專利名稱：存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)單元裝置及存儲(chǔ)單元制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)單元裝置及存儲(chǔ)單元制造方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展觀點(diǎn)中，需要更快、更密集以及較佳的可寫入、可消除及可讀的存儲(chǔ)單元。
在先前技術(shù)所公開(kāi)所謂的非揮發(fā)性信道熱電子(CHE，Channel HotE1ectron)存儲(chǔ)單元中，具有一場(chǎng)效晶體管，其帶有介于柵極絕緣層與控制柵極間的一電力傳導(dǎo)浮動(dòng)?xùn)艠O層。電荷載子是以注入熱信道電子的方式引入至此存儲(chǔ)單元?？梢源鎯?chǔ)在該存儲(chǔ)單元中的信息，是被編碼為在該浮動(dòng)?xùn)艠O層中電荷載子的存在或消失。在一信道熱電子存儲(chǔ)單元的情況中，所謂的”熱”是指在一漏極區(qū)域附近的電子或洞，可被足夠的大量加速以通過(guò)該柵極絕緣層并進(jìn)入該浮動(dòng)?xùn)艠O層。由于該浮動(dòng)?xùn)艠O周圍的電力絕緣區(qū)域，該引入的電荷載子是避免從該浮動(dòng)?xùn)艠O層流失，并因此永久地維持在該浮動(dòng)?xùn)艠O層中。
以下參考圖1，給予在先前技術(shù)中所公開(kāi)浮動(dòng)?xùn)艠O層100的描述。
該浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元100是整合于一p摻雜硅基板101中。在該p摻雜硅基板101中形成一n摻雜井102。在該n摻雜井102中形成一p摻雜井103。在該p摻雜井103的一第一表面區(qū)域中，形成一第一源極/漏極區(qū)域104以做為一種n+摻雜區(qū)域，在該p摻雜井103的一第二表面區(qū)域中，形成一第二源極/漏極區(qū)域105以做為一種n+摻雜區(qū)域。在該源極/漏極區(qū)域104、105間的p摻雜井103的表面區(qū)域中，形成一信道區(qū)域106。利用一種絕緣區(qū)域107的方式，配置在該信道區(qū)域106上的一浮動(dòng)?xùn)艠O區(qū)域108，是與該信道區(qū)域106所電力絕緣，且配置在該浮動(dòng)?xùn)艠O區(qū)域108上的一控制柵極109，是與該浮動(dòng)?xùn)艠O區(qū)域108所電力絕緣。利用對(duì)于該浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元100所橫向配置的淺溝渠絕緣(STI，Shallow Trench Isolation)區(qū)域110方式，該浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元100與一存儲(chǔ)單元裝置的鄰近存儲(chǔ)單元(在圖1中未顯示)所電力去耦。利用接點(diǎn)連接組件111的方式，各情況中的預(yù)定電位可被施加至該源極/漏極區(qū)域104、105與該控制柵極109。
在該n摻雜井102與該p摻雜井103間，形成一pn接點(diǎn)112。
為了引入電荷載子至該非揮發(fā)性浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元100的浮動(dòng)?xùn)艠O108中，熱電子使用一種前向電力偏斜的pn接點(diǎn)112而從該基板注入。為了此目的，該控制柵極被導(dǎo)引至一種具有足夠大強(qiáng)度的正向電位狀態(tài)。由于該浮動(dòng)?xùn)艠O108與該控制柵極109的(電容)耦合，該電位也對(duì)該浮動(dòng)?xùn)艠O108作用。介于該n摻雜井102與該p摻雜井103間的pn接點(diǎn)，是利用從該n摻雜井102注入電子至該p摻雜井103的方式而電力偏斜。由于在該浮動(dòng)電極108處的正向電位，電子被加速進(jìn)入至該信道區(qū)域106，并可以穿過(guò)以該電力絕緣區(qū)域107的方式所形成的柵極絕緣層，而注入至該浮動(dòng)?xùn)艠O108中。
然而，在圖1中所顯示的該浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元100具有缺點(diǎn)，該完整的pn接點(diǎn)必須遍及一大橫向?qū)挾榷薄４藢?dǎo)致一種寫入期間的高度能量耗費(fèi)，其對(duì)于低電力應(yīng)用實(shí)時(shí)是特別不利的。
以下參考圖2，給予一種已知用于組件可信賴測(cè)試的測(cè)試裝置200的描述。特別的，該測(cè)試裝置200用于檢查在預(yù)先形成的場(chǎng)效晶體管中，一柵極絕緣層的品質(zhì)與可信賴程度。
該測(cè)試裝置200是被整合于一p摻雜硅基板201中。特別的，在該測(cè)試裝置200中整合一場(chǎng)效晶體管202。該場(chǎng)效晶體管202包含形成在該p摻雜硅基板201的一第一表面區(qū)域中的一第一源極/漏極區(qū)域203，以及形成在該p摻雜硅基板201的一第二表面區(qū)域中的一第二源極/漏極區(qū)域204。該源極/漏極區(qū)域203、204兩者都是n+摻雜區(qū)域。在該兩源極/漏極區(qū)域203、204間形成一信道區(qū)域208。在該信道區(qū)域208上形成一柵極區(qū)域206，并以一柵極絕緣層的方式，其為一電力絕緣區(qū)域205的部分，與該信道區(qū)域208電力絕緣。此外，由該接點(diǎn)連接組件207產(chǎn)生供應(yīng)，以施加定義電位于該源極/漏極區(qū)域203、204以及該柵極區(qū)域206。在該場(chǎng)效晶體管202的橫向上，在該硅基板201的另一表面區(qū)域中提供一額外的n+摻雜區(qū)域209，并可以利用另一接點(diǎn)連接組件210的方式所電力驅(qū)動(dòng)。如在圖2的結(jié)構(gòu)所指出，電荷載子，也就是電子，可以從該n+摻雜區(qū)域209透過(guò)該p摻雜硅基板201，并從該信道區(qū)域208穿過(guò)該柵極絕緣層，而以對(duì)該源極/漏極區(qū)域203、204施加一正向電位，對(duì)該柵極區(qū)域206施加一較強(qiáng)的正向電位，以及對(duì)該n+摻雜區(qū)域209施加一負(fù)向電位的方式，而剛好進(jìn)入該柵極區(qū)域206中。
然而，在圖2中所顯示的測(cè)試裝置，僅適用于測(cè)試使用半導(dǎo)體技術(shù)處理所形成的場(chǎng)效晶體管功能，特別是用于測(cè)試該場(chǎng)效晶體管柵極絕緣層的功能。應(yīng)該進(jìn)一步注意的是該測(cè)試裝置200，產(chǎn)生在一硅基板201上一非常大的面積耗費(fèi)。
描述一種快閃存儲(chǔ)數(shù)組結(jié)構(gòu)，以及一種制造快閃存儲(chǔ)數(shù)組結(jié)構(gòu)的方法，其中該結(jié)構(gòu)具有一種硅化物埋線。
公開(kāi)了一種制造并操作一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的方法，該存儲(chǔ)單元帶有形成于在一溝渠中的輔助柵極。
公開(kāi)了一種電力可寫入儲(chǔ)存單元的寫入方法，其中一n形式井與p形式井可在一基板中個(gè)別的接點(diǎn)連接。
公開(kāi)了一種制造一快閃存儲(chǔ)單元的方法，其中在一基板中形成一雙極晶體管。
