專利名稱：氮化硅電荷捕獲存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明的各實(shí)施例是關(guān)于一種用于擦除存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
閃存是一種可重寫的電子存儲(chǔ)器媒體，且此種電子存儲(chǔ)器媒體在沒(méi)有電力消耗的情形下仍可保存其內(nèi)容。閃存器件通常具有10萬(wàn)至30萬(wàn)次寫入周期的使用壽命。與可擦除單一字節(jié)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory；簡(jiǎn)稱DRAM)器件以及靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Static Random Access Memory；簡(jiǎn)稱SRAM)器件不同，閃存器件通常以固定的多位區(qū)塊(block)或扇區(qū)(sector)為單位而被擦除和寫入。閃存技術(shù)使從可在原位置進(jìn)行擦除的電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory；簡(jiǎn)稱EEPROM)芯片技術(shù)發(fā)展而來(lái)。閃存器件具有較低的成本及較高的組件密度，這意味著閃存器件的每一單位面積可存放更多的數(shù)據(jù)。這種新的EEPROM類型已發(fā)展成一種結(jié)合了可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read Only Memory；簡(jiǎn)稱EPROM)的高組件密度以及EEPROM的可以電擦除的這兩項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的重要非易失性存儲(chǔ)器。
以一種將單一位的信息儲(chǔ)存在每一存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)來(lái)建構(gòu)傳統(tǒng)的閃存器件。圖1是示例的閃存器件的橫剖面圖。存儲(chǔ)器件100包含金屬氧化物半導(dǎo)體(Metal Oxide Semiconductor；簡(jiǎn)稱MOS)晶體管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在襯底110中的源極101、漏極102、和溝道區(qū)103、以及在該溝道103之上的堆疊式柵極結(jié)構(gòu)104。該堆疊式柵極104可進(jìn)一步包含形成在襯底110的表面上的薄柵極介電層105(有時(shí)被稱為隧道氧化物層)。堆疊式柵極104也包含在隧道氧化物105之上的多晶硅浮柵極106、以及在浮柵極106之上的多晶硅間介電層107。多晶硅間介電層107通常是諸如具有兩個(gè)氧化物層以及夾在這兩個(gè)氧化物層之間的氮化物層的氧化物-氮化物-氧化物(Oxide-Nitride-Oxide；簡(jiǎn)稱ONO)層等的多層絕緣體。最后，多晶硅控制柵極108位于該多晶硅間介電層107之上。
共同的字線以典型的NOR配置將控制柵極108連接到一行的此種存儲(chǔ)單元。此外，由共同的位線將一行的漏極區(qū)102連接在一起。當(dāng)將電壓施加到控制柵極108時(shí)，在溝道103中形成了電場(chǎng)，且可在源極101與漏極102之間傳導(dǎo)電流。每一存儲(chǔ)單元的源極101通常連接到共同的源極端。在操作中，利用周圍的譯碼器和控制電路而經(jīng)由各自的位線和字線尋址到個(gè)別的閃存單元，以便編程(寫入)、讀取、或擦除該存儲(chǔ)單元。
通常，將高的正電壓施加到控制柵極108，將源極101連接到接地點(diǎn)，并將漏極102連接到正電壓，而以“溝道熱電子注入”法編程此種單一位的堆疊式柵極閃存單元?？缭綔系绤^(qū)兩端而形成的高電場(chǎng)會(huì)使電子向漏極區(qū)加速推進(jìn)，并將足夠的能量施加到這些電子，而使這些電子成為熱電子。這些熱電子被散射(例如，通過(guò)溝道區(qū)中的襯底的雜質(zhì)或襯底晶格結(jié)構(gòu))，且由控制柵極正電壓所建立的垂直電場(chǎng)使其改向朝向浮柵極。如果這些電子有足夠的能量，則這些電子可穿隧通過(guò)柵極氧化物105而進(jìn)入浮柵極106，且被捕獲在浮柵極106中。此種現(xiàn)象改變了存儲(chǔ)單元100的臨界電壓VT，并因而改變了存儲(chǔ)單元100的溝道電導(dǎo)。
