发明名称 一种单层复晶矽,多位元之非挥发记忆元件及其制造方法
摘要
申请公布号 TWI331805 申请公布日期 2010.10.11
申请号 TW095120682 申请日期 2006.06.09
申请人 旺宏电子股份有限公司 发明人 郭明昌
分类号 H01L29/788 主分类号 H01L29/788
代理机构 代理人 李贵敏 台北市松山区敦化北路168号15楼
主权项 一种非挥发性记忆元件,包括:一基板;一介电层,其系形成于该基板上;一控制闸极,其系形成于该介电层上;一第一浮动闸极,其系形成于该介电层上并位于该控制闸极之一侧;一第二浮动闸极,其系形成于该介电层上并位于该控制闸极之另一侧;一第一扩散区域,其系形成于该基板中接近该第一浮动闸极处;以及一第二扩散区域,其系形成于该基板中接近该第二浮动闸极处。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该基板系为一p型基板。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该基板系为一n型基板。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该第一与第二浮动闸极以及控制闸极,系可利用一单一多晶矽制程而制造之。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该控制闸极与该第一扩散区域系组态为施加至控制闸极以及第一扩散区域之电压而与该第一浮动闸极耦合。如申请专利范围第5项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该控制闸极与该第一浮动闸极之间的电容,系为介电系数乘以该控制闸极之高度,再乘以该控制闸极之宽度,而接着除以介于该控制闸极与该浮动闸极之间的距离。如申请专利范围第6项所述之非挥发性记忆元件,其中该控制闸极之高度系约为800至1500埃(angstrom)。如申请专利范围第6项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该控制闸极与该第一浮动闸极之间的距离系约为160至300埃。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该第一浮动闸极与该第一扩散区域之间的电容,系为介电系数乘以在该第一浮动闸极之下、该第一扩散区域之上之该介电层的长度,再乘以该第一浮动闸极的宽度,而接着除以该介电层之厚度。如申请专利范围第9项所述之非挥发性记忆元件,其中位于该第一浮动闸极之下、该第一扩散区域之上之该介电层的长度,系约为100至300埃。如申请专利范围第9项所述之非挥发性记忆元件,其中该介电层的厚度系约为50至250埃。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该控制闸极与该第二扩散区域,系组态为藉由施加至该控制闸极及该第二扩散区域之电压而与该第二浮动闸极耦合。如申请专利范围第12项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该控制闸极与该第二浮动闸极之间的电容,系为介电系数乘以该控制闸极之高度,再乘以该控制闸极之宽度,而接着除以介于该控制闸极与该浮动闸极之间的距离。如申请专利范围第13项所述之非挥发性记忆元件,其中该控制闸极之高度系约为800至1500埃。如申请专利范围第13项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该控制闸极与该第二浮接电极之间的距离系为约160至300埃。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中介于该第二浮动闸极与该第二扩散区域之间的电容系为介电系数乘以该介电层之长度,再乘以该第二浮动闸极之宽度,而接着除以该介电层之厚度,其中该介电层系位于该第二浮动闸极之下以及该第二扩散区域之上。如申请专利范围第16项所述之非挥发性记忆元件,其中位于该第二浮动闸极之下以及该第二扩散区域之上的该介电层之长度系为约100至300埃。如申请专利范围第9项所述之非挥发性记忆元件,其中该介电层之厚度系为约50至250埃。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,更包括一第三扩散区域、以及一第四扩散区域,该第三扩散区域系形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处,该第四扩散区域系形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处。如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆元件,其中该元件系组态以储存二位元之资讯。在一包括有一基板、一介电层、一第一浮动闸极、一第二浮动闸极、以及一控制闸极均形成于该介电层之上、一第一扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极处、以及一第二扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极处之非挥发性记忆元件中,一种用以程式化该元件之方法,包括:施加一高电压至该控制闸极,其中该控制闸极系组态以将该所施加电压与该第一浮动闸极耦合,以在该基板中该第一浮动闸极之下生成一通道;以及施加一高电压至该第一扩散区域、并施加一低电压至该第二扩散区域,以生成一高水平电场于该第一与第二扩散区域之间。如申请专利范围第21项所述之方法,其中所施加至该控制闸极之该高电压系为约8至12伏特。如申请专利范围第21项所述之方法,其中所施加至该第一扩散区域之该高电压系为约4至6伏特。如申请专利范围第21项所述之方法,更包括注入电荷于该第二浮动闸极中,其中注入电荷于该第二浮动闸极之步骤系包括:施加一高电压至该控制闸极,其中该控制闸极系组态以将所施加之电压与该第二浮动闸极耦合,以在该基板中位于该第二浮动闸极之下处生成一通道;以及施加一高电压至该第二扩散区域、并施加一低电压至该第一扩散区域,以生成一高水平电场于该第一与第二扩散区域之间。