本發(fā)明便根據(jù)該問(wèn)題，特別是，提供一種存儲(chǔ)單元與一種存儲(chǔ)單元裝置，其可能以減少的需要能量所寫入。
該問(wèn)題是利用一種存儲(chǔ)單元、一種存儲(chǔ)單元裝置以及一種制造具有與各自權(quán)利要求一致特征的存儲(chǔ)單元方式所解決。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，包含一種基板，其含有一第一傳導(dǎo)形式的電荷載子。此外，該存儲(chǔ)單元在該基板一第一表面區(qū)域中包含一第一源極/漏極區(qū)域，以及在該基板一第二表面區(qū)域中包含一第二源極/漏極區(qū)域。介于該第一與第二源極/漏極區(qū)域間，在該基板的一表面區(qū)域中，形成一信道區(qū)域。此外，在該信道區(qū)域上形成一電荷儲(chǔ)存區(qū)域，并在該電荷儲(chǔ)存區(qū)域上形成一控制柵極，該控制柵極是與該電荷儲(chǔ)存區(qū)域電力絕緣。在該基板中形成一種溝渠結(jié)構(gòu)，該溝渠結(jié)構(gòu)具有一電荷載子供應(yīng)材料，其帶有一第二傳導(dǎo)形式的電荷載子，以及介于該基板與至少該部份電荷載子供應(yīng)材料間的一絕緣區(qū)域。該第一傳導(dǎo)形式與該第二傳導(dǎo)形式不同，因此，根據(jù)該摻雜物，當(dāng)使用一半導(dǎo)體材料做為電荷載子材料，或是當(dāng)使用像是金屬鎢的蕭特基(Schottky)二極管時(shí)，便在該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料間，形成一二極管接合處、一pn接點(diǎn)或是一np接點(diǎn)。此外，該存儲(chǔ)單元是以對(duì)該存儲(chǔ)單元施加可預(yù)定電位的方式設(shè)定，電荷載子可從該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料，引入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元裝置，包含多個(gè)具有上述特征，被整合在一基板中的存儲(chǔ)單元。
在根據(jù)本發(fā)明用以制造一存儲(chǔ)單元的情況中，在一基板第一表面區(qū)域中形成一第一源極/漏極區(qū)域，其包含一第一傳導(dǎo)形式的電荷載子，并在該基板第二表面區(qū)域中形成一第二源極/漏極區(qū)域。此外，在該第一與第二源極/漏極區(qū)域間，該基板的表面區(qū)域中形成一信道區(qū)域。在該信道區(qū)域上形成一電荷儲(chǔ)存區(qū)域。在該電荷儲(chǔ)存區(qū)域上形成一控制柵極，其與該電荷儲(chǔ)存區(qū)域電力絕緣。形成配置在該基板中的溝渠結(jié)構(gòu)，該溝渠結(jié)構(gòu)具有一電荷載子供應(yīng)材料，其帶有一第二傳導(dǎo)形式的電荷載子，以及介于該基板與至少該部份電荷載子供應(yīng)材料間的一絕緣區(qū)域。該第一傳導(dǎo)形式是被設(shè)定為與該第二傳導(dǎo)形式不同，因此在該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料間，形成一二極管接合處。該存儲(chǔ)單元是進(jìn)一步以對(duì)該存儲(chǔ)單元施加可預(yù)定電位的方式設(shè)定，電荷載子可從該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料，引入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域。
實(shí)際上可以看到本發(fā)明的基本概念，在一整合存儲(chǔ)單元的情況中，產(chǎn)生具有一增加電荷載子集中的溝渠，做為一種電荷載子供應(yīng)器，用以注入至該存儲(chǔ)單元的一電荷儲(chǔ)存區(qū)域中。該注入可能利用對(duì)該存儲(chǔ)單元終端所施加的預(yù)定電位所達(dá)成，特別是對(duì)該溝渠結(jié)構(gòu)及/或該基板層與該控制柵極。此外，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，可以以一種高度節(jié)省空間的方式實(shí)作，因?yàn)橥ǔ．a(chǎn)生于存儲(chǔ)單元中，用以對(duì)一存儲(chǔ)單元裝置的鄰近存儲(chǔ)單元的淺溝渠絕緣，可以被干凈地清除并利用一種電力傳導(dǎo)材料(例如，以n+摻雜多晶硅)填充。一方面，藉此所形成的溝渠結(jié)構(gòu)，可接著被使用為一種該基板中臨界組件的絕緣物，而另一方面，也可做為在一基板中整合在足夠深處的電荷載子放射器，而無(wú)須額外的增加需要空間。在高密度與可信賴寫入存儲(chǔ)單元的觀點(diǎn)中，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元所需要的小空間，產(chǎn)生一種重要的益處。根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，便為了熱電子電荷載子(電子或洞)，透過(guò)一基板從該溝渠結(jié)構(gòu)剛好注入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域所設(shè)定。明顯的，用以放射電荷載子的放射器是埋置在帶有至少部分側(cè)壁絕緣物的溝渠中。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元可以實(shí)作為一種n信道存儲(chǔ)單元或是一種p信道存儲(chǔ)單元。
以電力傳導(dǎo)材料填充淺溝渠絕緣的伴隨使用，做為一種用于提供電荷載子注入至一電荷儲(chǔ)存區(qū)域的結(jié)構(gòu)，是一種特別節(jié)省空間的方法。
應(yīng)該注意的是，一方面在該基板中，以及另一方面在該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料中的電荷載子(在一半導(dǎo)體材料的情況中為摻雜原子)傳導(dǎo)形式(在一半導(dǎo)體材料的情況中為p傳導(dǎo)或n傳導(dǎo))是不同的，換言之，彼此為互補(bǔ)的(舉例而言，p傳導(dǎo)基板以及n傳導(dǎo)或金屬化的溝渠結(jié)構(gòu)電荷載子供應(yīng)材料，或是n傳導(dǎo)基板以及p傳導(dǎo)溝渠結(jié)構(gòu)電荷載子供應(yīng)材料)。因此，便在一接點(diǎn)區(qū)域中或是該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)電荷載子供應(yīng)材料間的接口，形成一二極管接點(diǎn)(pn接點(diǎn)或蕭特基接點(diǎn))。
對(duì)該溝渠結(jié)構(gòu)與該控制柵極的適當(dāng)選擇電位施加，使其可能在前向中操作在該接口區(qū)域中的二極管，并因此注入電荷載子供應(yīng)材料的電荷載子進(jìn)入該基板，并穿過(guò)基板進(jìn)入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域，由于施加至該控制柵極的電壓，而據(jù)此被加速而通過(guò)該基板的電荷載子，便可因此永久地引入至該電荷儲(chǔ)存區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元具有優(yōu)點(diǎn)，特別是可以產(chǎn)生一種進(jìn)入電荷存儲(chǔ)層中的均勻電荷載子注入，其使得電荷存儲(chǔ)層的降級(jí)減少。
