[發(fā)明專利]一種抗輻射Sense-Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710478345.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107180833B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國(guó)柱;洪根深;趙文斌;曹利超;朱少立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號(hào): H01L27/11521
• 分類號(hào): H01L27/11521;H01L29/10;H01L29/78
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務(wù)中心 32002
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明涉及一種抗輻射Sence?Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，其通過(guò)浮柵電荷共享的方式實(shí)現(xiàn)編程/擦除管對(duì)信號(hào)傳輸管的開關(guān)態(tài)，實(shí)現(xiàn)電荷共享方式為BTBT編程和FN擦除方式；所述抗輻射FLASH開關(guān)單元是制作在硅基的深N阱中，并通過(guò)STI實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸管與編程/擦除管的有源區(qū)有效隔離；所述信號(hào)傳輸管柵氧層與編程/擦除管隧道氧化層是同膜層、是采用摻N氧化工藝實(shí)現(xiàn)；其余均采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)工藝制作完成。本發(fā)明抗輻射Sence?Switch型pFLASH開關(guān)單元工藝簡(jiǎn)單，兼容于CMOS工藝，不僅具有良好的電荷保持特性、耐久性、閾值窗口寬，而且具有抗總劑量能力強(qiáng)、編程效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明抗輻射Sence?Switch型pFLASH開關(guān)單元體硅CMOS工藝集成方法也適用于SOI CMOS工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，尤其是一種抗輻射Sense-Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，具體地說(shuō)是適用于抗輻射可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)及SOC集成電路的Sense-Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于微電子集成電路的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

抗輻射FLASH開關(guān)單元是實(shí)現(xiàn)抗輻射可重構(gòu)的FLASH型可編程邏輯器件的內(nèi)核基本組成單元，與SRAM和反熔絲相比，其性能介于二者之間，而且其抗輻射FLASH型FPGA工藝技術(shù)是繼反熔絲FPGA工藝技術(shù)的下一代主流技術(shù)，其軍事應(yīng)用領(lǐng)域主要是航天和航空領(lǐng)域，包括基于海、陸、空的軍用系統(tǒng)、雷達(dá)、指揮與控制，以及導(dǎo)航系統(tǒng)，這主要得益于FLASH型FPGA電路的諸多優(yōu)勢(shì)，如非易失、可重構(gòu)性、低功耗、高密度、上電即運(yùn)行、高安全性、固件錯(cuò)誤(firm-error)免疫性等。基于Flash技術(shù)的FPGA不僅唯一具有ASIC的特征，而且其高安全性、高可靠性、低功耗等特點(diǎn)正是滿足我們對(duì)于未來(lái)FPGA的需求，在計(jì)算機(jī)、通信、汽車、衛(wèi)星以及航空航天等領(lǐng)域顯示出產(chǎn)品強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

目前，應(yīng)用FLASH型可編程邏輯器件的核心開關(guān)單元結(jié)構(gòu)為Sense-Switch型nFLASH，該結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)共浮柵型nFLASH基本單元構(gòu)成，依賴于編程/擦除管控制共享電荷量來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)管傳輸?shù)摹伴_”、“關(guān)”態(tài)。該結(jié)構(gòu)主要基于體硅CMOS工藝集成，具有工藝簡(jiǎn)單、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，但其浮柵型nFLASH基本單元抗輻射加固技術(shù)難點(diǎn)在于總劑量加固，其受總劑量輻射損傷主要表現(xiàn)為擦/寫閾值窗口變窄、場(chǎng)邊緣漏電引起源漏漏電及器件之間漏電，前者因總劑量電離效應(yīng)引起編程態(tài)電子發(fā)射、擦除態(tài)空穴注入導(dǎo)致浮柵電荷損失，后者因總劑量電離效應(yīng)引起場(chǎng)區(qū)SiO₂介質(zhì)層俘獲陷阱電荷導(dǎo)致p襯底場(chǎng)邊緣的反型閾值電壓降低，目前，該結(jié)構(gòu)的抗總劑量輻射能力約50Krad(Si)，嚴(yán)重限制了其自身了抗固件錯(cuò)誤免疫、低功耗、可重構(gòu)等方面的優(yōu)勢(shì)在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用。而且，該結(jié)構(gòu)目前主要采用的是FN編程與FN擦除方式，其編程方式的選擇給器件高可靠性帶來(lái)挑戰(zhàn)，該結(jié)構(gòu)單元可循環(huán)擦/寫的次數(shù)僅有500次左右，同時(shí)，編程時(shí)間效率也低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種抗輻射Sense-Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，其可以應(yīng)用于抗輻射FPGA、CPLD和SOC電路，其結(jié)構(gòu)工藝兼容于CMOS，步驟簡(jiǎn)單，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述抗輻射Sense-Switch型pFLASH開關(guān)單元結(jié)構(gòu)，所述pFLASH開關(guān)單元包括制備于同一襯底上的編程/擦除MOS管T1以及信號(hào)傳輸MOS管T2，在所述襯底內(nèi)的上部設(shè)有N阱，編程/擦除MOS管T1的編程/擦除管有源區(qū)、信號(hào)傳輸MOS管T2的信號(hào)傳輸管有源區(qū)均位于N阱內(nèi)，并通過(guò)N阱內(nèi)的有源區(qū)隔離體隔離；

在編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管P+漏區(qū)以及編程/擦除管P+源區(qū)，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管P+漏區(qū)以及信號(hào)傳輸管P+源區(qū)；