專利名稱：Sonos非揮發(fā)性存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，特別是涉及一種硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-多晶硅(SONOS)非揮發(fā)性存儲器。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為現(xiàn)有硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-多晶硅(SONOS)非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元的剖面圖，現(xiàn)有SO NOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元通常由一個SONOS存儲管21和一個選擇管22組成1.如圖1所示，所述SONOS存儲管21和選擇管22采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，共用一個源漏注入共用區(qū)3，并且通過該源漏注入共用區(qū)3完成電氣特性互聯(lián)；所述SONOS存儲管21的另一端為SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)2，所述選擇管22的另一端為選擇管源漏注入?yún)^(qū)4 ;兩個晶體管都放置在同一個P型阱I內(nèi)。所述選擇管22的柵極結(jié)構(gòu)由依次形成于所述P型阱I表面上的柵氧化層6和多晶硅柵7組成。所述SONOS存儲管21的柵極包括一 ONO多層膜和第二多晶硅層11，所述ONO多層膜為依次形成于所述P型阱I上的第一層氧化硅8、第二層氮化硅9和第三層氧化硅10，所述第二層氮化硅9為電荷信息存儲層；所述第二多晶硅層11形成于所述ONO多層膜上。所述SONOS存儲管21的溝道區(qū)還形成有閾值電壓注入?yún)^(qū)Ia ;所述SONOS存儲管21和所述選擇管22都包括有輕摻雜源漏(LDD) 5。2.如圖2所示，為現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖。所述SONOS存儲管21的柵極作為電氣特性中的SONOS字線WLS，所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)2作為電氣特性中的位線BL，所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)4作為電氣特性中的源線SRC，所述選擇管22的柵極作為電氣特性中的字線WL。3.如圖3所示，為現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列示意圖?，F(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)為包括多個行和多個列。在現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列中，陣列的行(如第N行)定義為并聯(lián)的位線BL和并聯(lián)的源線SRC，SP該行的所有SONOS存儲管的SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)2并聯(lián)且該行的所有選擇管源漏注入?yún)^(qū)4并聯(lián)；陣列的列(第N列)定義為并聯(lián)的字線WL和并聯(lián)的SONOS字線WLS，即該列的所有SONOS存儲管21的柵極并聯(lián)且該列的所有選擇管22的柵極并聯(lián)?，F(xiàn)有技術(shù)的問題表現(xiàn)在所述SONOS存儲管21的數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)擦除操作需要在所述SONOS存儲管的柵極即第二多晶硅層11和SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)2之間偏置很高的電壓以得到足夠的電場產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，從而產(chǎn)生電子或者空穴的在所述SONOS存儲管的溝道區(qū)和所述SONOS存儲管的氮化物存儲介質(zhì)即所述第二層氮化硅9之間躍遷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的改變。1、由于所述SONOS存儲管21的數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)擦除操作電壓很高，對所述選擇管22的性能要求較高即要具有較高的耐壓能力，這樣才能使得所述選擇管22能夠承受P型阱I區(qū)和所述選擇管22的柵極即所述多晶硅柵7之間的耐壓。2、由于所述SONOS存儲管21的數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)擦除操作電壓很高，對所述選擇管22的各電極的連接也有要求，為了使所述選擇管22能夠不至于因為所述操作電壓而損壞，需要將位線BL (通常偏置高電壓)接入到所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)2，而將源線SRC接入到所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)4 ;源線SRC端在數(shù)據(jù)寫入或擦除操作時應(yīng)該保持電勢浮空以防止高壓擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種SONOS非揮發(fā)性存儲器，能提高存儲器的耐壓能力、提高工作速度和可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種SONOS非揮發(fā)性存儲器，其結(jié)構(gòu)單元包括串聯(lián)連接的一個SONOS存儲管和一個選擇管，所述SONOS存儲管和所述選擇管形成于P型阱中，有源區(qū)由淺溝槽隔離，所述選擇管為一淺溝槽寄生晶體管，所述選擇管包括 柵極，由填充于淺溝槽中的第一多晶硅層組成。柵氧，由形成于所述淺溝槽的底部和側(cè)壁表面上的線性氧化層組成，所述柵氧將所述柵極和所述P型阱隔離。源漏注入共用區(qū)和選擇管源漏注入?yún)^(qū)，形成于所述淺溝槽兩側(cè)的有源區(qū)中、且都為N型摻雜；所述源漏注入共用區(qū)為所述SONOS存儲管和所述選擇管共用、實現(xiàn)所述SONOS存儲管和所述選擇管電氣特性互聯(lián)。位于所述源漏注入共用區(qū)和所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)之間、且位于所述所述淺溝槽底部的所述P型阱組成所述選擇管的溝道區(qū)。