此外，也可能產(chǎn)生直接在一存儲(chǔ)單元鄰近區(qū)域中的局部注入，因?yàn)樵谠摶逯械碾姾奢d子電流路徑，是利用對(duì)該存儲(chǔ)單元的終端施加適當(dāng)電位所預(yù)先決定。在一存儲(chǔ)單元中的電荷載子局部注入，形成一種低能量要求，并可能對(duì)各自單元尋址。此外，該電荷載子放射器是埋置在一溝渠中，其造成小的空間要求。
本發(fā)明的較佳發(fā)展則由各自的權(quán)利要求所呈現(xiàn)。
該溝渠結(jié)構(gòu)較佳地是在該基板中，比在該第一與第二源極/漏極區(qū)域中延伸地更深。此確保了電荷載子可以被非常均勻地引入至該電荷存儲(chǔ)層中。此增加了該存儲(chǔ)單元的壽命，特別是該電荷存儲(chǔ)層。
此外，應(yīng)該注意的是在根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元組件整合于形成在該基板的井中，并具有一預(yù)定傳導(dǎo)形式的情況，該溝渠結(jié)構(gòu)的垂直深度，必須不超過(guò)在該基板中井區(qū)域的深度。
該溝渠結(jié)構(gòu)基本上較佳地是在該基板表面的垂直方向中延伸。
在該存儲(chǔ)單元的情況中，該溝渠結(jié)構(gòu)可以在該信道區(qū)域外側(cè)，對(duì)于該至少源極/漏極區(qū)域之一的橫向形成。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，可以在該基板中具有兩個(gè)(或更多的)溝渠結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)在該信道區(qū)域外側(cè)，對(duì)于該第一源極/漏極區(qū)域橫向配置，而另一個(gè)在該信道區(qū)域外側(cè)，對(duì)于該第二源極/漏極區(qū)域橫向配置。該配置是對(duì)稱的，藉此使電荷載子可以特別均勻地注入至該電荷存儲(chǔ)層中。此外，利用兩對(duì)稱配置溝渠結(jié)構(gòu)，以及其絕緣區(qū)域的方式，該存儲(chǔ)單元可以從可能配置在該基板鄰近區(qū)域中的組件，朝向兩側(cè)去耦，以避免在該組件與存儲(chǔ)單元間所不想要的電力交互作用。然而，也可以使用其它的整合方式(像是非及(NAND)結(jié)構(gòu))。
該溝渠結(jié)構(gòu)在該溝渠的至少部分側(cè)壁上具有電力絕緣鞘形區(qū)域，以及填充在該溝渠中的電力傳導(dǎo)核心區(qū)域，以此方法該電荷載子可以只從該核心區(qū)域未受到該鞘形區(qū)域所保護(hù)的區(qū)域，或是從該鞘形區(qū)域具有一足夠小厚度而可以形成從該電荷載子供應(yīng)材料穿過(guò)該鞘形區(qū)域進(jìn)入該基板的一穿隧電流區(qū)域，而從該溝渠結(jié)構(gòu)露出至基板中。
該溝渠結(jié)構(gòu)例如可以由在該基板中首先形成一溝渠所制造。之后，例如，以一沉積方法落熱氧化的方式，在該溝渠的側(cè)壁與底部上形成一絕緣層。之后，例如以一種等向性蝕刻步驟(例如以反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的方法)，從該溝渠底部或從溝渠側(cè)壁的較低區(qū)域中，至少部分地移除該絕緣層。該溝渠接著是以該電荷載子放射材料所填充，而在該接點(diǎn)區(qū)域中形成一二極管接點(diǎn)。從該溝渠底部區(qū)域開(kāi)始，電荷載子接著可以從該溝渠結(jié)構(gòu)引入至該基板中。藉由范例，在原處的摻雜多晶硅材料或是金屬，被引入至該溝渠中以填充該凹穴，便形成該溝渠結(jié)構(gòu)。
較佳地，該溝渠結(jié)構(gòu)電荷載子供應(yīng)材料的部分區(qū)域，是直接地貼近于該基板材料。然而，該絕緣材料也可能具有一足夠小的厚度(典型是小于2毫米)，以剩余或形成或引入至該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)電荷載子供應(yīng)材料間。在此情況中，當(dāng)對(duì)該溝渠結(jié)構(gòu)與該控制柵極施加適當(dāng)?shù)碾娢粫r(shí)，電荷載子可穿隧穿過(guò)該薄的電力絕緣層。
該電荷儲(chǔ)存區(qū)域可以是一種浮動(dòng)?xùn)艠O。特別的，形成做為一浮動(dòng)?xùn)艠O的電荷儲(chǔ)存區(qū)域，可以具有多晶硅。在此配置中，在該基板與該浮動(dòng)?xùn)艠O間，提供一種用以將該信道區(qū)域與該浮動(dòng)?xùn)艠O電力絕緣的柵極絕緣層。
做為一替代，該電荷儲(chǔ)存區(qū)域可以是一種電力絕緣電荷儲(chǔ)存區(qū)域。一氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列(ONO層序列)可以使用做為該電力絕緣電荷儲(chǔ)存區(qū)域。做為一替代，該氮化硅層可以利用不同的材料替代，像是氧化鋁(Al2O3)、氧化釔(Y2O3)、氧化鑭(LaO2)、氧化鉿(HFO2)及/或氧化鋯(ZrO2)。特別的，可以使用產(chǎn)生永久電荷存儲(chǔ)的氧化硅/氧化鋁/氧化硅層序列、氧化硅/氧化釔/氧化硅層序列、氧化硅/氧化鑭/氧化硅層序列、氧化硅/氧化鉿/氧化硅層序列、氧化硅/氧化鋯/氧化硅層序列，及/或是其它的層序列。這樣的電力絕緣電荷儲(chǔ)存區(qū)域也參照為一種電荷捕捉層。藉由范例，當(dāng)使用一氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列時(shí)，電荷載子被注入至該氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列的氮化硅層中，并特別在不足之處永久存儲(chǔ)。
該基板可能具有帶有電荷載子的井區(qū)域，特別是該第一傳導(dǎo)形式的摻雜原子，并具有帶有電荷載子的區(qū)域，特別是該第二傳導(dǎo)形式的摻雜原子，該存儲(chǔ)單元的組件便形成在該井區(qū)域中。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，并不需要使用一種均勻基板做為該存儲(chǔ)單元的基板。也可能是使用一種包括彼此套疊并具有不同傳導(dǎo)形式明確井區(qū)域的多個(gè)井結(jié)構(gòu)(舉例而言，一n形式井位于一p形式基板中，而一p形式井位于一n形式基板中)。
該存儲(chǔ)單元可以具有一多個(gè)控制柵極，其在空間上分離配置并以電力各自驅(qū)動(dòng)，以藉由對(duì)從該控制柵極所至少選擇的一控制柵極，施加該預(yù)定電位的方法，可以從該溝渠結(jié)構(gòu)引入電荷載子至鄰近至少該選擇控制柵極的區(qū)域中。像是這樣的配置在圖11中顯示。
與本發(fā)明的一觀點(diǎn)一致，明顯的一多個(gè)場(chǎng)效晶體管可以彼此依序形成于根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元基板中。每個(gè)該晶體管是指定為一專用控制柵極。此外，可以提供用于所有場(chǎng)效晶體管的一共同電荷存儲(chǔ)層；做為一替代，每個(gè)晶體管可以具有一專用的電荷存儲(chǔ)層。
