发明名称 非挥发性记忆体及其制造方法以及其操作方法
摘要 一种非挥发性记忆体。基底中具有至少二沟渠隔离结构而定义出主动区。井区配置在基底中。浅掺杂区配置在井区中。至少二闸极堆叠结构配置在基底上。口袋掺杂区配置于闸极堆叠结构之外侧边的基底中,各个口袋掺杂区系延伸至闸极堆叠结构下方。汲极区配置于闸极堆叠结构之外侧边的口袋掺杂区中。辅助闸极层配置于此二闸极堆叠结构之间的基底上。闸介电层配置于辅助闸极层与基底之间以及辅助闸极层与闸极堆叠结构之间。导电插塞配置在基底上,且向下延伸连接口袋掺杂区及其中之汲极区。
申请公布号 TWI257150 申请公布日期 2006.06.21
申请号 TW094103338 申请日期 2005.02.03
申请人 力晶半导体股份有限公司 发明人 翁伟哲;杨青松;卓志臣
分类号 H01L21/8247 主分类号 H01L21/8247
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种非挥发性记忆体,包括: 一基底; 多数个沟渠隔离结构,配置在该基底中以定义出一 主动区; 一第一导电型井区,配置在该基底中; 一第二导电型浅掺杂区,配置在该第一导电型井区 中,且与该基底表面邻接; 一对闸极堆叠结构,配置在该主动区之该基底上, 且分别位于各该沟渠隔离结构侧边,其中各该闸极 堆叠结构至少包括一浮置闸极层以及位于该浮置 闸极层上之一控制闸极层; 二第二导电型口袋掺杂区,分别配置于该对闸极堆 叠结构之外侧边的该基底中,其中各该口袋掺杂区 系延伸至各该闸极堆叠结构下方; 二第一导电型汲极区,分别配置于该对闸极堆叠结 构之外侧边的各该口袋掺杂区中; 一辅助闸极层,配置于该二闸极堆叠结构之间的该 基底上,且该辅助闸极层的底部系低于该第二导电 型浅掺杂区的底部; 一闸介电层,至少配置于该辅助闸极层与该基底之 间以及该辅助闸极层与各该闸极堆叠结构之间;以 及 至少二导电插塞,配置在该基底上,且各该导电插 塞向下延伸连接该口袋掺杂区以及位于其中之该 汲极区。 2.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该基底为一第一导电型基底。 3.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,更 包括一第二导电型深井区配置在该基底中,且该第 一导电型井区位于该第二导电型深井区中。 4.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中各该闸极堆叠结构从该基底起依序为一穿隧层 、该浮置闸极层、一闸间介电层与该控制闸极层 。 5.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该辅助闸极层、该浮置闸极层或该控制闸极层 的材质包括多晶矽或掺杂多晶矽。 6.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该闸介电层的材质包括氧化矽。 7.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该非挥发性记忆体排列成反或闸(NOR)型记忆体 阵列。 8.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该第一导电型为n型,且该第二导电型为p型。 9.如申请专利范围第1项所述之非挥发性记忆体,其 中该辅助闸极层位于部分的该些沟渠隔离结构中 。 10.一种非挥发性记忆体的制造方法,包括: 提供一基底; 于该基底中形成多数个沟渠隔离结构而定义出一 主动区; 于该基底中形成一第一导电型井区; 于该第一导电型井区中形成一第二导电型浅掺杂 区,该第二导电型浅掺杂区系邻接该基底表面; 于该主动区之该基底上形成至少一对闸极堆叠结 构,各该闸极堆叠结构分别位于各该沟渠隔离结构 侧边,其中各该闸极堆叠结构至少包括一浮置闸极 层以及位于该浮置闸极层上之一控制闸极层; 于该对闸极堆叠结构之外侧边的该基底中形成二 第二导电型口袋掺杂区,其中各该口袋掺杂区系延 伸至各该闸极堆叠结构下方; 于该对闸极堆叠结构之外侧边的该二口袋掺杂区 中形成二第一导电型汲极区; 移除位于该二闸极堆叠结构之间的该沟渠隔离结 构的一部份,而使该沟渠隔离结构的表面低于该第 二导电型浅掺杂区的底部,而于该基底中形成至少 二沟渠; 于该些闸极堆叠结构与裸露的该基底表面上形成 一闸介电层; 于该二闸极堆叠结构之间的该闸介电层上形成一 辅助闸极层; 于该基底上形成一介电层,覆盖该闸介电层与该辅 助闸极层,且该介电层中形成至少二接触窗开口, 其中各该接触窗开口暴露出各该汲极区及部分的 各该口袋掺杂区;以及 于该些接触窗开口中形成多数个导电插塞。 11.