為了要擦除典型的單一位堆疊式柵極閃存單元，將電壓(例如10至12伏)施加到源極101，并將控制柵極108保持在負(fù)電位，且可讓漏極102浮接。在這些條件下，在隧道氧化物105兩端且在浮柵極106與源極101之間產(chǎn)生了電場(chǎng)。原先被捕獲在浮接?xùn)艠O106中的電子朝向浮柵極106中在源極區(qū)101之上的部分流動(dòng)，并群集在該部分中。這些電子然后從浮柵極106離開，并在Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)下經(jīng)由隧道氧化物105而進(jìn)入源極區(qū)101。當(dāng)從浮柵極106移開這些電子時(shí)，即擦除了存儲(chǔ)單元100。
最近，已提出了可將兩位的信息儲(chǔ)存在單一存儲(chǔ)器件的兩個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)單元中的氮化物只讀存儲(chǔ)器(Nitride Read Only Memory；簡(jiǎn)稱NROM)器件(也被稱為雙位閃存)。該NROM器件使用所謂的虛地結(jié)構(gòu)，其中該器件中的一個(gè)存儲(chǔ)單元的源極用作另一存儲(chǔ)單元的漏極。圖2示出了示意性的現(xiàn)有技術(shù)的氮化物只讀存儲(chǔ)器件200。存儲(chǔ)器件200包含氮化硅層201，該氮化硅層201配置在上二氧化硅層202與下二氧化硅層203之間，而這三層構(gòu)成ONO層204。多晶硅層205設(shè)在該ONO層204之上，且用作存儲(chǔ)器件200的字線。第一位線206及第二位線207設(shè)在ONO層204之下。存儲(chǔ)器件200位于P型襯底208上，且利用N+注入物構(gòu)成位線206及207的導(dǎo)電部分，因而當(dāng)將偏壓施加到這些位線時(shí)，跨越該P(yáng)型襯底208形成了溝道209。存儲(chǔ)器件200是單一的晶體管，該晶體管具有利用位線206及207形成的可交換的源極和漏極部分，且柵極被形成為多晶硅字線205的一部分。
氮化硅層201形成電荷捕獲層。將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘拥接米髀O端的其中一條位線，并將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘拥綎艠O(例如多晶硅層205)，且將用作源極端的位線接地，而完成對(duì)一存儲(chǔ)單元的編程。該電壓沿著溝道209而產(chǎn)生電場(chǎng)，使電子加速，并從襯底層208躍進(jìn)該氮化硅層201，而此種現(xiàn)象被稱為熱電子注入(hot electron injection)。因?yàn)檫@些電子在漏極上得到大部分的能量，所以這些電子被捕獲且保持儲(chǔ)存在氮化硅層201中的ONO/位線結(jié)附近。因?yàn)榈鑼?01不導(dǎo)電，所以可使第一電荷注入到氮化硅層201中位線206和ONO層204的結(jié)附近，且該第一電荷被儲(chǔ)存為左位210。同樣地，可注入第二電荷，且該第二電荷可以與該第一電荷分離的方式被儲(chǔ)存在氮化硅層201中位線207和ONO層204的結(jié)附近，且該第二電荷被儲(chǔ)存為右位211。
氮化物只讀存儲(chǔ)器件200是對(duì)稱的，可允許漏極和源極相互交換。因此，當(dāng)編程左位210時(shí)，位線206可用作漏極端，且位線207可用作源極端。同樣地，當(dāng)編程右位211時(shí)，位線207可用作漏極端，且位線206可用作源極端。
氮化物只讀存儲(chǔ)器件200的擦除涉及隧道增強(qiáng)式熱空穴(TunnelingEnhanced Hot Hole；簡(jiǎn)稱TEHH)注入過(guò)程，其中空穴被注入到儲(chǔ)存有電荷的氮化物層區(qū)域。例如，將負(fù)的高電壓施加到控制柵極(例如多晶硅層205)，并將正的高電壓施加到位線206和207的其中之一或兩者，因而將造成空穴進(jìn)入氮化硅層201，并在氮化硅層201中與所儲(chǔ)存的電子復(fù)合。然而，熱空穴注入可能損及氧化物層203，尤其是在重復(fù)的編程/擦除周期之后，可能會(huì)損及ONO層204與位線206及207的結(jié)區(qū)。
此外，很難準(zhǔn)確地控制電子和空穴注入到氮化物層201中的位置。通常認(rèn)為一儲(chǔ)存位(例如左位210)的電子將沿著位線/ONO結(jié)的邊緣而集中，這是因?yàn)檫@些電子在漏極(例如，圖2所示的位線206)上得到大部分的能量。然而，無(wú)法明確地知道當(dāng)空穴被注入氮化硅層201時(shí)這些空穴的最大濃度將出現(xiàn)在何處。理想上，這些濃度分布輪廓應(yīng)相等地重疊，以便將氮化物層中電子與空穴的復(fù)合最大化。實(shí)際上，這些電荷并未相等地重疊，且殘余的電子電荷積聚在氮化物層201中介于左位210與右位211間的區(qū)域。
圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的氮化物只讀存儲(chǔ)器件中的電子和空穴的示意性分布。電子分布301示出了電子在氮化物層201內(nèi)的濃度分布曲線?？昭ǚ植?02示出了空穴在氮化物層201內(nèi)的濃度分布曲線。如圖3所示，電子的分布集中在位線/ONO結(jié)(例如左位210)附近。然而，空穴分布302的濃度分布曲線并未與電子分布301的濃度分布曲線重疊。此種情形將造成在氮化物層201的溝道區(qū)內(nèi)的區(qū)域303中具有較大的空穴濃度分布曲線，且在第二區(qū)域304中具有較大的電子濃度分布曲線。因此，最終的結(jié)果將是在該溝道區(qū)內(nèi)積聚了殘余的電荷。
因此，擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的現(xiàn)有技術(shù)方法無(wú)法有效地從氮化物層的溝道區(qū)去除電荷。此外，擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的現(xiàn)有技術(shù)方法(例如隧道增強(qiáng)式熱空穴注入)可能物理地?fù)p及存儲(chǔ)器件的氧化物層。

發(fā)明內(nèi)容
因此，目前需要一種用來(lái)擦除諸如閃存器件等的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)，且該方法和系統(tǒng)可減少熱空穴注入對(duì)氧化物層所造成的損傷。在滿足上述需求的同時(shí)，也需要提供一種可更有效地去除氮化物層的溝道區(qū)中的殘余電荷而擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)。在滿足上述需求的同時(shí)，也需要提供一種可與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝和設(shè)備兼容的擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明是一種擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底中形成隔離的P型阱。在該隔離的P型阱中形成多個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)，并在兩個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)之間制造氮化物只讀存儲(chǔ)單元。最后，將電氣接觸連接到該隔離的P型阱。


包含在本說(shuō)明書且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的各實(shí)施例，這些附圖連同說(shuō)明一起用來(lái)解說(shuō)本發(fā)明的原理。除非有特別注明，否則應(yīng)將本說(shuō)明中提及的附圖理解為并非按照比例而繪制。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的浮柵存儲(chǔ)器件的剖面圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的剖面圖；圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的電子和空穴的示意性分布；圖4是用來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法的流程圖；圖5A、5B、5C、及5C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而制造的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的剖面圖；圖6是用來(lái)擦除根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法的流程圖。
符號(hào)說(shuō)明100、200 存儲(chǔ)器件 101源極102 漏極 103、576 溝道區(qū)110、520 襯底 104堆疊式柵極105 柵極介電層106浮柵極107 多晶硅間介電層108控制柵極201 氮化硅層 202上二氧化硅層203 下二氧化硅層 204、570 ONO層205、580 多晶硅層 206第一位線207 第二位線 208P型襯底210 左位 211右位
301電子分布 302空穴分布303、304、574、575 區(qū)域 500存儲(chǔ)器件510P型阱 530深N型阱540側(cè)阱 550、555 雜質(zhì)集中區(qū)560氮化物存儲(chǔ)單元571上氧化物層572氮化物層 573下氧化物層590電氣接觸具體實(shí)施方式