與該配置考量的另一觀點(diǎn)一致，本發(fā)明的一存儲(chǔ)單元可以只具有一場(chǎng)效晶體管，在電荷載子可以被引入至兩個(gè)空間分離段落的電荷儲(chǔ)存區(qū)域情況中，每個(gè)段落都可被指定為一種可以被各自電力驅(qū)動(dòng)的控制柵極。在這樣的情況中，一位的信息項(xiàng)目可以被存儲(chǔ)在每個(gè)段落中，因此可以在一場(chǎng)效晶體管中存儲(chǔ)多個(gè)位。
因此，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元可以利用在該存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)多個(gè)信息位的方式設(shè)定。明顯地，以使用n個(gè)控制柵極，可以在該電荷存儲(chǔ)層中存儲(chǔ)n個(gè)信息位。
這樣的一個(gè)多個(gè)位存儲(chǔ)單元可以利用像是之后描述的方式寫入。首先，像是與本發(fā)明一致的熱電荷載子注入方式，可以從該電荷存儲(chǔ)層或該該至少一場(chǎng)效晶體管的電荷存儲(chǔ)層清除信息，其明顯地與存儲(chǔ)內(nèi)容的重設(shè)有關(guān)。此可能利用像是被引入至該完整電荷存儲(chǔ)層的熱電子而達(dá)成。之后，該電荷存儲(chǔ)層的每個(gè)區(qū)域-指定為一個(gè)別的控制柵極-，可以利用像是富勒-諾得漢(Fowler-Nordheim)穿隧的方式個(gè)別寫入，換言之，以特定良好空間分辨率，以及因此局限該電荷存儲(chǔ)層非常特別區(qū)域的方式。因子，本發(fā)明的存儲(chǔ)單元是被社定為一種高密度存儲(chǔ)媒介。
在該存儲(chǔ)單元的情形中，該第一傳導(dǎo)型式的電荷載子及/或該第二傳導(dǎo)型式的電荷載子可以是摻雜原子。此配置特別與使用一半導(dǎo)體材料做為該基板及/或該電荷載子供應(yīng)材料的存儲(chǔ)單元實(shí)作有關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元裝置，其具有根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，將在之后詳細(xì)描述。該存儲(chǔ)單元的配置也同樣應(yīng)用于具有存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元裝置。
該存儲(chǔ)單元裝置是被設(shè)計(jì)為不同存儲(chǔ)裝置，彼此是以電力絕緣鞘形區(qū)域的方式所電力去耦。此配置與使用一種淺溝渠絕緣結(jié)構(gòu)的溝渠結(jié)構(gòu)實(shí)作有關(guān)，該淺溝渠絕緣結(jié)構(gòu)被干凈挖空，且除了其絕緣功能外，額外地達(dá)成用以注入電荷載子至該基板中的電荷供應(yīng)結(jié)構(gòu)功能。
根據(jù)本發(fā)明用于制造根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)單元的方法，將在之后詳細(xì)描述。該存儲(chǔ)單元的配置也同樣應(yīng)用于用以制造該存儲(chǔ)單元的方法，反之亦然。
首先可能可以制造該溝渠結(jié)構(gòu)，并接著制造該源極/漏極區(qū)域與該柵極結(jié)構(gòu)(換言之，電荷儲(chǔ)存區(qū)域與控制柵極)。
該溝渠結(jié)構(gòu)可以利用在該基板中至少形成一溝渠、至少在該至少一溝渠的至少部分表面上形成一電力絕緣鞘形區(qū)域，以及在該至少一溝渠中形成一電力傳導(dǎo)核心區(qū)域的方式形成。與此配置一致，藉由范例其也可能首先引入一溝渠至該基板中，并接著形成一電力絕緣鞘形區(qū)域。此可能以像是利用該溝渠側(cè)壁的熱氧化方式，產(chǎn)生一電力絕緣層所達(dá)成。電荷載子供應(yīng)材料，例如摻雜多晶硅，可以接著被引入至得到的裝置中，因此形成該溝渠結(jié)構(gòu)。
做為一替代，該溝渠可以利用電力絕緣材料填充，并可使用一顯影與蝕刻方式從該溝渠部分地移除該電力絕緣材料。在該方法的情況中，該溝渠是結(jié)構(gòu)可以因此以在該基板中至少形成一溝渠，并以電力絕緣材料填充該溝渠的方式形成。該電力絕緣材料的部分被移除，并形成該電力絕緣鞘形區(qū)域。并在該至少一溝渠中形成一電力傳導(dǎo)核心區(qū)域。


本發(fā)明的示范實(shí)施例，將在圖式中描述，便在之后詳細(xì)說(shuō)明。
在該圖式中圖1顯示與先前技術(shù)一致的存儲(chǔ)單元，圖2顯示與先前技術(shù)一致的測(cè)試裝置，圖3顯示與本發(fā)明第一實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖4顯示與本發(fā)明第二實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖5顯示與本發(fā)明第三實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖6顯示與本發(fā)明第四實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖7顯示與本發(fā)明第五實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖8顯示與本發(fā)明第六實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖9顯示在圖3中，用以引入電子進(jìn)入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域的操作狀態(tài)，圖10顯示在圖4中，用以引入洞進(jìn)入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域的操作狀態(tài)，圖11顯示與本發(fā)明第七實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖12顯示與本發(fā)明一示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元裝置配置，圖13顯示與本發(fā)明第八實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元，圖14顯示與本發(fā)明另一示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元裝置配置。
在不同圖式中的相同或類似組件將以相同參考數(shù)字表示。
具體實(shí)施例方式
參考圖3，之后將描述與本發(fā)明第一實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元300。
該存儲(chǔ)單元300是形成在一p摻雜硅基板301之上與之中。在該p摻雜硅基板301的一第一表面區(qū)域中，形成一第一源極/漏極區(qū)域302做為n+摻雜區(qū)域。在該p摻雜硅基板301的一第二表面區(qū)域中，形成一第二源極/漏極區(qū)域303做為n+摻雜區(qū)域。在該第一與第二源極/漏極區(qū)域302、303間的表面區(qū)域中，形成該浮動(dòng)?xùn)艠O裝置300的信道區(qū)域304。在該基板301中，于該信道區(qū)域304外側(cè)并橫向于該第一源極/漏極區(qū)域302，形成一第一溝渠結(jié)構(gòu)305，該溝渠結(jié)構(gòu)包含一第一n+摻雜多晶硅核心307，以及在該核心周圍部分形成的一第一氧化硅鞘形308。在該基板301中，于該信道區(qū)域304外側(cè)并橫向于該第二源極/漏極區(qū)域303，形成一第二溝渠結(jié)構(gòu)306。該第二溝渠結(jié)構(gòu)包含一第二n+摻雜多晶硅核心309，以及圍繞該核心309的一第二氧化硅鞘形310。利用以氧化硅材料制成的一電力絕緣區(qū)域311的方式，該信道區(qū)域304與利用多晶硅材料制成的浮動(dòng)?xùn)艠O312絕緣。此外，利用該電力絕緣區(qū)域311的方式，在該浮動(dòng)?xùn)艠O312上形成的控制柵極313是與該浮動(dòng)?xùn)艠O312電力絕緣。接點(diǎn)連接組件314是利用孔口方式實(shí)作，并使其可以對(duì)該溝渠結(jié)構(gòu)305、306施加一預(yù)定電位。一第一pn接點(diǎn)315，也就是說(shuō)一第一二極管接點(diǎn)，是產(chǎn)生于該第一n+摻雜多晶硅核心307與該p摻雜基板301間。此外，一第二pn接點(diǎn)316是產(chǎn)生于該第二n+摻雜多晶硅核心309與該p摻雜基板301間。
