[發(fā)明專利]記憶元件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110391005.8
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN103137659A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏士貴
• 申請（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路及其制造方法，特別是涉及一種記憶元件及其制造方法。

背景技術(shù)

記憶體是用來儲存資訊或資料的半導(dǎo)體元件。隨著電腦微處理器的功能愈來愈強，軟件執(zhí)行的程序與操作也隨之增加。因此，對于高容量記憶體的需求也逐漸增加。

在各種記憶體產(chǎn)品中，非揮發(fā)性記憶體允許多次的資料編程、讀取及抹除操作，甚至在記憶體的電源中斷后還能保存儲存于其中的資料。由于這些優(yōu)點，非揮發(fā)性記憶體已成為個人電腦與電子設(shè)備中廣泛使用的記憶體。

熟知的應(yīng)用電荷儲存結(jié)構(gòu)(charge?storage?structure)的電可編程及抹除(electrically?programmable?and?erasable)非揮發(fā)性記憶體技術(shù)，如電子可抹除可編程只讀記憶體(EEPROM)及快閃記憶體(flash記憶體)，已使用于各種現(xiàn)代化應(yīng)用中。快閃記憶體設(shè)計成具有記憶胞陣列的形式，其可以獨立地編程與讀取。一般的快閃記憶體記憶胞將電荷儲存于浮置柵。另一種快閃記憶體是使用非導(dǎo)體材料組成電荷捕捉結(jié)構(gòu)(charge-trappingstructure)，例如氮化硅，以取代浮置柵的導(dǎo)體材料。當(dāng)電荷捕捉記憶胞被編程時，電荷被捕捉且不會移動穿過非導(dǎo)體的電荷捕捉結(jié)構(gòu)。在不持續(xù)供應(yīng)電源時，電荷會一直保持在電荷捕捉層中，維持其資料狀態(tài)，直到記憶胞被抹除。電荷捕捉記憶胞可以被操做成為二端記憶胞(two-sidedcell)。也就是說，由于電荷不會移動穿過非導(dǎo)體電荷捕捉層，因此電荷可位于不同的電荷捕捉處。換言之，電荷捕捉結(jié)構(gòu)型的快閃記憶體元件中，在每一個記憶胞中可以儲存一個位元以上的資訊。

任一記憶胞可被編程，而在電荷捕捉結(jié)構(gòu)中儲存二個完全分離的位元(以電荷分別集中靠近源極區(qū)與漏極區(qū)的方式)。記憶胞的編程可利用通道熱電子注入，其在通道區(qū)產(chǎn)生熱電子。熱電子獲得能量而被捕捉至電荷捕捉結(jié)構(gòu)中。將源極端與漏極端施加的偏壓互換，可將電荷捕捉至電荷捕捉結(jié)構(gòu)的任一部分(近源極區(qū)、近漏極區(qū)或二者)。

通常，具有電荷捕捉結(jié)構(gòu)的記憶胞可儲存四種不同的位元組合(00、01、10與11)，每一種有對應(yīng)的啟始電壓。在讀取操作期間，流過記憶胞的電流因記憶胞的啟始電壓而不同。通常，此電流可具有四個不同的值，其中每一個對應(yīng)于不同的啟始電壓。因此，藉由檢測此電流，可以判定儲存于記憶胞中的位元組合。

全部有效的電荷范圍或啟始電壓范圍可以歸類為記憶體操作裕度(memory?operation?window)。換言之，記憶體操作裕度藉由編程位準(zhǔn)(level)與抹除位準(zhǔn)之間的差異來定義。由于記憶胞操作需要各種狀態(tài)之間的良好位準(zhǔn)分離，因此需要大的記憶體操作裕度。然而，二位元記憶胞的效能通常隨著所謂“第二位元效應(yīng)”而降低。在第二位元效應(yīng)下，在電荷捕捉結(jié)構(gòu)中定域化的電荷彼此互相影響。例如，在反向讀取期間，施加讀取偏壓至漏極端且檢測到儲存在靠近源極區(qū)的電荷(即第一位元)。然而，之后靠近漏極區(qū)的位元(即第二位元)產(chǎn)生讀取靠近源極區(qū)的第一位元的電位障。此能障可藉由施加適當(dāng)?shù)钠珘簛砜朔褂寐O感應(yīng)能障降低(DIBL)效應(yīng)來抑制靠近漏極區(qū)的第二位元的效應(yīng)，且允許檢測第一位元的儲存狀態(tài)。然而，當(dāng)靠近漏極區(qū)的第二位元被編程至高啟始電壓狀態(tài)且靠近源極區(qū)的第一位元在未編程狀態(tài)時，第二位元實質(zhì)上提高了能障。因此，隨著關(guān)于第二位元的啟始電壓增加，第一位元的讀取偏壓已不足夠克服第二位元產(chǎn)生的電位障。因此，由于第二位元的啟始電壓增加，第一位元的啟始電壓提高，因而降低了記憶體操作裕度。第二位元效應(yīng)減少了二位元記憶體的操作裕度。

由此可見，上述現(xiàn)有的記憶元件及其制造方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的記憶元件及其制造方法，以抑制記憶體元件中的第二位元效應(yīng)，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的記憶元件存在的缺陷，而提供一種新的記憶元件，所要解決的技術(shù)問題是使其可以提供定位的電荷儲存區(qū)域，以使電荷可以完全定位化儲存，減少第二位元效應(yīng)，減少編程干擾的行為，并且可以減少短通道效應(yīng)，非常適于實用。