[發明專利]一種單層多晶硅、多位的非易失性存儲元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200710104550.8
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101079448A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 郭明昌
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/788
• 分類號: H01L29/788;H01L29/423;H01L27/115;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/8247;G11C16/10;G11C16/14;G11C16/26
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王英

技術領域

本發明的實施例涉及非易失性存儲元件，尤其涉及一種與互補金屬氧化物半導體場效應晶體管工藝兼容的單層多晶硅非易失性存儲元件。

背景技術

許多非易失性半導體內存是基于已知的金氧半導體結構(MOS)。換言之，其包括了以電介質層而與基板分隔的柵極結構。擴散區域植入于基板中并位于柵極結構的角落之下。當施加適當的電壓至擴散區域與控制柵極時，可以在基板的上層內、介于擴散區域之間并在柵極結構之下生成溝道。如電子等載流子可在擴散區域之間的溝道中移動。

若在柵極結構的方向中存在一夠強的電場分量，則如電子等載流子可被吸引至柵極結構處。若電子具有足夠的能量以克服電介質層的勢壘，則這些載流子可穿透電介質層而注入。

舉例而言，圖1示出已知浮置柵極存儲元件100。可以了解的是，該浮置柵極器件可做為已知快閃存儲元件的基礎存儲結構。浮置柵極器件100包括了基板102，在基板102中則植入有擴散區域104與106。在圖1的范例中，器件100為NMOS器件，即基板102為P型基板，而擴散區域104、106則為N型擴散區域。可以了解的是，特定的存儲元件也可使用PMOS結構，即基板102為N型基板，且擴散區域104、106為P型擴散區域。

電介質層110接著形成于基板上、介于擴散區域104與106之間。該電介質層通常為二氧化硅(SiO₂)電介質層，并可被稱為隧穿氧化物層。浮置柵極112形成于電介質層110之上。浮置柵極112典型地從多晶硅層而形成，該多晶硅層沉積于基板102之上，并蝕刻至適當的尺寸。層間電介質層114接著形成于浮置柵極112之上，并且控制柵極116接著形成于層間電介質層114之上。如同浮置柵極112，控制柵極116典型地從多晶硅層經蝕刻至適當尺寸而形成。

當適當的電壓施加至控制柵極116以及擴散區域104、106時，在基板102的溝道區域108中可形成溝道。施加至控制柵極116的電壓將耦接至控制柵極112以生成用以將在溝道區域108中的載流子吸引至浮置柵極112所需要的場分量。可以了解的是，在控制柵極116與浮置柵極112之間的耦接取決于施加至控制柵極116的電壓，并取決于與控制柵極116、層間電介質層114、浮置柵極112有關的尺寸。

可以進一步了解的是，在非易失性半導體存儲技術中，密度與成本是重要的驅動因素。針對非易失性半導體存儲元件的大量需求，則使得此等內存必須以大規模、低成本的方式制造。此外，非易失性半導體存儲元件對于新應用的需求，將會需要更多的容量、以及更小的尺寸。

圖1的器件100預防了在這個方面的幾個考量。首先，由于浮置柵極112與控制柵極116由多晶硅層所形成，因此器件100以“雙層多晶硅”工藝所制造。這會使得器件100的制造方式與現有的CMOS技術不兼容，因為現有的CMOS技術為單一多晶硅工藝。因此，為了制造器件100，將需要特殊的制造程序。再者，器件100僅能儲存一位的信息，進而限制了使用器件100所能達到的密度。

發明內容

本發明公開一種非易失性存儲元件，其包括基板，并在基板上形成電介質層。控制柵極形成于電介質層上，同時兩個浮置柵極也形成于基板上、并分別位于控制柵極的兩側。因此，該非易失存儲元件可使用單一多晶硅工藝而制造，因而與現有互補金屬氧化物半導體場效應晶體管工藝兼容。此外，該器件可儲存雙位數據，分別位于每一浮置柵極。

依據本發明提供實施例的目的，該器件在基板中形成有兩個擴散區域，分別接近每一浮置柵極。

依據本發明提供實施例的另一目的，該器件可包括四個擴散區域，分別接近每一浮置柵極的各邊緣。

依據本發明提供實施例的又一目的，控制柵極、擴散區域與浮置柵極之間的耦接，用以在基板中形成溝道，以允許器件的操作。

依據本發明提供實施例的又一目的，溝道熱電子技術被用以對該器件進行編程。

依據本發明提供實施例的又一目的，紫外線照射(UV)可被用以擦除該器件。

依據本發明提供實施例的又一目的，帶間熱空穴注入(BTBHHI)技術可被用以擦除此器件。

以下詳細說明本發明的結構與方法。本發明內容部分的目的并非在于定義本發明。本發明由權利要求書所定義。舉凡本發明的實施例、特征、目的及優點等將可透過下列說明權利要求書及附圖獲得充分了解。

附圖說明

圖1示出已知浮置柵極存儲元件；

圖2示出根據本發明實施例的非易失性存儲元件配置；