[發明專利]硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅組件及其制作方法

有效

• 申請號: 201310254596.3
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104253129B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 楊進盛;陳建宏
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賈靜環

本發明是揭露一種硅?氧化物?氮化物?氧化物?硅(SONOS)組件，包含基底；第一氧化層設于該基底上；富硅陷補層(silicon?rich trapping layer)設于該第一氧化層上；含氮層設于該富硅陷補層上；富硅氧化層(silicon?rich oxide layer)設于該含氮層上；以及多晶硅層設于該富硅氧化層上。

技術領域

本發明是關于一種SONOS組件及其制作方法。

背景技術

非揮發性內存裝置具有不因電源供應中斷而造成儲存數據遺失的特性，因此被廣泛使用。現今廣泛使用的非揮發性內存裝置包含有只讀存儲器(read-only-memory,ROM)、可程序化只讀存儲器(programmable-read-only memory,PROM)、可抹除及可程序化只讀存儲器(erasable-programmable-read-only memory,EPROM)以及電子式可抹除可程序化只讀存儲器(electrically-erasable-programmable-read-only memory,EEPROM)。其中，電子式可抹除可程序化只讀存儲器相較于其它非揮發性內存不同之處在于他們可利用電子來進行程序化及抹除操作。

目前對EEPROM裝置中產品研發的方向均集中在增加程序化的速度、降低進行程序化與讀取時的電壓、延長數據保存的時間、減少內存單元的抹除時間以及縮小內存組件的尺寸。此外，現今有些快閃(Flash)內存數組(array)系使用一種由雙層多晶硅堆疊所形成的閘極(Dual poly-Si gate)，且在此閘極結構中多晶硅通常會以氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide,ONO)所構成的介電材料作區隔，組件操作時將電子由基板注入底層的多晶硅中達到儲存數據(data)的功能。然而，此由雙層多晶硅閘極所形成的內存數組由于只能儲存單一位的數據，故較不利于提升內存容量。因此另一種衍生的閃存使用硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)作為數據儲存單元即因應而生，而且可以作到一個晶體管(transistor)同時儲存二個位的功能，如此可以達到縮小組件尺寸及提升內存的容量。SONOS組件的操作方式例舉如下。

在SONOS內存進行程序化的時候，電荷會從基底轉移至ONO結構中的氮化硅層。舉例來說，使用者會先施加電壓到閘極(柵極)和漏極并建立垂直電場(vertical electricfield))及橫向電場(lateral electric field)，然后通過這些電場沿著信道來增加電子的運行速度。當電子沿著信道移動時，一部份的電子會獲得足夠的能量并越過底部二氧化硅層的位能障壁而被陷捕(trap)在ONO結構的氮化硅層中。由于接近漏極區的電場最強，因此電子通常會陷捕在靠近漏極的區域。反之，當操作者將施加到源極與漏極區域的電位進行反向時，電子則會沿著信道朝相反的方向前進，并被注入到靠近源極區域的氮化硅層中。由于部分氮化硅層并不導電，這些引入到氮化硅層中的電荷傾向于維持在局部區域(localized)。因此，根據所施加的電壓，電荷可儲存在單一氮化硅層中的各不同區域中。

然而，以現今SONOS內存架構而言，在陷補(trap)電荷以及保留(retain)電荷的效率上仍不夠完美，包括陷補電荷的位置(site)不夠多或是被陷補的的電荷容易流失等缺點。因此如何改良現有SONOS架構來提升組件的整體效率與可靠度即為現今一重要課題。

發明內容

本發明較佳實施例是揭露一種硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)組件，包含基底；第一氧化層設于該基底上；富硅陷補層(silicon-rich trapping layer)設于該第一氧化層上；含氮層設于該富硅陷補層上；富硅氧化層(silicon-rich oxide layer)設于該含氮層上；以及多晶硅層設于該富硅氧化層上。