由于該氧化硅鞘形308、310，該溝渠結(jié)構(gòu)305、306與圖3中所顯示存儲(chǔ)單元的其它原間之間電力絕緣，舉例而言其它可能形成在鄰近于該基板301部分區(qū)域中的存儲(chǔ)單元。
根據(jù)一p形式基板的實(shí)作可能性，是在圖3至圖8中描述。同樣也可以根據(jù)一n形式基板進(jìn)行該相同的實(shí)作變化(基板、井、溝渠填充、源極/漏極的反向摻雜)。取代該溝渠的n+形式填充，可能可以使用像是由鎢材料制成的金屬化合物填充。
參考圖3、圖9，將描述如何可以引入電荷載子進(jìn)入以多晶硅制成做為電荷儲(chǔ)存區(qū)域的n+摻雜浮動(dòng)?xùn)艠O312中，也就是說(shuō)一信息的項(xiàng)目如何可以寫入該存儲(chǔ)單元300中。
為了寫入存儲(chǔ)信息項(xiàng)目至該非揮發(fā)性存儲(chǔ)單元300中，也就是說(shuō)為了永久地引入電子進(jìn)入該浮動(dòng)?xùn)艠O312，如在圖9中所顯示，該第一與第二n+摻雜多晶硅核心307、309是帶有一負(fù)向電位(例如-2伏特)。該源極/漏極區(qū)域302、303是維持為該基板的電位。像是+8伏特的正向電位被施加至該控制柵極313(其可能但不一定像是n+摻雜)。該柵極區(qū)域的摻雜并不特別明顯，而因此并沒(méi)有特定的摻雜形式規(guī)定。該p摻雜基板301可以被維持在接地的電位。在描述的電位條件下，電子可從該溝渠結(jié)構(gòu)305的第一n+摻雜多晶硅核心307，以及從該溝渠結(jié)構(gòu)306的第二n+摻雜多晶硅核心309，順著該p摻雜基板301而在該pn接點(diǎn)315、316處，露出至p摻雜基板301中應(yīng)該注意的是，在那些利用氧化硅鞘形區(qū)域308、310的方式將該p摻雜基板301與該n+摻雜多晶硅核心307、308所絕緣的區(qū)域中，可避免電荷載子的露出，除非該電力絕緣鞘形區(qū)域308、310的厚度太薄而產(chǎn)生可能的穿隧電流。明顯的，如同以第一電流路徑900的方式所指出，由于該二極管是前向偏斜的，該第一電子902被注入至該硅基板中。由于該控制柵極313的強(qiáng)烈正向偏斜，該注入的負(fù)向充電第一電子902便朝向該p摻雜基板301的信道區(qū)域304加速，其以第二電流路徑901的方式描述。該加速的”熱”第二電子903可以接著通過(guò)該電力絕緣區(qū)域311的柵極絕緣層，也就是說(shuō)介于該信道區(qū)域304與該浮動(dòng)?xùn)艠O312間，并被注入至該浮動(dòng)?xùn)艠O312且永久地維持。
在一第一操作狀態(tài)中，該浮動(dòng)?xùn)艠O312理想地是沒(méi)有電荷載子，該浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元300具有與用來(lái)注入電荷載子至該浮動(dòng)?xùn)艠O312中方案所不同的門檻電壓。明顯地，包含在該浮動(dòng)?xùn)艠O312中的電子，具有與施加至該控制柵極313外部電壓的相同作用，因此在該源極/漏極區(qū)域302、303間的一固定施加電壓下，介于該源極/漏極區(qū)域302、303的電流強(qiáng)度，是與電荷載子是否注入于該浮動(dòng)?xùn)艠O312中有關(guān)。這樣的讀取電流強(qiáng)度包含帶有邏輯數(shù)值”1”(例如電子存在于浮動(dòng)?xùn)艠O312中)或邏輯數(shù)值”0”(電子不存在于浮動(dòng)?xùn)艠O312中)的信息。
參考圖4，之后將描述與本發(fā)明第二示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元400。
該存儲(chǔ)單元400與該存儲(chǔ)單元300不同的地方在于在該存儲(chǔ)單元400的情況中，其摻雜區(qū)域的傳導(dǎo)形式與在該存儲(chǔ)單元300情況中的形成方式不同。該存儲(chǔ)單元400同樣地也具有一摻雜硅基板301。然而，在該p摻雜硅基板301中形成也可以被參照為一高電壓n形式井區(qū)域的n摻雜井區(qū)域401。如同第一與第二源極/漏極區(qū)域402、403，p+摻雜區(qū)域也形成在該n形式井區(qū)域401的第一與第二表面區(qū)域中。此外，提供第一與第二溝渠結(jié)構(gòu)404、405，其與圖3中該第一與第二溝渠結(jié)構(gòu)305、306不同在于，該溝渠結(jié)構(gòu)404、405的第一與第二p+摻雜多晶硅核心406、407是由p+摻雜多晶硅所制造，而不是像圖3中的n+摻雜多晶硅。在圖4中提供的n+摻雜控制柵極，也可以被替代實(shí)作為一種p+摻雜控制柵極。在該存儲(chǔ)單元400的情況中，介于該第一p+摻雜多晶硅核心406與該n形式井區(qū)域401間的接點(diǎn)，也形成一第一二極管315，而在該第二p+摻雜多晶硅核心407與該n形式井區(qū)域401間的接點(diǎn)，則形成一第二二極管316。
該存儲(chǔ)單元400的功能在以下參考圖4與圖10敘述。
圖10顯示被施加到該存儲(chǔ)單元400終端，以注入熱洞(在該圖式中以h+標(biāo)注)進(jìn)入該浮動(dòng)?xùn)艠O312的電位。為了此目的，該第一與第二p+摻雜多晶硅核心406、407是連接至像是+2伏特的電位。該源極/漏極終端402/403是被保持在n形式井401的電位。該p摻雜基板301與該n形式井區(qū)域401的終端，較佳地是維持在電力接地電位。相比之下，該控制柵極408則帶有一像是-8伏特的負(fù)向電位。應(yīng)該被指出的是該n形式井可以放置于一正向電位。因此，所有其它的施加電位，可以看到是與此正向n形式井電位相關(guān)聯(lián)。與圖10一致，該二極管315、316是在前向方向中操作。由于該二極管315、316在前向方向中操作，第一洞1002h+便注入至該n形式井區(qū)域401中，其是以第一電流路徑1000的方式描述。由于在該控制柵極408處的強(qiáng)負(fù)向電位，該正向充電第一洞1002便朝向該信道區(qū)域304加速，因此該第一洞1002便轉(zhuǎn)變成”熱”第二洞1003。由于其足夠高的運(yùn)動(dòng)能量，該第二洞1003可以剛好通過(guò)進(jìn)入其注入的浮動(dòng)?xùn)艠O區(qū)域312。再一次，利用像是裝置400的晶體管門檻電壓偏移方式，其可能決定電荷載子(也就是洞)是否注入該存儲(chǔ)單元400的浮動(dòng)?xùn)艠O312中。介于該源極/漏極區(qū)域402、403間，具有一給定固定電壓的高或低數(shù)值讀取電流，可以被指定為具有邏輯數(shù)值”0”或”1”的信息項(xiàng)目。
