[發明專利]半導體存儲器單元、驅動其的方法及半導體存儲器

有效

• 申請號: 200910047223.2
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101826531A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 季明華;肖德元
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L29/792;H01L29/06;G11C16/10;G11C16/14;G11C16/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

1.一種非易失性半導體存儲器單元，包括：

絕緣體上硅，所述絕緣體上硅包括頂層硅、埋氧層以及硅襯底，所述頂 層硅具有第一導電類型；

第一擴散區，位于頂層硅內，所述第一擴散區具有與第一導電類型相反 的第二導電類型；

第二擴散區，位于頂層硅內且與第一擴散區隔開，所述第一擴散區和第 二擴散區之間形成溝道區，所述第二擴散區與第一擴散區導電類型相同；

柵介電層，位于溝道區上方的頂層硅上；

柵電極，位于所述柵介電層上；

其特征在于，還包括：

第一電荷存儲區和/或第二電荷存儲區，所述第一電荷存儲區位于柵介電 層內且靠近溝道區與第一擴散區之間的部分，所述第二電荷存儲區位于柵介 電層內且靠近溝道區與第二擴散區之間的部分，所述第一電荷存儲區和/或第 二電荷存儲區通過電場力形成;

所述柵介電層為單層氧化硅、單層氮氧化硅、單層氮化硅或者單層高K 介質材料。

2.根據權利要求1所述的半導體存儲器單元，所述電場力是通過向柵電極、 第一擴散區、第二擴散區或者硅襯底施加不同電壓形成，所述柵電極與第一 擴散區之間、柵電極與第二擴散區之間、或者第一擴散區與第二擴散區之間 的電壓差不超過柵介電層的擊穿電壓以及第一擴散區與頂層硅之間形成的PN 結的擊穿電壓和第二擴散區與頂層硅之間形成的PN結的擊穿電壓。

3.根據權利要求2所述的半導體存儲器單元，所述電壓差不大于外接電壓的 1.5倍。

4.根據權利要求3所述的半導體存儲器單元，所述高k介質為H_fO₂、Al₂O₃、 La₂O₃、H_fSiON、H_fAlO₂或者ZrO_x。

5.根據權利要求1所述的半導體存儲器單元，所述第一擴散區和第二擴散區 通過注入形成，所述注入包括低摻雜源/漏極注入和重摻雜源/漏極注入。

6.一種驅動如權利要求1所述的半導體存儲器單元的方法，包括通過電場力 在柵介電層內的第一電荷存儲區和/或第二電荷存儲區注入電荷進行編程步 驟。

7.根據權利要求6所述的驅動半導體存儲器單元的方法，所述電場力通過向 柵電極、第一擴散區、第二擴散區或者硅襯底施加不同電壓形成，所述柵電 極與第一擴散區之間、柵電極與第二擴散區之間、或者第一擴散區與第二擴 散區之間的電壓差不超過柵介電層的擊穿電壓以及第一擴散區與頂層硅之間 形成的PN結的擊穿電壓和第二擴散區與頂層硅之間形成的PN結的擊穿電 壓。

8.根據權利要求7所述的驅動半導體存儲器單元的方法，所述電壓差不大于 外接電壓的1.5倍。

9.根據權利要求8所述的驅動半導體存儲器單元的方法，所述第一電荷存儲 區、第二電荷存儲區內存儲的電荷通過帶－帶隧穿原理產生且由PN附近電場 加速為熱載流子注入形成。

10.根據權利要求9所述的驅動半導體存儲器單元的方法，所述第一導電類型 為p型，所述第二導電類型為n型；

所述第一電荷存儲區存儲電荷的條件為：柵電極接0V～外接電壓的一半、 硅襯底接0～負的外接電壓的一半、第一擴散區接外接電壓、第二擴散區接 0V、且保持該條件1μs～10ms；

所述第二電荷存儲區存儲電荷的條件為：柵電極接0V～外接電壓的一半、 硅襯底接0V～負的外接電壓的一半、第一擴散區接0V、第二擴散區接外接 電壓、且保持該條件1μs～10ms；

所述第一電荷存儲區、第二電荷存儲區同時存儲電荷的條件為：柵電極 接0～外接電壓的一半、硅襯底接0～負的外接電壓的一半、第一擴散區和第 二擴散區同時接外接電壓、且保持上述條件1μs～10ms。