[發明專利]1.5T耗盡型SONOS非揮發性存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201710768034.9
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107527917B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 許昭昭;錢文生;胡君
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/11568
• 分類號: H01L27/11568;H01L29/10;H01L29/423
• 代理公司: 31211 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭四華

本發明公開了一種1.5T耗盡型SONOS非揮發性存儲器，存儲管和選擇管共用同一N型摻雜的溝道區；存儲管和選擇管的多晶硅柵之間通過側墻隔離；溝道由被存儲管的第一多晶硅柵覆蓋第一部分溝道和被選擇管的第二多晶硅柵覆蓋的第二部分溝道串聯形成；第一多晶硅柵為N+摻雜，使形成第一部分溝道的閾值電壓低于0V；第二多晶硅柵為P+摻雜，利用P+摻雜的功函數更大的特征，使形成第二部分溝道的閾值電壓提高到大于0V，從形成存儲管為耗盡型以及選擇晶體管為增強型的結構，通過共用的溝道注入來提高溝道的均勻性和一致性。本發明還公開了一種1.5T耗盡型SONOS非揮發性存儲器的制造方法。本發明能簡化工藝并提高器件的性能。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種1.5T耗盡型SONOS非揮發性存儲器；本發明還涉及一種1.5T耗盡型SONOS非揮發性存儲器及其制造方法。

背景技術

具有低操作電壓、更好的COMS工藝兼容性的SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)非揮發性存儲器被廣泛用于各種嵌入式電子產品如金融IC卡、汽車電子等應用。目前常用存儲器單元結構由一個完整的SONOS存儲器晶體管和一個完整的選擇晶體管(select-gate，SG)組成2晶體管結構(2transistors，2T)即2T型SONOS非揮發性存儲器，每個晶體管都有完整的源極，漏極和柵極，且兩個晶體管共用一層多晶硅。耗盡型SONOS非揮發性存儲器中SONOS存儲器晶體管的閾值電壓(Vt)小于0，選擇晶體管的Vt仍大于0，2T耗盡型SONOS非揮發性存儲器由于其低功耗得到了很多低功耗應用的青睞。但是2T結構與生俱來的缺點就是其較大的芯片面積損耗。如圖1所示，是現有2T耗盡型SONOS非揮發性存儲器的單元結構圖，包括：

形成于P型半導體襯底如硅襯底9上的SONOS存儲器晶體管301和選擇晶體管302；

SONOS存儲器晶體管301的柵極結構包括ONO層和多晶硅柵1，ONO層由氧化層(O)6，氮化層(N)5和氧化層(O)4組成，組成氧化層6一般稱為隧穿氧化層，用于存儲電荷隧穿，氮化層5是作為存儲層，氧化層4一般稱為阻擋層氧化層。

選擇晶體管302的柵極結構包括柵氧化層7和多晶硅柵1a。通常，多晶硅柵1a和多晶硅柵1同時形成。在多晶硅柵1和1a的側面還形成有側墻，側墻通常采用氧化層或氮化層組成，圖1中側墻包括了3層結構，依次為氧化層21，氮化層22和氧化層23。

SONOS存儲器晶體管301的溝道區包括N型注入區10，N型注入區10使溝道區為N型摻雜，從而使得SONOS存儲器晶體管301為耗盡型結構。

圖1中選擇晶體管302的溝道區的摻雜直接采用P型半導體襯底9的摻雜，也可以單獨進行P型雜質調制，使選擇晶體管302為閾值電壓大于0V的增強型結構。

在多晶硅柵1和1a的兩側自對準形成有N型輕摻雜源漏區(LDD)11和N型重摻雜的源漏區8，圖1中，多晶硅柵1和1a之間的LDD11和源漏區8作為SONOS存儲器晶體管301和選擇晶體管302的共用摻雜結構。

由圖1所示可知，2T結構中兩個多晶硅柵1和1a之間包括共有的摻雜區即LDD11和源漏區8，這使得多晶硅柵1和1a之間具有較大的間距，從而會占用較大的面積，帶來較大的芯片面積損耗。與2T結構相比，1.5T的結構占用的芯片面積更小，現有1.5T型SONOS非揮發性存儲器一般有兩種：