參考圖5，之后將描述與本發(fā)明第三示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元500。
圖5中所顯示存儲(chǔ)單元500與圖3中所顯示存儲(chǔ)單元300的不同，在于該存儲(chǔ)單元并不實(shí)際直接在該p摻雜基板301中形成，而是在一p摻雜小型井區(qū)域502中，其是接著在一n摻雜大型井區(qū)域501中形成。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，并不需要直接整合在一基板中，而是也可以在引入至該基板中的井區(qū)域中形成。特別的，在這樣的井結(jié)構(gòu)當(dāng)中，可以對(duì)該(內(nèi)部)p形式井施加一負(fù)向電位。此意味著施加到其它區(qū)域的電壓，總是與此負(fù)向井未能相關(guān)聯(lián)。
參考圖6，之后將描述與本發(fā)明第四示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元600。
圖6中所顯示存儲(chǔ)單元600與圖3中所顯示存儲(chǔ)單元300的不同，在于取代該浮動(dòng)?xùn)艠O312，而做為該電荷儲(chǔ)存區(qū)域，則使用一氮化硅(Si3N4)層，以一類三明治形式埋置在該電力絕緣區(qū)域311的兩氧化硅層部分間，因此一氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列便在該信道區(qū)域304與該控制柵極313間形成。在該存儲(chǔ)單元600的情況中，該氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列的氮化硅層601是被使用做為一”電荷捕捉層”，也就是說(shuō)做為一電力絕緣電荷儲(chǔ)存區(qū)域。進(jìn)入該氮化硅層的注入電子，受到與在該存儲(chǔ)單元300情況中進(jìn)入該浮動(dòng)?xùn)艠O312注入電子的相同影響，在該情況中，由于氮化硅材料的電力絕緣特性，引入至該氮化硅層601的電荷載子，便維持在該氮化硅層601中的個(gè)別注入位置，并且無(wú)法遍及該電合儲(chǔ)存區(qū)域自由分布。
參考圖7，之后將描述與本發(fā)明第五示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元700。
圖7中所顯示存儲(chǔ)單元700與圖4中所顯示存儲(chǔ)單元400的不同，在于在圖4中的浮動(dòng)?xùn)艠O312，是由氮化硅層601所置換。
參考圖8，之后將描述與本發(fā)明第六示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元800。
圖8中所顯示存儲(chǔ)單元800與圖5中所顯示存儲(chǔ)單元500的不同，在于該浮動(dòng)?xùn)艠O312，是由氮化硅層601所置換。
參考圖11，之后將描述與本發(fā)明第七示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元1100。
圖11中所顯示存儲(chǔ)單元1100與圖6中所顯示存儲(chǔ)單元600的不同，在于只取代在圖6中的一個(gè)存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管，而與圖11一致，形成一第一存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101與至少一第二存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1102。該第一與第二存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101、1102的控制柵極，可以被各自的去。該兩存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101、1102的控制柵極彼此空間分離配置，并可各自的電力驅(qū)動(dòng)。做為電荷儲(chǔ)存區(qū)域，該存儲(chǔ)單元1100具有由一第一氧化硅層1104、一做為”電荷捕捉層”的氮化硅層1105與一第二氧化硅層1106所形成的一氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列1103。
如在之后描述的，電子可利用對(duì)該存儲(chǔ)單元1100施加預(yù)定電位的方式，從該溝渠結(jié)構(gòu)305、306引入至該氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列1103中。
與圖11所顯示的方案一致，在每個(gè)情況中，像是-2伏特的負(fù)向電位可被施加至該溝渠結(jié)構(gòu)305、306的n+摻雜多晶硅核心307、309。在每個(gè)情況中，像是+8伏特的正向電位，可被施加至該第一與第二存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101、1102的控制柵極313。由于該電位條件，從該二極管315、316露出的電子便朝向該存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101、1102的信道區(qū)域304加速，并注入至該氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列1103的一第一電荷儲(chǔ)存區(qū)域1107與一第二電荷儲(chǔ)存區(qū)域1108。此方法步驟可以參照為該場(chǎng)效晶體管1101、1102的存儲(chǔ)內(nèi)容重設(shè)。
為了寫入一選擇位的存儲(chǔ)信息項(xiàng)目至該第一與第二電荷儲(chǔ)存區(qū)域1107或1108的選擇之一中，利用富勒-諾得漢穿隧方式引入該個(gè)別電荷儲(chǔ)存區(qū)域1107或1108的電子，是利用富勒-諾得漢穿隧的方式而選擇性移除。在此情況中，富勒-諾得漢穿隧寫入的良好空間分辨率，可以有利地在電荷載子的引入/移除中使用。
因此，在該存儲(chǔ)單元1100的情況中，該存儲(chǔ)單元的不同存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管，可能可以彼此分別地寫入。因此，本發(fā)明的存儲(chǔ)單元可以使用為一種多位存儲(chǔ)單元，例如在圖11中所顯示的雙位存儲(chǔ)單元。
明顯地，該氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列1103的不同區(qū)域，可以操作為電荷存儲(chǔ)層，用于個(gè)別的電荷載子引入/移除，并因此做為個(gè)別的信息位儲(chǔ)存區(qū)域。
操作如此存儲(chǔ)單元1100的有利步驟，包括首先以電荷載子注入(像是以熱電荷載子的穿隧方式)進(jìn)入該完全電荷載子存儲(chǔ)層1103中的方式，重設(shè)所有的存儲(chǔ)單元。接著從該電合存儲(chǔ)層的選擇位置，像是以富勒-諾得漢穿隧的方式，使用一特定位置電荷移除寫入信息。
做為一替代，熱電荷載子可以利用如同描述的設(shè)定一控制柵極為正向電位，并將其它控制柵極設(shè)定在接地或井電壓的方式，而被選擇性地注入。因此，該電荷載子是被選擇性地朝向一柵極加速，藉此得到一選擇性的寫入。
