发明名称 具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法与及积体电路
摘要 一种具非对称多阶记忆体单元提供抑制的源极读取电流。该抑制的源极读取电流会对包含有多阶记忆体单元的记忆阵列,大幅降低其元件型误读取误差之可能性。制造非对称多阶记忆体单元的方法包括源极离子布植,在源极/汲极离子布植之前,形成隔离物到闸极的汲极侧上,以及在通道与汲极之间最后形成补偏区。该补偏区不受闸极电压所控制。对于0.12微米的隔离物,1.5伏下的汲极电流大于1.5伏下的源极电流有3.5倍。记忆阵列中的非对称多阶记忆体单元具有共源组合,实际上是以一个方向进行读取操作,因为在字线上的附近的记忆体单元具有较读取单元汲极电流为低的源极电流。
申请公布号 TW421793 申请公布日期 2001.02.11
申请号 TW088104546 申请日期 1999.03.23
申请人 旺宏电子股份有限公司 发明人 卢道政;陈昶儒;林宏穗;王明宗;林金溪;倪福隆
分类号 G11C11/00 主分类号 G11C11/00
代理机构 代理人 林志诚 台北巿南京东路三段一○三号十楼
主权项 1.一种具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,该记忆阵列具有复数个多阶记忆单元,每个多阶记忆单元包含有闸极、闸极氧化层、通道、汲极、以及源极,其中闸极在闸极氧化层上,闸极氧化层具有顶部,通道在基底内,汲极是在基底内且是在该通道的第一侧,源极是在基底内且是在该通道的第二侧,其中第二侧是与第一侧相反,该方法包括:对每个多阶记忆单元的源极进行第一离子布植,而该第一离子布植是与闸极相对齐;在每个多阶记忆单元闸极的第一侧上,形成第一隔离物,该第一隔离物从闸极氧化层的顶部向上延伸,该第一隔离物在闸极氧化层的顶部上具有第一隔离物宽度,该第一隔离物宽度被调节成能提供补偏区,介于每个多阶记忆单元的通道与汲极之间;以及对每个多阶记忆单元的汲极进行第一离子布植,而该第二离子布植是与第一隔离物相对齐。2.如申请事例范围第1项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该第一隔离物宽度是在约0.05微米到0.20微米的范围内。3.如申请专例范围第1项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该补偏区的宽度是大于约第一隔离物宽度的可分之五十(>50%)。4.如申请事例范围第1项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,在进行第一离子布植前进一步包括以下步骤:对每个多阶记忆单元的通道进行第一通道离子布植;对第一被选取群组的多阶记忆单元通道进行第一位元码离子布植;对第二被选取群组的多阶记忆单元通道进行第二位元码离子布植,该第二位元码离子布植比第一位元码离子布植,具有不同的投射范围;每个多阶记忆单元都具有一位元码,是从一组四个不同位元码中选取出来的,四个不同位元码中的每一个位元码都是对应于由第一通道离子布植,第一位元码离子布植,以及第二位元码离子布植所构成的特定组合;形成闸极氧化层;沉积出第一导电层;从该第一导电层定义出闸极的图案;以及遮盖住该汲极。5.如申请专例范围第1项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,在进行第一离子布植前进一步包括以下步骤:对每个多阶记忆单元的通道进行第一通道离子布植;对n个被选取群组的多阶记忆单元通道进行n个位元码离子布植,n个位元码离子布植的每一个都与其它n-1个位元码离子布植,具有一组不同的离子布植特性;每个多阶记忆单元都具有一位元码,是从一组2n个不同位元码中选取出来的,2n个不同位元码中的每一个位元码都是对应于由第一通道离子布植以及n个位元码离子布植所构成的特定组合;形成闸极氧化层;沉积出第一导电层;从该第一导电层定义出闸极的图案;以及遮盖住该汲极。6.如申请事例范围第1项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,进一步包括在闸极的第二侧上,形成第二隔离物,该第二隔离物是从闸极氧化层的顶部向上延伸。7.如申请事例范围第4项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该第一隔离物宽度是在约0.05微米到0.20微米的范围内。8.如申请专例范围第4项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,进一步包括在进行第二离子布植后的以下步骤:沉积出第二导电层;以及定义出第二导电层的图案。9.如申请专例范围第5项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该组离子布植特性包含投射范围以及离子布値的离子数目。10.如申请专例范围第5项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该第一隔离物宽度是在约0.05微米到0.20微米的范围内。11.