵極、第二柵極、電荷儲存層、第一源極/漏極區與第二源極/漏極區。第一柵極設置在溝槽中。第二柵極設置于溝槽一側的基底上。電荷儲存層延伸設置于第一柵極與基底之間及第二柵極與基底之間。第一源極/漏極區設置在溝槽底部的基底中。第二源極/漏極區設置于第二柵極一側的基底中。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，上述的第一柵極與基底之間的電荷儲存層及第二柵極與基底之間的電荷儲存層分別可儲存一位的數據。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，進一步包括頂介電層。此頂介電層設置于第一柵極與電荷儲存層之間以及第二柵極與電荷儲存層之間。頂介電層的材質包括氧化硅。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，進一步包括底介電層。此底介電層設置于第一柵極與基底之間以及第二柵極與基底之間。底介電層的材質包括氧化硅。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，上述的電荷儲存層的材質包括氮化硅。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，上述的第一柵極與第二柵極的材質包括摻雜多晶硅。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，上述的第一柵極填滿溝槽。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，進一步包括絕緣層。此絕緣層設置于第一柵極上，此絕緣層隔離第一柵極與第二柵極。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，上述的第二柵極為設置在絕緣層側壁的導體間隙壁。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，進一步包括介電層。此介電層設置于電荷儲存層中，將電荷儲存層分隔成第一部分及第二部分，第一部分位于第一柵極與基底之間，第二部分位于第二柵極與基底之間。

依照本發明的優選實施例所述的非易失性存儲器，進一步包括第二存儲器單元。此第二存儲器單元的結構與第一存儲器單元的結構相同，且第二存儲器單元與第一存儲器單元成鏡象配置。