[發明專利]單層多晶硅非易失性存儲器元件

有效

• 申請號: 201710078633.8
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN107978600B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 陳冠勛;羅明山;蘇婷婷
• 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;H01L27/11517;H01L27/11524
• 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

本發明公開了一種單層多晶硅非易失性存儲單元，包含選擇晶體管及串接選擇晶體管的浮置柵極晶體管。選擇晶體管包含一選擇柵極、一選擇柵極氧化層、一源極摻雜區、一第一輕摻雜漏極區，接合源極摻雜區、一共享摻雜區，以及一第二輕摻雜漏極區，接合共享摻雜區。浮置柵極晶體管包含一浮置柵極、一浮置柵極氧化層、共享摻雜區、一第三輕摻雜漏極區，接合共享摻雜區，以及一漏極摻雜區，與共享摻雜區間隔開。一漏極側延伸修正區，位于浮置柵極晶體管的一間隙壁下方，且接近漏極摻雜區。

技術領域

本發明涉及非易失性存儲器(NVM)元件領域，特別是一種具有較佳寫入效能的單層多晶硅非易失性存儲單元結構。

背景技術

半導體存儲器元件已更為普遍地用于各種電子裝置中，例如，非易失性存儲器(NVM)被廣泛地用于移動電話、數字相機、個人數字助理、移動計算裝置及其他裝置中。

非易失性存儲器元件大致上區分為多次程序化存儲器(MTP)和單次程序化存儲器(OTP)。多次程序化存儲器(MTP)可多次讀取和寫入，例如電子擦除式可程序化只讀存儲器和閃存被設計具有相關的電子電路，可支持不同的操作，例如寫入，擦除和讀取。單次程序化存儲器(OTP)具有寫入和讀取功能的電子電路，但并不具備擦除功能的電子電路。

單層多晶硅非易失性存儲器結構因為可減少額外工藝步驟而被提出來。單層多晶硅非易失性存儲器用單層多晶硅形成貯存電荷的浮動柵極，可和一般互補式金氧半導體場效晶體管(CMOS)工藝兼容，因此可應用在嵌入式存儲器、混和模式電路的嵌入式非易失性存儲器，以及微控制器(例如系統單芯片，SOC)等領域。

美國專利申請案US 6,689,190公開一種具有兩個串接的P型金氧半晶體管的單層多晶硅非易失性存儲器，其中在用于布局的結構中省略了控制柵極，因為在寫入模式時不需施加偏壓至浮置柵極。第一P型金氧半晶體管作為選擇晶體管。第二P型金氧半晶體管連接至第一P型金氧半晶體管。第二P型金氧半晶體管的柵極作為浮置柵極。浮置柵極被選擇性地寫入或擦除以貯存預定電荷。

本領域仍需一種在寫入時具有低電壓操作和低功耗特性以及高寫入效能的NVM結構。

發明內容

本發明的目的是提供一改良的單層多晶硅非易失性存儲單元結構，具有較高的寫入效率。

根據本發明第一實施例，提出一種單層多晶硅非易失性存儲單元，包含一半導體襯底；一離子井，位于半導體襯底中；一選擇晶體管，位于離子井上；以及一浮置柵極晶體管，串接選擇晶體管。一硅化金屬阻擋層，覆蓋浮置柵極。一接觸洞蝕刻停止層，位于硅化金屬阻擋層上。一層間介電層，位于接觸洞蝕刻停止層上。

所述選擇晶體管包含一選擇柵極、一選擇柵極氧化層，介于選擇柵極與半導體襯底之間、一源極摻雜區，位于離子井中、一第一輕摻雜漏極區，接合源極摻雜區、一共享摻雜區，與源極摻雜區間隔開，以及一第二輕摻雜漏極區，接合共享摻雜區。

所述浮置柵極晶體管包含一浮置柵極、一浮置柵極氧化層，介于浮置柵極與半導體襯底之間、共享摻雜區、一第三輕摻雜漏極區，接合共享摻雜區，以及一漏極摻雜區，與共享摻雜區間隔開。沒有輕摻雜漏極區接合漏極摻雜區。

一第一間隙壁位于選擇柵極的側壁上，以及一第二間隙壁位于浮置柵極的側壁上。一第一硅化金屬層，位于源極摻雜區上，且延伸至第一間隙壁的底部邊緣。

一第二硅化金屬層，位于共享摻雜區上，其中第二硅化金屬層與第一間隙壁的底部邊緣接壤但是與第二間隙壁的底部邊緣維持一預定距離。

一第三硅化金屬層，位于漏極摻雜區上，其中第三硅化金屬層與第二間隙壁的底部邊緣維持一預定距離。