[發明專利]一種低電場源極抹除非揮發性內存單元及其制造方法

有效

• 申請號: 201410064641.3
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103811498B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 范德慈;陳志明;呂榮章
• 申請（專利權）人: 北京芯盈速騰電子科技有限責任公司
• 主分類號: H10B41/35
• 分類號: H10B41/35
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

本發明涉及一種低電場源極抹除非揮發性內存單元，包含一基板，該基板具有上表面或與上表面相接的溝槽，上表面的一側形成漏極區，另一側形成源極區。該源極區具有一從濃摻雜區向漏極一側延伸的淡摻雜區，形成于基板上表面或該溝槽的側墻表面上。該內存結構還包括第一介電層、選擇柵極區、穿隧介電層、懸浮柵極區、控制柵極區、以及第二介電層。其中懸浮柵極區的一側外緣與源極淡摻雜區對其，并與濃摻雜區形成水平或垂直錯位。本發明能夠減輕柵極引發源極漏電流效應所造成的漏電流，并對導通電流大小有良好的控制，更能進一步配合先進制程縮小內存單元的單位面積與制造的完整性。

技術領域

本發明涉及一種集成電路組件的結構及其制造方法，尤其涉及一種低電場源極抹除非揮發性內存單元的結構及其制造方法。

背景技術

非揮發性內存(Non-Volatile?Memory)具有體積小、重量輕、省電、且數據不隨供應電源斷電而消失的優點，因此非常適合手持式電子裝置的應用。目前隨著手持式電子裝置的普及，非揮發性內存確已被大量地采用，舉凡作為多媒體的儲存媒介，或是維持電子系統的正常操作皆有其應用。非揮發性內存目前正處于一個需求量逐年增大，成本與售價卻逐年降低的正循環，已為半導體產業中相當重要的產品之一。

請參考美國專利號US4,698,787。該抹除非揮發性內存單元為一傳統的堆棧閘式(Stack-Gate)非揮發性內存結構，具有一懸浮柵極區(FloatingGate)。在該內存進行寫入“1”的操作時，利用熱電子注入(Hot-electron?Injection)的機制，將足夠數量的電子陷捕于該懸浮柵極區內，而使該內存單位的狀態為“1”；而在該內存進行寫入“0”或是抹除的操作時，利用福勒-諾德漢穿隧(Fowler-Nordheim?Tunneling)的機制，將電子排出該懸浮柵極區之外，而使該內存單位的狀態為“0”。由于該內存單元的狀態，決定于是否有足夠多的電子陷捕于該懸浮柵極區內，因此即使移除供應電源，該內存單元的狀態仍得以維持，故稱為非揮發性內存。然而此一堆棧閘式之非揮發性內存單元有以下缺點：第一、有過度抹除效應。當內存單元進行抹除操作時，可能導致過多的電子排出懸浮柵極區之外，而造成該內存單元的等效晶體管組件的臨界電壓為負電壓，亦即使得該內存單元常態為導通狀態而造成不必要的漏電流。第二、進行抹除的操作時，需要較大的操作電流；在內存進行抹除操作時，源極電壓遠高于懸浮柵極區的電壓，因此會造成柵極引發漏極漏電流(Gate-InducedDrain?Leakage,GIDL)效應，而產生從源極到基板的漏電流，因此操作上需要一個供電流能力較強的外接供應電源，而使得整體電路的積體化不容易；另外，為了減輕該漏電流的程度，該源極乃以淡摻雜漏極(Lightly-Doped?Drain)的結構實現；然而當制程能力愈先進，而幾何尺寸愈小時，淡摻雜漏極的結構卻也容易造成信道的碰穿效應(Punch-ThroughEffect)。因此在小于0.2微米的制程下制造堆棧閘式非揮發性內存時，便舍棄淡摻雜漏極的結構，而以深N型槽(Deep?N-Well)的方式來隔離該源極以及基板而避免漏電流。然而為了節省面積，在一個由堆棧閘式非揮發性內存所形成的內存矩陣中，會有復數個內存單元共享深N型槽；而該共享深N型槽之復數個內存單元便由于結構的限制，而必須同時進行抹除的操作，因而犧牲了電路操作上的彈性。最后，在進行寫入“1”的操作時，由于信道的電場強度較大，因此電子發生穿隧的機率較低，因而在操作上需要一較大的電流以增加操作速度。