如申请专例范围第5项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,进一步包括在进行第二离子布植后的以下步骤:沉积出第二导电层;以及定义出第二导电层的图案。12.如申请事例范围第6项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该第一隔离物宽度是在约0.05微米到0.20微米的范围内。13.如申请事例范围第6项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,进一步包括在进行第二离子布植后的以下步骤沉积出第二导电层;以及定义出第二导电层的图案。14.如申请事例范围第6项之具非对称汲极电流之多阶记忆体单元的制造方法,其中该第一隔离物宽度是在约0.05微米到0.20微米的范围内,该方法进一步包括在进行第二离子布植后的以下步骤:沉积出第二导电层;以及定义出第二导电层的图案。15.一种积体电路金氧半记忆单元,该积体电路具有基底;该积体电路金氧半记忆单元具有一源极,一闸极,一闸极氧化层,而源极是在基底内,闸极氧化层是在基底与闸极之间;该积体电路包含:一汲极,在基底内形成,该汲极具有一宽度;一通道,在基底内形成,该通道接触到闸极氧化层,并与闸极对齐,该通道从源极朝汲极向上延伸,该通道被一补偏区而与该汲极隔离开,该通道被调节成能储存多位元资料,该通道被调节成在接近闸极氧化层的通道区内形成空乏区,以反应闸极电压;以及一补偏区,在基底内,而且是在通道与汲极之间,该补偏区具有起始导通状态,该补偏区被调节成保持接近闸极氧化层的该起始导通状态,以反应闸极电压,该金氧半记忆单元具有对应于汲极电压的汲极读取电流,以及对应于源极电压的源极读取电流,该源极电压是等于该汲极电压,该汲极读取电流的大小与该源极读取电流的大小不相同。16.如申请专例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该源极读取电流小于该汲极读取电流。17.如申请事例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该补偏区被调节成在接近闸极氧化层内形成空乏区,以反应汲极电压。18.如申请专例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内。19.如申请专例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该补偏区被调节成在接近闸极氧化层内形成空乏区,以反应汲极电压;该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内。20.如申请事例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该补偏区被调节成在接近闸极氧化层内形成空乏区,以反应汲极电压;该补偏区被调节成保持接近闸极氧化层的该起始导通状态,以反应源极电压;以及该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内。21.如申请事例范围第15项之积体电路金氧半记忆单元,其中该补偏区被调节成在接近闸极氧化层内形成空乏区,以反应汲极电压,该补偏区被调节成保持接近闸极氧化层的该起始导通状态,以反应源极电压,以及该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内,该闸极具有闸极宽度,第一侧,第二侧,底部,以及顶部,该第二侧是与第一侧相反;闸极宽度是第二侧与第一侧之间的距离,该闸极在源极与非对称汲极之间,该闸极在闸极氧化层上,该非对称汲极是在第一侧上,该源极是在第二侧上,该闸极宽度小于源极与非对称汲极之间的距离,闸极氧化层具有顶部;以及在其中,积体电路金氧半记忆单元进一步包含第一隔离物,沿着闸极的第一侧,第一隔离物从闸极氧化层的顶部向上延伸,第一隔离物在闸极氧化层的顶部上具有第一隔离物宽度;第一隔离物宽度是等于或大于补偏区的大小。22.一种积体电路,包含:一记忆单元阵列,该记忆单元包含有电晶体,而该电晶体则在基底的通道区内具有通道,且在该阵列中的被选取非对称多阶记忆单元能储存多位元资料;一字线与一位元线,分别耦合到阵列中记忆单元列与记忆单元行,藉以读取阵列中所储存的资料,该位元线包含第一积体电路图案层,而该字线包含第二积体电路图案层;每个被选取的非对称记忆单元,都具有一源极,一闸极,一闸极氧化层,该源极是在基底内形成的,而闸极氧化层是在基底与闸极之间;每个被选取的非对称记忆单元还进一步包含:一非对称汲极,是在基底内形成的,该非对称汲极具有一宽度;一通道,是在基底内形成的,该通道接触到闸极氧化层,并与闸极对齐,该通道从源极朝非对称汲极延伸,一补偏区隔离开该通道与非对称汲极,该通道被调节成能储存多位元资料,该通道被调节成能在靠近闸极氧化层的通道内,形成空乏区,以反应闸极电压;以及一补偏区,在基底内,而且是在通道与非对称汲极之间,该补偏区具有起始导通状态,该补偏区被调节成能保持住在靠近闸极氧化层的起始导通状态,以反应闸极电压,每个被选取的非对称记忆单元都具有对应于汲极电压的第一非对称汲极读取电流,以及对应于源极电压的源极读取电流,源极电压等于汲极电压,汲极读取电流的大小与源极读取电流的不同;每个被选取的非对称记忆单元电晶体的补偏区都足够大,能确保被选取记忆单元电晶体只能被相对应的字线以及同一方向上的位元线精确的读取出来。