[發明專利]非易失性存儲器結構及其制造工藝

有效

• 申請號: 201310603377.1
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103904082A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 陳緯仁;徐德訓;陳志欣
• 申請（專利權）人: 力旺電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明涉及一種非易失性存儲器，特別是有關一種能改善數據保存特性的非易失性存儲結構。

背景技術

非易失性存儲器(nonvolatile?memory,NVM)為一種在無供電時也可保留儲存數據的存儲器件，例如，磁器件(magnetic?devices)、光盤(optical?discs)、快閃存儲器(flash?memory)及其他半導體類的存儲器。依據編程次數的限制，非易失性存儲器可區分為多次編程(multiple?time?programmable,MTP)存儲器及一次性編程(one-time?programmable,OTP)存儲器，多次編程存儲器即可多次讀取及寫入數據，例如電子抹除式可復寫只讀存儲器(EEPROM)及快閃存儲器設有可支持不同操作功能的對應電路，如編程(programming)、抹除(erasing)與讀取(reading)等功能，一次性編程存儲器則不須抹除功能的電路，僅需編程及讀取的電路即可維持良好運作，因此，相較于多次編程存儲器，一次性編程存儲器電路的制造工藝較簡化，成本較低。

多次編程存儲器及一次性編程存儲器具有相同的層疊結構，依其結構而言，現有浮柵結構的非易失性存儲器(floating?gate?NVM)可區分為雙層多晶硅的非易失性存儲器(double-poly?non-volatile?memory)及單層多晶硅的非易失性存儲器(single-poly?non-volatile?memory)。雙層多晶硅的非易失性存儲器通常包括一浮柵，是用以儲存電荷，一隔離層(例如氧化硅/氮化硅/氧化硅的復合ONO層)，以及一控制柵，以控制數據的存取。存儲單元的操作是依據電容的原理，就是說，產生的電荷是儲存于浮柵，進而改變存儲器單元的臨界電壓，以決定0及1的數據狀態。單層多晶硅的非易失性存儲器則因與一般互補金氧半導體制造工藝(CMOS?process)兼容，而常被應用于嵌入安裝式(embedded)存儲器，例如混合電路及微控制器(如系統集成芯片，SOD)中的嵌入安裝式非易失性存儲器。

進一步來說，當存儲單元的尺寸及隧穿氧化層厚度持續減縮，浮柵發生數據流失與電流泄漏的情況將日益嚴重，因此，有必要改良非易失性存儲器的數據保存特性。

發明內容

本發明的目的是涉及一改良的非易失性存儲器結構，是能改善數據保存特性，且兼容于標準化CMOS制造工藝。

本發明的另一目的是涉及一改良的非易失性存儲器結構，是具有一超薄柵介電層，而可特別應用于次微米加工技術。

為實現前述目的，本發明一實施例是涉及一種非易失性存儲器結構，包括：一第一導電型的半導體基底，其上具有一第一有源區、一第二有源區及一第三有源區，沿著一第一方向成列排列。該第一、第二及第三有源區是由一隔離區相互隔開，該隔離區包括位于該第一有源區及該第二有源區之間的第一中介隔離區以及位于該第二有源區及該第三有源區之間的第二中介隔離區。一選擇柵晶體管，位于該第一有源區上，其中該選擇柵晶體管具有一選擇柵，沿著一第二方向延伸。一浮柵晶體管，位于該第二有源區上，其中，該浮柵晶體管與該選擇柵晶體管串接在一起，且該浮柵晶體管包括一浮柵，該浮柵是完全重疊覆蓋住下方的該第二有源區并部分重疊該第一及第二中介隔離區。

該選擇柵晶體管還包括一第二導電型的源極區與漏極區，該源極區是位于一第三導電型的離子阱中，且該源極區與漏極區是相互分隔，一溝道區是位于該源極區與漏極區之間，該選擇柵是位于該溝道區上方，以及一柵極介電層，位于該選擇柵與該溝道區之間。

本發明的另一實施例涉及一種非易失性存儲器結構，其包括一第一導電型的半導體基底，其上具有一第一有源區、一第二有源區、一第三有源區、一第四有源區及一第五有源區，其中該第一有源區、該第二有源區及該第三有源區是沿著一第一方向成列排列，且該第二有源區、該第四有源區及該第五有源區是沿著一第二方向成行排列，其中該第一、第二及第三有源區是由一隔離區相互隔開，且該隔離區包括位于該第一有源區及該第二有源區之間的第一中介隔離區、位于該第二有源區及該第三有源區之間的第二中介隔離區、位于該第二有源區及該第四有源區之間的第三中介隔離區以及位于該第四有源區及該第五有源區之間的第四中介隔離區。

一選擇柵晶體管，位于該第一有源區上，該選擇柵晶體管具有一選擇柵，是沿著該第二方向延伸。一浮柵晶體管，位于該第二有源區上，該浮柵晶體管串接該選擇柵晶體管，該浮柵晶體管包括一浮柵，該浮柵是完全重疊覆蓋住下方的該第二有源區、該第四有源區及該第三中介隔離區，并部分重疊該第一、第二及第四中介隔離區。