此外，應(yīng)該注意的是在圖11中所描述的實(shí)作，也同樣的可以模擬于在圖7與圖8中所存在的井結(jié)構(gòu)。
參考圖12，之后將描述與本發(fā)明一示范實(shí)施例一致，一存儲(chǔ)單元裝置1200的概要分層圖(平面圖)。
該存儲(chǔ)單元裝置1200包含像是在圖3中所顯示的一多個(gè)存儲(chǔ)單元。為了清楚的原因，在圖12中也插入來(lái)自圖3的參照符號(hào)。該存儲(chǔ)單元裝置1200是實(shí)作為一種SNNOR結(jié)構(gòu)。
該控制柵極313是共同地結(jié)合為在圖12中的存儲(chǔ)單元列(row)，并因此以一相同方法實(shí)作為一內(nèi)連。藉由基板接點(diǎn)連接(未在圖12中描繪)的方式，一定義電位可以提供給該基板301。此外，利用所顯示的內(nèi)連1202與內(nèi)連孔口1203或接觸洞1201，該源極/漏極區(qū)域便可接點(diǎn)連接。
參考圖13，之后將描述與本發(fā)明第八示范實(shí)施例一致的存儲(chǔ)單元1300。
該存儲(chǔ)單元1300與該存儲(chǔ)單元1100的不同，在于與圖11中一致的右手側(cè)源極/漏極區(qū)域，換言之，該第一存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1101的第二源極/漏極區(qū)域303，是與在圖11中一致的左手側(cè)源極/漏極區(qū)域，換言之，該第二存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1102的第二源極/漏極區(qū)域302，具體化為一共同源極/漏極區(qū)域1301，該共同源極/漏極區(qū)域1301因此代表一連續(xù)布植區(qū)。兩鄰近存儲(chǔ)單元的兩源極/漏極區(qū)域的如此結(jié)合，可以為了一具有多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元裝置所實(shí)作。如果該源極/漏極區(qū)域303、302被結(jié)合，便清楚地得到非及(NAND)結(jié)構(gòu)形式。
參考圖14，之后將描述與本發(fā)明另一示范實(shí)施例一致，一存儲(chǔ)單元裝置1400的概要分層圖(平面圖)，其在該存儲(chǔ)單元裝置中提供內(nèi)連1401。
圖14的存儲(chǔ)單元裝置1400代表了一種概要配置，其顯示有多少根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，可以被整合在一非及(NAND)結(jié)構(gòu)中。也可能是其它裝置(像是，非或(NOR))整合。因此，所顯示的范例僅是做為描述，而不是限制為一特定存儲(chǔ)裝置。
此文件中引用后續(xù)發(fā)表[1]US 2003/0006448 A1[2]US 6,518,126 B2[3]US 6,366,399 B1[4]US 6,329,246 B1
組件符號(hào)說(shuō)明100浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)單元101p摻雜硅基板102n摻雜井103p摻雜井104第一源極/漏極區(qū)域105第二源極/漏極區(qū)域106信道區(qū)域107電力絕緣區(qū)域108浮動(dòng)?xùn)艠O區(qū)域109控制柵極110淺溝渠絕緣(STI)區(qū)域111接點(diǎn)連接組件112pn接點(diǎn)200測(cè)試裝置201p摻雜硅基板202場(chǎng)效晶體管203第一源極/漏極區(qū)域204第二源極/漏極區(qū)域205電力絕緣區(qū)域206柵極區(qū)域207接點(diǎn)連接組件208信道區(qū)域209n+摻雜區(qū)域210其它接點(diǎn)連接組件300存儲(chǔ)單元301p摻雜基板302第一n+摻雜源極/漏極區(qū)域303第二n+摻雜源極/漏極區(qū)域304信道區(qū)域305第一溝渠結(jié)構(gòu)306第二溝渠結(jié)構(gòu)
307第一n+摻雜多晶硅核心308第一氧化硅鞘形309第二n+摻雜多晶硅核心310第二氧化硅鞘形311電力絕緣區(qū)域312浮動(dòng)?xùn)艠O313n+形式控制柵極314接點(diǎn)連接組件315第一pn接點(diǎn)316第pn接點(diǎn)400存儲(chǔ)單元401n形式井區(qū)域402第一p+摻雜源極/漏極區(qū)域403第二p+摻雜源極/漏極區(qū)域404第一溝渠結(jié)構(gòu)405第二溝渠結(jié)構(gòu)406第一p+摻雜多晶硅核心407第二n+摻雜多晶硅核心408p+形式控制柵極500存儲(chǔ)單元501n摻雜大型井區(qū)域502p摻雜小型井區(qū)域600存儲(chǔ)單元601氮化硅層700存儲(chǔ)單元800存儲(chǔ)單元900第一電流路徑901第二電流路徑902第一電子903第二電子1000第一電流路徑1001第二電流路徑
1002第一洞1003第二洞1100存儲(chǔ)單元1101第一存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1102第二存儲(chǔ)場(chǎng)效晶體管1103氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列1104第一氧化硅層1105氮化硅層1106第二氧化硅層1107第一電荷儲(chǔ)存區(qū)域1108第二電荷儲(chǔ)存區(qū)域1200存儲(chǔ)單元裝置1202內(nèi)連1203內(nèi)連孔口1300存儲(chǔ)單元1301共同源極/漏極區(qū)域1400存儲(chǔ)單元裝置1401內(nèi)連
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)單元，具有包含第一傳導(dǎo)形式電荷載子的基板；在該基板的一第一表面區(qū)域中具有一第一源極/漏極區(qū)域，并在該基板的一第二表面區(qū)域中具有一第二源極/漏極區(qū)域；介于該第一源極/漏極區(qū)域與第二源極/漏極區(qū)域間，在該基板的一表面區(qū)域中具有一信道區(qū)域；在該信道區(qū)域上具有一電荷儲(chǔ)存區(qū)域；在該電荷儲(chǔ)存區(qū)域上具有一控制柵極，其與該電荷儲(chǔ)存區(qū)域電力絕緣；具有形成在該基板中的一溝渠結(jié)構(gòu)，該溝渠結(jié)構(gòu)具有一電荷載子供應(yīng)材料，其帶有一第二傳導(dǎo)形式的電荷載子，以及介于該基板與至少該電荷載子供應(yīng)材料的一部份間的一絕緣區(qū)域；該第一傳導(dǎo)形式與該第二傳導(dǎo)形式不同，因此在該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料間形成一二極管接合處；該存儲(chǔ)單元是以對(duì)該存儲(chǔ)單元施加可預(yù)定電位的方式設(shè)定，電性電荷載子可從該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料引入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中該溝渠結(jié)構(gòu)在該基板中的延伸深度，比該第一與第二源極/漏極區(qū)域的延伸深度。