現(xiàn)在請(qǐng)?jiān)敿?xì)參閱本發(fā)明的實(shí)施例，這些實(shí)施例的例子在各附圖。雖然將參照下列的實(shí)施例而說(shuō)明本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)了解，這些實(shí)施例的用意并非將本發(fā)明限制在這些實(shí)施例。相反地，本發(fā)明將涵蓋可包含在權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代、修改、及等效物。此外，在本發(fā)明的下列詳細(xì)說(shuō)明中，闡述了許多特定的細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，無(wú)須這些特定的細(xì)節(jié)也可實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其它的情形中，并未詳述傳統(tǒng)的方法、程序、組件、和電路，以避免不必要地模糊了本發(fā)明的各目的。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底中形成隔離的P型阱，并在該隔離的P型阱之上且在兩個(gè)源極/漏極區(qū)之間制造NROM存儲(chǔ)單元。此外，將額外的電氣接觸連接到該P(yáng)型阱。當(dāng)擦除該存儲(chǔ)器件時(shí)，將分開的較高電壓(例如20伏)施加在該存儲(chǔ)單元的控制柵極與該電氣接觸之間。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，將負(fù)10伏電壓施加到該存儲(chǔ)單元的控制柵極，并將正10伏電壓施加到該電氣接觸。該隔離的P型阱在整個(gè)存儲(chǔ)單元之下傳導(dǎo)該正10伏，此種方式有助于擦除該存儲(chǔ)單元的溝道區(qū)中的殘余電荷。此種方法優(yōu)于擦除NROM器件的現(xiàn)有技術(shù)方法之處在于將擦除電壓導(dǎo)向ONO/位線結(jié)。使用本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，可在無(wú)須對(duì)存儲(chǔ)器陣列的周邊器件進(jìn)行高成本的設(shè)計(jì)改變的情形下，將較高的擦除電壓施加到存儲(chǔ)器件。此外，本發(fā)明的實(shí)施例并不依賴以熱空穴注入法從NROM存儲(chǔ)單元的氮化物層去除電荷，而是替代性地利用Fowler-Nordheim隧道擦除機(jī)制從氮化物層去除電荷。這種方式可提高器件的使用壽命，這是因?yàn)闊峥昭ㄗ⑷肟赡軗p及存儲(chǔ)單元的某些部分?？蓪⒈景l(fā)明的實(shí)施例用于同時(shí)擦除存儲(chǔ)在NROM存儲(chǔ)器件中的兩個(gè)位的扇區(qū)可編程閃存陣列。
圖4是制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法的流程圖?，F(xiàn)在請(qǐng)參閱方法400的步驟410和圖5A，在半導(dǎo)體襯底中形成隔離的P型阱。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底520中形成P型阱510。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底520是輕度摻雜的P型襯底。在本發(fā)明的實(shí)施例中，P型阱510可具有比襯底520略微高的摻雜濃度，且通過(guò)深N型阱530和側(cè)阱540將P型阱5 10在電氣上與襯底520隔離。
在一個(gè)實(shí)施例中，首先沉積可提供與襯底520間的垂直隔離的深N型阱530，而完成該隔離的P型阱的制造。在一個(gè)實(shí)施例中，可先使用諸如磷等的N型雜質(zhì)摻雜襯底520。在將磷驅(qū)進(jìn)/退火到范圍為4至5微米的深度之后，即可在深N型阱530之上的區(qū)域中將襯底520進(jìn)行P型摻雜。例如，可執(zhí)行硼離子注入，以便在深N型阱530之上的襯底520的區(qū)域中產(chǎn)生P型阱510?？蓤?zhí)行第二驅(qū)進(jìn)/退火步驟，以便將硼離子注入到范圍為2至3微米的深度。雖然本發(fā)明述及這些特定的材料及工藝參數(shù)，但是本發(fā)明也很好的適用于將各種材料及參數(shù)用于形成P型阱510。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，側(cè)阱540是沉積在P型阱510周圍區(qū)域的N型阱，用以提供橫向的電氣隔離。