[實用新型]抗輻照EEPROM存儲陣列隔離結構

無效

• 申請號: 201120021806.0
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN201918386U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 田海燕;封晴;王曉玲;張艷飛;李博
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L23/552;H01L29/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本實用新型涉及一種抗輻照EEPROM存儲陣列的隔離結構，屬于集成電路技術領域。

背景技術

EEPROM存儲陣列作為非揮發存儲設備，大量用于航空與航天領域。但是由于空間應用環境的復雜性，存儲陣列常常會受到輻照的影響而使關鍵數據丟失或器件失效。如何滿足空間應用的需要，提高EEPROM的抗輻照性能，是多年來研究的熱點。

現有技術中由NMOS管形成的存儲單元之間不增加額外的隔離結構，單元與單元之間由工藝過程中的場氧進行隔離。如圖1所示，該EEPROM存儲單元制作在半導體襯底8上，包括N型有源區2，柵氧化層3，柵4，左右兩個NMOS管之間為場氧1。在常規環境中，場氧1中沒有導電溝道，不存在漏電流。在輻照環境中，在場氧1區會產生電離電子-空穴對；由于陷阱的俘獲作用，在Si/SiO₂系統的SiO₂一側堆積正電荷，形成界面態，有可能形成場氧下反型的漏電溝道。場氧漏電溝道能延伸到鄰近的晶體管的N型有源區2，這將在相鄰的NMOS管之間產生漏電流Id。所以標準EEPROM存儲單元陣列結構不具備在輻照環境中應用的價值。

發明內容

本實用新型目的在于解決上述問題，在現有的工藝基礎上，研究了輻照對EEPROM存儲陣列的影響，提出了一種新的抗輻照EEPROM存儲陣列隔離結構，使EEPROM存儲陣列具有抗輻照能力。

按照本實用新型提供的技術方案，所述抗輻照EEPROM存儲陣列隔離結構包括制作在半導體襯底上的EEPROM存儲單元，所述EEPROM存儲單元呈陣列排列，EEPROM存儲單元之間通過場氧相隔離，在所述場氧下面增加場注，使得存儲陣列中的每個EEPROM存儲單元與其上下左右四個EEPROM存儲單元通過所述場注隔開，所述場注與相鄰EEPROM存儲單元不接觸。

所述場注呈現網格狀結構。

由EEPROM存儲單元構成的存儲陣列的字線選擇柵采用二鋁縱向走線，控制柵和位線采用三鋁橫向走線。

所述EEPROM存儲單元由NMOS管形成。所述場注是在場氧填充之前向半導體襯底表面注入硼，使得場注區存在大量的空穴。

本次實用新型的優點是：保證器件性能的條件下，在單元與單元之間使用場注隔離結構，以防止單元之間的漏電，在抗輻照加固的同時沒有影響到存儲單元陣列的存儲性能。

附圖說明

圖1?為已有技術中EEPROM存儲陣列內單元之間漏電原理圖。

圖2?為本實用新型隔離結構平面示意圖。

圖3?為本實用新型單元之間隔離原理剖面圖。

圖4?為本實用新型存儲陣列結構平面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對實用新型的技術方案進行詳細說明。本實用新型對EEPROM存儲陣列設計方案如下。

針對輻照效應對EEPROM存儲陣列的影響是：輻照會形成場氧下反型的漏電結構，場氧漏電溝道能延伸到鄰近的晶體管的有源區，使相鄰單元管之間的隔離失效，形成靜態漏電流通道，導致器件失效。在設計EEPROM存儲陣列設計時，利用場注技術，對相鄰的EEPROM單元進行隔離。隔離后相鄰單元之間不存在漏電流通路。

抗輻照EEPROM存儲單元外圍均為場氧1，根據場氧隔離的漏電原理，采用了如圖2所示的結構，在每個存儲單元外圍加入場注5形成一個場注環。該場注環有一定的寬度W，此寬度W保證了一定的注入面積，使得輻照環境下場注5隔離有效；該場注環與相鄰單元的N型有源區2保持一定的距離D，此距離D保證了N型有源區2與襯底8之間的擊穿電壓不會由于場注5的存在而降低。

該結構的工作原理如圖3所示，半導體襯底8上制作有場氧1，兩個相鄰的存儲單元各自的N型有源區2，柵氧化層3，柵4，場注5。與圖1相比，單元與單元之間的場氧1下面添加了場注5。場注5是在場氧1填充之前向半導體襯底8表面注入一定劑量的硼，使得場注5區存在大量的空穴。由于界面態存在而產生電子漏電流時，會被場注5區的空穴所復合，阻斷了電流的通路，因此不會在存儲單元與存儲單元之間產生漏電流。

圖4是本實用新型采用場注隔離結構的陣列示意圖。在該陣列結構中，存儲單元的字線選擇柵SG1~4由二鋁6縱向走線，位線BL1~4和控制柵CG1~4由三鋁7橫向走線；每一個EEPROM存儲單元周圍都環繞著場注5，使其與上下左右四個存儲單元完全由場注5隔開。該場注5呈網格狀結構。

本實用新型解決了由輻照所產生的總劑量效應（TID）對EEPROM存儲陣列中相鄰存儲單元之間場區漏電的影響，提高了EEPROM器件存儲單元陣列的抗輻照能力，采用200?KRad（Si）以上抗輻照存儲單元組成的存儲陣列抗總劑量能力可達到200?KRad（Si）以上。