[發(fā)明專利]n溝道非易失性存儲元件及其編譯方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410427477.8
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104332469B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧經(jīng)綸
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11558
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發(fā)明公開了一種n溝道非易失性存儲元件，包括p型半導(dǎo)體襯底，其包括n型摻雜的源區(qū)和漏區(qū)，以及位于源漏區(qū)之間的p型摻雜的暈圈注入?yún)^(qū)；以及位于p型半導(dǎo)體襯底上的n型摻雜的源漏區(qū)之間的柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)從包括柵氧化層、多晶硅浮柵、中間絕緣層和控制柵極。當(dāng)n溝道非易失性存儲元件編譯時，通過在控制柵極上施加正的柵極電壓、在源區(qū)施加0V的源極電壓、在漏區(qū)施加大于源極電壓的漏極電壓以及在襯底上施加正的襯底電壓，在柵極電壓和源極電壓的電壓差作用下使得暈圈注入?yún)^(qū)靠近源區(qū)和柵氧化層的區(qū)域中產(chǎn)生帶帶遂穿電子，該帶帶遂穿電子在襯底電壓和源極電壓的電壓差作用下加速并在柵極電壓作用下進(jìn)入所述柵氧化層。本發(fā)明能夠解決p溝道存儲器件的擦除飽和的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲器，尤其涉及一種n溝道非易失性存儲元件。

背景技術(shù)

對于NOR閃存記憶單元，限制其尺寸繼續(xù)縮減的最重要因素是柵長的進(jìn)一步縮短。這主要是由于NOR閃存記憶單元所采用的溝道熱電子(CHE)注入的編譯方式要求器件漏端有一定的電壓，而這一電壓對源漏端的穿透會產(chǎn)生很大的影響，對于短溝道器件溝道熱電子(CHE)方式不適用。根據(jù)文獻(xiàn)“G.Servalli,et al.,IEDM Tech.Dig.,35_1,2005”預(yù)測，傳統(tǒng)閃存結(jié)構(gòu)的柵長縮小的物理極限是130nm。

Shuo Ji Shukuri等人發(fā)表的文章“A 60nm NOR Flash Memory Cell TechnologyUtilizing Back Bias Assisted Band-to-Band Tunneling Induced Hot ElectronInjection(B4-Flash)”提出了一種新型的利用襯底偏壓協(xié)助的帶帶遂穿引起的熱電子來進(jìn)行編譯的P溝道記憶單元(B4-Flash器件)，能夠進(jìn)一步縮小器件尺寸。如圖1所示，首先是由柵極和漏極電壓產(chǎn)生的垂直電場(Vg-Vd)產(chǎn)生帶到帶遂穿電子，然后這些電子受到襯底偏置電壓和漏極電壓產(chǎn)生的結(jié)電場(Vd-Vb)加速到離開漏極一定距離的區(qū)域，最后在襯底偏置電壓和柵極電壓的垂直電場的作用下注入到電荷存儲層。在這樣的背柵偏壓的的協(xié)助下，源漏端的電壓差可以很小，這樣可以保證器件尺寸能夠縮小。

然而，現(xiàn)有的B4-Flash器件均為p溝道閃存，當(dāng)關(guān)鍵尺寸縮小到60nm以下時，存在工藝制造困難的問題，特別是由于p溝道的B4-Flash器件的控制柵極本身就是p型摻雜，無法解決擦除飽和的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠解決擦除飽和問題的n溝道非易失性存儲元件。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種n溝道非易失性存儲元件，包括：p型半導(dǎo)體襯底，其包括n型摻雜的源區(qū)和漏區(qū)，以及位于所述源區(qū)和漏區(qū)之間的p型摻雜的暈圈注入?yún)^(qū)；以及位于所述p型半導(dǎo)體襯底上所述n型摻雜的源區(qū)和漏區(qū)之間的柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)從所述p型半導(dǎo)體襯底向上依次包括柵氧化層、多晶硅浮柵、中間絕緣層和控制柵極。其中，通過在所述控制柵極上施加一正的柵極電壓、在所述源區(qū)施加一0V的源極電壓、在所述漏區(qū)施加大于所述源極電壓的漏極電壓以及在所述襯底上施加一正的襯底電壓，在所述柵極電壓和源極電壓的電壓差作用下使得所述暈圈注入?yún)^(qū)靠近所述源區(qū)和柵氧化層的區(qū)域中產(chǎn)生帶帶遂穿電子，該帶帶遂穿電子在所述襯底電壓和源極電壓的電壓差作用下加速并在所述柵極電壓作用下進(jìn)入所述柵氧化層。

優(yōu)選的，所述柵極電壓為10V～15V，所述漏極電壓為1.5V～2V，所述襯底電壓為3V～4V。

優(yōu)選的，所述暈圈注入?yún)^(qū)摻雜硼，其能量為2KeV～4KeV，劑量為1e¹³/cm²～1e¹⁴/cm²，摻雜濃度為5e¹⁷/cm³～5e¹⁸/cm³。

優(yōu)選的，所述中間絕緣層包括第一氧化層、氮化硅層和第二氧化層。