3.如權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)單元，其中該溝渠結(jié)構(gòu)在該基板中的延伸深度，至少為該第一與第二源極/漏極區(qū)域延伸深度的3倍。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該溝渠結(jié)構(gòu)是沿著基本上垂直于該基板的表面的方向而延伸。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該溝渠結(jié)構(gòu)在該信道區(qū)域外側(cè)以對(duì)于至少該源極/漏極區(qū)域其一而言為橫向的形式形成。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的存儲(chǔ)單元，具有兩個(gè)溝渠結(jié)構(gòu)，其一位于該信道區(qū)域外側(cè)，以對(duì)于該第一源極/漏極區(qū)域而言為橫向的形式形成，而另一個(gè)位于該信道區(qū)域外側(cè)，并以對(duì)于該第二源極/漏極區(qū)域而言為橫向的形式形成。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該溝渠結(jié)構(gòu)在該溝渠側(cè)壁的至少一部份上具有一電力絕緣鞘形區(qū)域、以及具有填充在該溝渠中的電力傳導(dǎo)核心區(qū)域，于是該電性電荷載子可以只在該核心區(qū)域中未受到該鞘形區(qū)域所遮的區(qū)域，或是從該鞘形區(qū)域具有一足夠小厚度而可以形成一穿隧電流的區(qū)域，而從該溝渠結(jié)構(gòu)露出至基板中。
8.如權(quán)利要求1至7任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該電荷儲(chǔ)存區(qū)域是一種浮動(dòng)?xùn)艠O。
9.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)單元，其中該浮動(dòng)?xùn)艠O具有多晶硅。
10.如權(quán)利要求8或9所述的存儲(chǔ)單元，其中在該基板與該浮動(dòng)?xùn)艠O間配置一柵極絕緣層。
11.如權(quán)利要求1至7任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該電荷儲(chǔ)存區(qū)域是一種電力絕緣的電荷儲(chǔ)存區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)單元，其中該電力絕緣電荷儲(chǔ)存區(qū)域具有或包括一氧化硅/氮化硅/氧化硅層序列；氮化硅；氧化鋁；氧化釔；氧化鑭；氧化鉿；氧化鋯；一氧化硅/氧化鋁/氧化硅層序列；一氧化硅/氧化釔/氧化硅層序列；一氧化硅/氧化鑭/氧化硅層序列；一氧化硅/氧化鉿/氧化硅層序列；一氧化硅/氧化鋯層序列；及/或可以永久存儲(chǔ)電荷的一些其它層序列。
13.如權(quán)利要求1至12任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該基板具有一井區(qū)域，該井區(qū)域具有該第一傳導(dǎo)形式的電荷載子，以及具有該第二傳導(dǎo)形式的電荷載子的一區(qū)域，該存儲(chǔ)單元的組件乃在該井區(qū)域中形成。
14.如權(quán)利要求1至13任一所述的存儲(chǔ)單元，其具有一多個(gè)彼此空間分離且分開(kāi)地電驅(qū)動(dòng)的控制柵極，于是，藉由施加可預(yù)定電位至由該等控制柵極所選出的至少一控制柵極，電性電荷載子可從該溝渠結(jié)構(gòu)引入至該電荷儲(chǔ)存區(qū)域鄰近于該至少一選擇控制柵極的一區(qū)域中。
15.如權(quán)利要求1至14任一所述的存儲(chǔ)單元，其中該第一傳導(dǎo)形式的電荷載子及/或該第二傳導(dǎo)形式的電荷載子為摻雜原子。
16.一種存儲(chǔ)單元裝置，具有多個(gè)如權(quán)利要求1至15任一所述所述的存儲(chǔ)單元，等該存儲(chǔ)單元乃整合在一基板中。
17.如權(quán)利要求16所述的存儲(chǔ)單元裝置，其利用不同存儲(chǔ)單元彼此以電力絕緣鞘形區(qū)域而電力去耦的方式設(shè)計(jì)。
18.一種用以制造存儲(chǔ)單元的方法，其中在包含一第一傳導(dǎo)形式電荷載子的基板第一表面區(qū)域中，形成一第一源極/漏極區(qū)域，并在該基板的一第二表面區(qū)域中，形成一第二源極/漏極區(qū)域；在介于該第一與第二源極/漏極區(qū)域間的一基板表面區(qū)域中形成一信道區(qū)域；在該信道區(qū)域上形成一電荷儲(chǔ)存區(qū)域；在該電荷儲(chǔ)存區(qū)域上形成一控制柵極，其與該電荷儲(chǔ)存區(qū)域電力絕緣；在該基板中形成一配置的溝渠結(jié)構(gòu)，該溝渠結(jié)構(gòu)具有帶有一第二傳導(dǎo)形式的電荷載子的一電荷載子供應(yīng)材料，以及介于該基板與至少該電荷載子供應(yīng)材料一部份間的一絕緣區(qū)域；該第一傳導(dǎo)形式乃經(jīng)設(shè)定，于是其與該第二傳導(dǎo)形式不同，因此在該基板與該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料間形成一二極管接合處；該存儲(chǔ)單元是以對(duì)該存儲(chǔ)單元施加可預(yù)定電位的方式設(shè)定，電性電荷載子可從該溝渠結(jié)構(gòu)的電荷載子供應(yīng)材料引入該電荷儲(chǔ)存區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該溝渠結(jié)構(gòu)是由以下方式形成在該基板中形成至少一溝渠；至少在該至少一溝渠的至少一部份表面上形成一電力絕緣鞘形區(qū)域；在該至少一溝渠中形成一電力傳導(dǎo)核心區(qū)域。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該溝渠結(jié)構(gòu)是由以下方式形成在該基板中形成至少一溝渠；以電力絕緣材料填充該溝渠；從該溝渠移除一部份的電力絕緣材料以形成該電力絕緣鞘形區(qū)域；在該至少一溝渠中形成一電力傳導(dǎo)核心區(qū)域。
全文摘要
本案涉及一種存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)單元裝置以及用以制造存儲(chǔ)單元的方法。所述存儲(chǔ)單元包含具第一傳導(dǎo)形式電荷載子的基板、在所述基板的一第一表面區(qū)域中的第一源極/漏極區(qū)域，以及在所述基板的一第二表面區(qū)域中的第二源極/漏極區(qū)域。在所述基板的一表面區(qū)域中乃有一信道區(qū)域，所述信道區(qū)域乃位在所述第一與第二元及/漏極區(qū)域間，而一電荷儲(chǔ)存區(qū)域則位在所述信道區(qū)域上。另外，在所述電荷儲(chǔ)存區(qū)域上則有一控制柵極，所述控制柵極與所述電荷儲(chǔ)存區(qū)域電性絕緣。在基板中還具有一溝渠結(jié)構(gòu)。所述溝渠結(jié)構(gòu)包含傳送電荷載子的材料，以及位在所述基板與所述傳送電荷載子的材料的至少一部分間的一絕緣區(qū)域，其中，所述材料乃包含具有第二傳導(dǎo)形式的電荷載子。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK1774808SQ200480003591
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月5日
發(fā)明者F·舒勒 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司