如申请专利范围第21项所述之方法,其中该元件更包括一第三扩散区域其形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处、以及一第四扩散区域其形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处,且其中用以注入电荷于该第一浮动闸极之该高水平电场,系形成于该第一与该第三扩散区域之间。如申请专利范围第21项所述之方法,其中该元件更包括一第三扩散区域其形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处、以及一第四扩散区域其形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处,且其中用以注入电荷于该第二浮动闸极之该高水平电场,系形成于该第二与该第四扩散区域之间。在一包括有一基板、一介电层、一第一浮动闸极、一第二浮动闸极、以及一控制闸极均形成于该介电层之上、一第一扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极处、以及一第二扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极处之非挥发性记忆元件中,一种用以抹除该元件之方法,包括:施加一大负电压至该控制闸极,该控制闸极系组态以将该所施加之电压与该第一浮动闸极耦合;施加一高电压至该第一扩散区域,其中生成于该第一浮动闸极与该第一扩散区域之间的电场系生成次要载子于该第一扩散区域中,并提供该些次要载子足够之能量以注入穿透该介电层、并注入该第一浮动闸极中;以及施加一低电压至该第二扩散区域。如申请专利范围第27项所述之方法其中施加至该控制闸极之该大负电压系约为-15至-25伏特。如申请专利范围第27项所述之方法,其中所施加至该第一扩散区域之高电压系约为4至6伏特。如申请专利范围第27项所述之方法,更包括致使电洞注入该第二浮动闸极,其中致使电洞注入该第二浮动闸极之步骤包括:施加一大负电压至该控制闸极,该控制闸极系组态以将所施加之电压与该第二浮动闸极耦合;施加一高电压至该第二扩散区域,其中生成于该第二浮动闸极与该第二扩散区域之间的电场,系生成次要载子于该第二扩散区域中,并提供该些次要载子足够之能量以注入穿透该介电层、并注入该第二浮动闸极中;以及施加一低电压至该第一扩散区域。如申请专利范围第27项所述之方法,其中该非挥发性记忆元件更包括一第三扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处,以及一第四扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处。在一包括有一基板、一介电层、一第一浮动闸极、一第二浮动闸极、以及一控制闸极均形成于该介电层之上、一第一扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极处、以及一第二扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极处之非挥发性记忆元件中,一种用以读取该元件之该第一浮动闸极之方法,包括:施加一高电压至该控制闸极;施加一低电压至该第一扩散区域;以及施加一高电压至该第二扩散区域。如申请专利范围第32项所述之方法,其中施加至该控制闸极之该高电压系为约5至9伏特。如申请专利范围第32项所述之方法,其中施加至该第二扩散区域之高电压系为约1至2.5伏特。如申请专利范围第32项所述之方法,其中施加至该第一扩散区域之低电压系为约0伏特。如申请专利范围第32项所述之方法,其中该非挥发性记忆元件更包括一第三扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处、以及一第四扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处。在一包括有一基板、一介电层、一第一浮动闸极、一第二浮动闸极、以及一控制闸极均形成于该介电层之上、一第一扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极处、以及一第二扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极处之非挥发性记忆元件中,一种用以读取该元件之第二浮动闸极之方法,包括:施加一高电压至该控制闸极;施加一高电压至该第一扩散区域;以及施加一低电压至该第二扩散区域。如申请专利范围第37项所述之方法,其中施加至该控制闸极之该高电压系为约5至9伏特。如申请专利范围第37项所述之方法,其中施加至该第一扩散区域之高电压系为约1至2.5伏特。如申请专利范围第37项所述之方法,其中施加至该第二扩散区域之该低电压系为约0伏特。如申请专利范围第37项所述之方法,其中该非挥发性记忆元件更包括一第三扩散区域形成于该基板中接近该第一浮动闸极与该控制闸极处、以及一第四扩散区域形成于该基板中接近该第二浮动闸极与该控制闸极处。一种制造一非挥发性记忆元件之方法,包括:形成一控制闸极结构于一基板上;形成一第一浮动闸极结构于该基板上、位于该控制闸极结构之一侧处;形成一第二浮动闸极结构于该基板上、位于该控制闸极之另一侧处;形成一第一扩散区域于该基板中接近该第一浮动闸极结构处;以及形成一第二扩散区域于该基板中接近该第二浮动闸极结构处。如申请专利范围第42项所述之方法,更包括形成一第三扩散区域于该基板中接近该第一浮动闸极结构与该控制闸极结构处。如申请专利范围第43项所述之方法,更包括形成一第四扩散区域于该基板中接近该第二浮动闸极结构与该控制闸极结构处。如申请专利范围第42项所述之方法,其中形成该第一浮动闸极结构、该第二浮动闸极结构、以及该控制闸极结构之步骤系包括:沈积一介电层于该基板上;沈积一多晶矽层该介电层上;利用一光阻层定义该多晶矽层;以及蚀刻该经定义之多晶矽层与该介电层。如申请专利范围第45项所述之方法,其中该介电层与该多晶矽层系利用化学气相沈积法而沈积。如申请专利范围第46项所述之方法,其中该介电层系利用高密度电浆化学气相沈积法而沈积。如申请专利范围第42项所述之方法,更包括形成氧化物侧壁子于该些闸极结构之间。
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