23.如申请专例范围第22项之积体电路,其中该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内。24.如申请专例范围第22项之积体电路,其中该补偏区被调节成能在靠近闸极氧化层的通道内,形成空乏区,以反应汲极电压;该补偏区被调节成能保持住在靠近闸极氧化层的起始导通状态,以反应源极电压;以及该补偏区是在约0.02微米到0.20微米的范围内。25.如申请专例范围第22项之积体电路,其中每个被选取的非对称记忆单元的闸极都是可用相对应的字线来做定址,而且该积体电路进一步包含:一感测放大器,具有一感测放大器导线,该感测放大器导线具有第一侧与第二侧;一接地,具有一导线,该接地导线具有第一侧与第二侧;位元线接近接地导线,位元线是在接地导线的第一侧,位元线接近感测放大器导线,位元线是在感测放大器导线的第二侧;一第一被选取记忆单元,在位元线与感测放大器导线的第二侧之间,第一被选取记忆单元的非对称汲极连接到感测放大器导线,第二被选取记忆单元的非对称汲极连接到接地导线;第一被选取记忆单元与第二被选取记忆单元都具有一共用源极,位元线连接到第一记忆单元与第二记忆单元的共用源极;其中,第一记忆单元只能被第一方向上的相对应字线以及位元线精确的读取出来,第二记忆单元只能被第二方向上的相对应字线以及位元线精确的读取出来,第二方向是与第一方向相反。26.如申请事例范围第22项之积体电路,进一步包含记忆带选择线,耦合到阵列中的电晶体列上,以反应所施加的电压,该记忆带选择线被用来决定出该阵列所要读取的被选取非对称多阶记忆单元,电晶体列耦合到记忆带选择线,包含复数个高临界电压电晶体,该高临界电压电晶体是在阵列内,以阻挡掉其它的电流路径。27.如申请事例范围第25项之积体电路,其中该第一方向是从第一被选取记忆单元的非对称汲极到第一被选取记忆单元的源极,而该第二方向是从第二被选取记忆单元的非对称汲极到第二被选取记忆单元的源极。28.如申请专例范围第25项之积体电路,其中该第一方向是从第一被选取记忆单元的非对称汲极到第一被选取记忆单元的源极,而该第二方向是从第二被选取记忆单元的非对称汲极到第二被选取记忆单元的源极;一部分的第二方向电流会从第一被选取记忆单元的源极流到第一被选取记忆单元的非对称汲极,第一被选取记忆单元内的该部分第二方向电流,小于可分之四十的第二被选取记忆单元的第二方向电流;一部分的第一方向电流会从第二被选取记忆单元的源极流到第二被选取记忆单元的非对称汲极,第二被选取记忆单元内的该部分第一方向电流,小于可分之四十的第一被选取记忆单元的第一方向电流。29.一种读取具补偏値之记忆单元的方法,包括提供记忆单元;该记忆单元具有一源极,一闸极,一闸极氧化层,该源极在基底内,该闸极氧化层在基底与闸极之间;该记忆单元包含:一汲极,在基底内形成,该汲极具有一宽度;一通道,在基底内形成,该通道接触到闸极氧化层,并与闸极对齐,该通道从源极朝汲极延伸,一补偏区隔离开该通道与非对称汲极,该通道被调节成能储存多位元资料,该通道被调节成能在靠近闸极氧化层的通道内,形成空乏区,以反应闸极电压;以及一补偏区,在基底内,而且是在通道与非对称汲极之间,该补偏区具有起始导通状态,该补偏区被调节成能保持住在靠近闸极氧化层的起始导通状态,以反应闸极电压,每个被选取的非对称记忆单元都具有对应于汲极电压的第一非对称汲极读取电流,以及对应于源极电压的源极读取电流,源极电压等于汲极电压,汲极读取电流的大小与源极读取电流的不同。30.如申请专例范围第29项之读取具补偏値之记忆单元的方法,其中该通道被调节成能储存多位元资料。图式简单说明:第一图显示对具有四个不同位元码的二位元阶记忆单元中,汲极读取电流与临界电压的关系。第二图显示本发明实施例中背闸极偏压对临界电压。第三图显示本发明实施例中的垂直掺杂分布资料。第四图显示对具有八个不同位元码的三位元阶记忆单元,汲极读取电流与临界电压的关系。第五图是习用技术中对称记忆单元的剖面示意图。第六图显示本发明实施例中非对称记忆单元的剖面示意图。第七图是本发明第二群组实施例中,在沉积出闸极氧化层,第一导电层与第一介电层后记忆单元制作层的剖示图。第八图显示本发明实施例中,在定义出第一导电层之图案后记忆单元制作层的剖示图。第九图显示本发明实施例中游极离子布植以及记忆单元制作层的剖示图。第十图显示本发明实施例中记忆单元层的剖示图,图中也显示出汲极离子布植。第十一图显示本发明实施例中,在去除掉第二阶段闸极遮蔽层后记忆单元制作层的剖示图。第十二图显示本发明实施例中,在沉积出第二导电层后记忆单元制作层的剖示图。第十三图显示本发明不同补偏(隔离物)大小的实施例中,非对称记忆单元的电流-电压图。第十四图是使用习用对称记忆单元技术所形成的记忆单元阵列结构图。第十五图显示出包含非对称多阶记忆单元的记忆单元阵列结构图。第十六图显示出在包含非对称多阶记忆单元的记忆单元阵列中,阻止其它电流路径的图式。
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