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中移除部分的各该沟渠隔离结构的 方法包括自行对准蚀刻制程。 12.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中该基底为一第一导电型基底。 13.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中于该基底中形成该些沟渠隔离结 构之后以及于该基底中形成该第一导电型井区之 前,更包括于该基底中形成一第二导电型深井区, 且该第一导电型井区位于该第二导电型深井区中 。 14.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中各该闸极堆叠结构从该基底起依 序为一穿隧层、该浮置闸极层、一闸间介电层与 该控制闸极层。 15.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中该辅助闸极层、该浮置闸极层或 该控制闸极层的材质包括多晶矽或掺杂多晶矽。 16.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中各该导电插塞与各该汲极区及各 该口袋掺杂区短路连接。 17.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中该第一导电型为n型,且该第二导 电型为p型。 18.如申请专利范围第10项所述之非挥发性记忆体 的制造方法,其中所形成之该辅助闸极层系填入该 二沟渠中。 19.一种非挥发性记忆体的操作方法,该操作方法适 于一非挥发性记忆体,该非挥发性记忆体至少包括 :一基底,配置在该基底中之多数个沟渠隔离结构, 配置在该基底中之一第一导电型井区,配置在该第 一导电型井区中,且与该基底表面邻接的一第二导 电型浅掺杂区,配置在该主动区之该基底上,且分 别位于各该沟渠隔离结构侧边的一对闸极堆叠结 构,其中各该闸极堆叠结构至少包括一浮置闸极层 以及位于该浮置闸极层上之一控制闸极层,分别配 置于该对闸极堆叠结构之外侧边的该基底中的二 第二导电型口袋掺杂区,其中各该口袋掺杂区系延 伸至各该闸极堆叠结构下方,分别配置于该对闸极 堆叠结构之外侧边的各该口袋掺杂区中的二第一 导电型汲极区,配置于该二闸极堆叠结构之间的该 基底上的一辅助闸极层,而且该辅助闸极层的底部 系低于该第二导电型浅掺杂区的底部;该操作方法 包括: 于该对闸极堆叠结构中,选择一个作为一选定记忆 胞;以及 当进行程式化时,对该选定记忆胞之该控制闸极层 施加一第一电压,并对位于该选定记忆胞侧边之该 汲极区与该第一导电型井区施加一第二电压,且对 该辅助闸极层与该第二导电型深井区施加一第三 电压,以程式化该选定记忆胞。 20.如申请专利范围第19项所述之非挥发性记忆体 的操作方法,其中该第一电压系介于-5至-15伏特,且 该第二电压系介于1至10伏特,而该第三电压为0伏 特。 21.如申请专利范围第19项所述之非挥发性记忆体 的操作方法,更包括: 当进行抹除时,对该选定记忆胞之该控制闸极层施 加一第四电压,并对该第一导电型井区与该第二导 电型深井区施加一第五电压,且位于该选定记忆胞 侧边之该汲极区与该辅助闸极层设定为浮置状态, 以抹除该选定记忆胞。 22.如申请专利范围第21项所述之非挥发性记忆体 的操作方法,其中该第四电压系介于5至15伏特,且 该第五电压系介于-5至-15伏特。 23.如申请专利范围第19项所述之非挥发性记忆体 的操作方法,更包括: 当进行读取时,对该选定记忆胞之该控制闸极层与 该辅助闸极层施加一第六电压,并对该第一导电型 井区施加一第七电压,且对位于该选定记忆胞侧边 之该汲极区与该第二导电型深井区施加一第八电 压,以读取该选定记忆胞。 24.如申请专利范围第23项所述之非挥发性记忆体 的操作方法,其中该第六电压系介于1至10伏特,且 该七电压系介于1至10伏特,而该第八电压为0伏特 。 图式简单说明: 图1是习知的一种非挥发性记忆体之剖面示意图。 图2是依照本发明之一较佳实施例的一种非挥发性 记忆体之上视示意图。 图3A是由图2之I-I'剖面(X方向)所得之剖面示意图。 图3B是由图2之II-II'剖面(Y方向)所得之剖面示意图 。 图4是依照本发明之另一较佳实施例的一种非挥发 性记忆体之剖面示意图。 图5A至图5D是由图2之I-I'剖面(X方向)所得之非挥发 性记忆体之制造流程剖面示意图。 图6A至图6D是由图2之II-II'剖面(Y方向)所得之非挥 发性记忆体之制造流程剖面示意图。 图7是依照本发明之一种反或闸(NOR)型记忆体阵列 之等效电路图。
地址 新竹市新竹科学工业园区力行一路12号
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