進一步的改進是，所述SONOS存儲管的柵極包括一 ONO多層膜和一第二多晶硅層，所述ONO多層膜由依次形成于所述P型阱上的第一層氧化硅、第二層氮化硅和第三層氧化硅組成，所述第二多晶硅層形成于所述ONO多層膜上；所述選擇管的柵極連接字線，所述SONOS存儲管的柵極連接SONOS字線。所述SONOS存儲管的柵極的兩側(cè)形成有所述源漏注入共用區(qū)和SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)；所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)連接位線，所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)連接源線。進一步的改進是，所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)為包括多個行和多個列。每一個行包括有一根所述位線和一根所述源線，每一行都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一行的各所述選擇管的選擇管源漏注入?yún)^(qū)都連接到該行的所述位線上，位于每一行的各所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)都連接到該行的所述源線上。每一個列包括有一根所述字線和一根所述SONOS字線，每一列都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一列的各所述選擇管的柵極都連接到該列的所述字線，位于每一列的各所述SONOS存儲管的柵極都連接到該列的所述SONOS字線。進一步的改進是，所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)的兩相鄰的行共用一根所述源線。
進一步的改進是，所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)包括一全局源線(Global SRC)，所述全局源線和各行的所述源線相連接并接地。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明的選擇管采用淺溝槽寄生晶體管，由于其柵氧為線性氧化層，能夠承受15V以上的選擇管的柵極和P型阱間的電壓，使選擇管的耐壓能力大于存儲器的數(shù)據(jù)寫入和擦除操作時的電壓，故最后能提高存儲器的耐壓能力。2、由于選擇管的耐壓能力大于存儲器的數(shù)據(jù)寫入和擦除操作時的電壓，所以能夠?qū)⑦x擇管源漏注入?yún)^(qū)連接到位線上，而將SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)連接到源線上。由于位線通常偏置高電壓，將位線接入到選擇管源漏注入?yún)^(qū)后，能夠提高SONOS存儲管的工作可靠性。
3、由于源線和SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)，源線端在存儲器的數(shù)據(jù)寫入和擦除操作時不會受到SONOS存儲管的耐壓限制，所以能將源線保持電勢接地。在本發(fā)明SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)⑺械脑淳€都接地，并能夠設(shè)置一條全局源線，從而能夠提高存儲器的工作速度。4、本發(fā)明SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)中的相鄰行的能夠共用一根源線，從而能夠減少源線的數(shù)量，降低制作成本，能進一步的提高工作速度。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元的剖面圖；圖2是現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖；圖3是現(xiàn)有SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列示意圖；圖4是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元的剖面圖；圖5是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖；圖6是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖一；圖7是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖二。
具體實施例方式如圖4所示，是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元的剖面圖。本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元包括串聯(lián)連接的一個SONOS存儲管121和一個選擇管122，所述SONOS存儲管121和所述選擇管122形成于P型阱101中，有源區(qū)由淺溝槽隔離，所述選擇管122為一淺溝槽寄生晶體管，所述選擇管122包括柵極，由填充于淺溝槽中的第一多晶硅層107組成。柵氧，由形成于所述淺溝槽的底部和側(cè)壁表面上的線性氧化層106組成，所述柵氧將所述柵極和所述P型阱101隔離；源漏注入共用區(qū)103和選擇管源漏注入?yún)^(qū)104，形成于所述淺溝槽兩側(cè)的有源區(qū)中、且都為N型摻雜；所述源漏注入共用區(qū)103為所述SONOS存儲管121和所述選擇管122共用、實現(xiàn)所述SONOS存儲管121和所述選擇管122電氣特性互聯(lián)；位于所述源漏注入共用區(qū)103和所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)104之間、且位于所述所述淺溝槽底部的所述P型阱101組成所述選擇管122的溝道區(qū)，由圖4可知，所述選擇管122的溝道區(qū)呈U型結(jié)構(gòu)。所述SONOS存儲管121的柵極包括一 ONO多層膜和一第二多晶硅層111，所述ONO多層膜由依次形成于所述P型阱101上的第一層氧化硅108、第二層氮化硅109和第三層氧化硅110組成，所述第二多晶硅層111形成于所述ONO多層膜上。所述第二層氮化硅109為浮柵，用于存儲電荷信息，所述SONOS存儲管121的柵極的電極接在所述第二多晶硅層111上。所述SONOS存儲管121的柵極的兩側(cè)形成有所述源漏注入共用區(qū)103和SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)102。如圖5所示，是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖。所述選擇管122的柵極連接字線WL，所述SONOS存儲管121的柵極連接SONOS字線WLS。所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)104連接位線BL，所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)102連接源線SRC。如圖6所示，是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖
一。本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)為包括多個行和多個列。圖6中以第N行和第N+1行、第N列和第N+1列的情況。每一個行包括有一根所述位線BL和一根所述源線SRC，每一行都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一行的各所述選擇管122的選擇管源漏注入?yún)^(qū)104都連接到該行的所述位線BL上，位于每一行的各所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)102都連接到該行的所述源線SRC上。每一個列包括有一更所述字線WL和一更所述SONOS字線WLS，每一列都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一列的各所述選擇管122的柵極都連接到該列的所述字線WL，位于每一列的各所述SONOS存儲管121的柵極都連接到該列的所述SONOS字線WLS。如圖7所示，是本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元電氣連接示意圖
二。圖7中以第N行和第N+1行、第N列和第N+1列的情況。本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)的兩相鄰的行共用一根所述源線SRC。圖7中的第N行和第N+1行的各所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)102都連接到同一根所述源線SRC上。本發(fā)明實施例SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)包括一全局源線Global SRC,所述全局源線Global SRC和各行的所述源線SRC相連接并接地。所述源線SRC的上述連接方式能加快存儲器的工作速度。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種SONOS非揮發(fā)性存儲器，其結(jié)構(gòu)單元包括串聯(lián)連接的一個SONOS存儲管和一個選擇管，所述SONOS存儲管和所述選擇管形成于P型阱中，有源區(qū)由淺溝槽隔離，其特征在于所述選擇管為一淺溝槽寄生晶體管，所述選擇管包括 柵極，由填充于淺溝槽中的第一多晶硅層組成； 柵氧，由形成于所述淺溝槽的底部和側(cè)壁表面上的線性氧化層組成，所述柵氧將所述柵極和所述P型阱隔離； 源漏注入共用區(qū)和選擇管源漏注入?yún)^(qū)，形成于所述淺溝槽兩側(cè)的有源區(qū)中、且都為N型摻雜；所述源漏注入共用區(qū)為所述SONOS存儲管和所述選擇管共用、實現(xiàn)所述SONOS存儲管和所述選擇管電氣特性互聯(lián)； 位于所述源漏注入共用區(qū)和所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)之間、且位于所述所述淺溝槽底部的所述P型阱組成所述選擇管的溝道區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述SONOS非揮發(fā)性存儲器，其特征在于所述SONOS存儲管的柵極包括一 ONO多層膜和一第二多晶娃層,所述ONO多層膜由依次形成于所述P型講上的第一層氧化硅、第二層氮化硅和第三層氧化硅組成，所述第二多晶硅層形成于所述ONO多層膜上；所述選擇管的柵極連接字線，所述SONOS存儲管的柵極連接SONOS字線； 所述SONOS存儲管的柵極的兩側(cè)形成有所述源漏注入共用區(qū)和SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)；所述選擇管源漏注入?yún)^(qū)連接位線，所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)連接源線。
3.如權(quán)利要求2所述SONOS非揮發(fā)性存儲器，其特征在于所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)為包括多個行和多個列； 每一個行包括有一根所述位線和一根所述源線，每一行都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一行的各所述選擇管的選擇管源漏注入?yún)^(qū)都連接到該行的所述位線上，位于每一行的各所述SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)都連接到該行的所述源線上； 每一個列包括有一根所述字線和一根所述SONOS字線，每一列都并聯(lián)有多個所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的結(jié)構(gòu)單元，并聯(lián)方式為位于每一列的各所述選擇管的柵極都連接到該列的所述字線，位于每一列的各所述SONOS存儲管的柵極都連接到該列的所述SONOS字線。
4.如權(quán)利要求3所述SONOS非揮發(fā)性存儲器，其特征在于所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)的兩相鄰的行共用一根所述源線。
5.如權(quán)利要求3所述SONOS非揮發(fā)性存儲器，其特征在于所述SONOS非揮發(fā)性存儲器的陣列結(jié)構(gòu)包括一全局源線，所述全局源線和各行的所述源線相連接并接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SONOS非揮發(fā)性存儲器，結(jié)構(gòu)單元包括串聯(lián)連接的SONOS存儲管和選擇管，選擇管為一淺溝槽寄生晶體管，柵極由填充于淺溝槽中的多晶硅層組成；柵氧由形成于淺溝槽表面上的線性氧化層組成；源漏區(qū)位于淺溝槽淺溝槽的兩側(cè)，一個源漏區(qū)為SONOS存儲管和選擇管共用的源漏注入共用區(qū)。本發(fā)明的選擇管耐壓能力較強且大于存儲器的數(shù)據(jù)寫入和擦除操作時的電壓。本發(fā)明存儲器位線是接入到選擇管源漏注入?yún)^(qū)、而將源線接入到SONOS存儲管源漏注入?yún)^(qū)，能夠提高SONOS存儲管的工作可靠性。本發(fā)明的相鄰行能采用同一根源線，且能設(shè)置一根全局源線、并和所有源線都連接在一起并接地，能夠提高存儲器的工作速度。
文檔編號H01L29/792GK103022041SQ201110283489
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者梅紹寧, 陳廣龍, 陳昊瑜 申請人:上海華虹Nec電子有限公司