雖然圖5A在P型阱510的兩側(cè)示出了側(cè)阱540，但是應(yīng)當(dāng)了解，在本發(fā)明的實(shí)施例中，側(cè)阱540延伸到P型阱510的周圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在一后續(xù)的掩膜和沉積步驟中產(chǎn)生側(cè)阱540。然而，圖5A中示出了側(cè)阱540，以便更清楚地界定一隔離的P型阱。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用諸如磷等的材料來(lái)制造側(cè)阱540。在本發(fā)明的實(shí)施例中，側(cè)阱540可包含用來(lái)圍繞P型阱510且提供橫向電氣隔離的多個(gè)N型阱。
在方法400的步驟420中，在該隔離的P型阱中形成多個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)。現(xiàn)在請(qǐng)參閱圖5B，在P型阱510中形成了雜質(zhì)集中區(qū)550和555。在一個(gè)實(shí)施例中，注入或擴(kuò)散砷，以便在P型阱510內(nèi)形成N型雜質(zhì)集中區(qū)550和555。在本發(fā)明的實(shí)施例中，雜質(zhì)集中區(qū)550將一列類似的氮化物只讀存儲(chǔ)單元連接到位線，且雜質(zhì)集中區(qū)555將同一列的存儲(chǔ)單元連接到第二位線。
在方法400的步驟430中，在該隔離的P型阱之上制造氮化物只讀存儲(chǔ)單元?，F(xiàn)在請(qǐng)參閱圖5C，在P型阱510之上制造氮化物存儲(chǔ)單元560。在本發(fā)明的實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元560包含配置在多晶硅層580之下的氧化物氮化物氧化物(ONO)層570。在本發(fā)明的實(shí)施例中，ONO層包含上氧化物層571、氮化物層572、和下氧化物層573。在氮化物層572中，將兩位的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在由溝道區(qū)576隔離的區(qū)域574和575。將多晶硅層580用作存儲(chǔ)器件500的控制柵極。在本發(fā)明的實(shí)施例中，字線將多晶硅層580連接到一行類似的氮化物只讀存儲(chǔ)單元。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，上氧化物層571可用來(lái)在擦除操作中避免電子流出。例如，上氧化物層571可具有比下氧化物層573稍微高的介電常數(shù)。
在方法400的步驟440中，將電氣接觸連接到該隔離的P型阱?，F(xiàn)在請(qǐng)參閱圖5D，將電氣接觸590連接到P型阱510。在執(zhí)行此步驟時(shí)，產(chǎn)生了氮化物只讀存儲(chǔ)器件500，該存儲(chǔ)器件500包含隔離的P型阱、位線550、氮化物只讀存儲(chǔ)單元560、和電氣接觸590?，F(xiàn)有技術(shù)的氮化物只讀存儲(chǔ)器件缺少本發(fā)明的隔離的P型阱和電氣接觸590。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用該隔離的P型阱和電氣接觸590，以便更有效地擦除ONO層570的溝道區(qū)573。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法的流程圖。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D5A和方法600的步驟610，在半導(dǎo)體襯底中產(chǎn)生隔離的P型阱。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該隔離的P型阱包含P型阱5 10，深N型阱530和側(cè)阱540使該P(yáng)型阱510在電氣上與襯底520隔離。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D5C和方法600的步驟620，在該隔離的P型阱之上制造氮化物只讀存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元560配置在雜質(zhì)集中區(qū)550與555之間，而雜質(zhì)集中區(qū)550和555可用作氮化物只讀存儲(chǔ)器件500的可互換的源極/漏極區(qū)。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D5D和方法600的步驟630，將電氣接觸連接到該隔離的P型阱。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在擦除溝道區(qū)573時(shí)使用電氣接觸590。
在方法600的步驟640中，經(jīng)由該隔離的P型阱而在該氮化物只讀存儲(chǔ)單元與該電氣接觸之間傳導(dǎo)擦除電壓。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將負(fù)電壓連接到存儲(chǔ)器件500的控制柵極(例如圖5所示的多晶硅層580)，并將正電壓施加到電氣接觸590，從而擦除存儲(chǔ)器件500。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將源極/漏極區(qū)550和555接地，或讓其浮接。經(jīng)由P型阱510而從電氣接觸590傳導(dǎo)該電壓，且最后使該電壓分布在存儲(chǔ)單元560之下。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)將該擦除電壓施加到該控制柵極(例如多晶硅層580)和電氣接觸590時(shí)，在ONO層570的兩端產(chǎn)生了電場(chǎng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，因?yàn)樯涎趸飳?71防止電子流出，所以電子從氮化物層572朝向P型阱510被吸引出。因?yàn)檎妷鹤詈笫欠植荚赑型阱510兩端，所以去除了溝道區(qū)576中的殘余電荷(例如電子)。
在用于擦除NROM存儲(chǔ)器件的現(xiàn)有技術(shù)方法中，將電壓施加到被擦除的位的控制柵極和漏極。雖然該方法足以擦除所儲(chǔ)存的位，但是并無(wú)法擦除氮化物層的溝道區(qū)中的殘余電荷。因?yàn)樵撾妷鹤詈笫欠植荚谑褂肞型阱510的存儲(chǔ)單元之下，所以本發(fā)明可更有效地從氮化物層的溝道區(qū)去除殘余電荷。
現(xiàn)有技術(shù)的擦除機(jī)制依靠熱空穴注入，而已知熱空穴注入會(huì)對(duì)隧道氧化物層(例如圖2所示的氮化物層201)造成較大的損傷。然而，本發(fā)明的實(shí)施例采用Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)擦除機(jī)制。因此，本發(fā)明的實(shí)施例由于較小的氮化物層損傷而實(shí)現(xiàn)了較佳的器件可靠性。
因?yàn)榭偛脸妷罕环珠_在控制柵極與隔離的P型阱之間，所以可在無(wú)須大幅度重新設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器陣列的外圍組件的情形下，將較高的擦除電壓用于本發(fā)明的實(shí)施例。為了對(duì)NROM器件500完成Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)的擦除，需要在ONO層570兩端施加較高的擦除電壓(例如大約20伏)。若沒(méi)有隔離的P型阱510來(lái)分開該電壓，則將需要更復(fù)雜的外圍電路。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可將該20伏的電壓分開在控制柵極與隔離的P型阱之間，因而將諸如-10伏電壓施加到控制柵極(例如多晶硅層)，并將+10伏電壓施加到電氣接觸。
至此已說(shuō)明了作為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種用來(lái)擦除氮化物只讀存儲(chǔ)器件的方法和系統(tǒng)。雖然已參照特定的實(shí)施例而說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)了解，不應(yīng)將本發(fā)明視為受限于這些實(shí)施例，而是要根據(jù)下文的權(quán)利要求來(lái)詮釋本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含在半導(dǎo)體襯底(520)中形成的隔離的P型阱(510)；在該隔離的P型阱(510)中形成的多個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)；在該隔離的P型阱(510)之上制造的且配置在這些N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)的兩個(gè)之間的氮化物存儲(chǔ)單元(560)；以及連接到該隔離的P型阱(510)的電氣接觸(590)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該隔離的P型阱(510)包含在該半導(dǎo)體襯底(520)中形成的深N型阱(530)；配置在該深N型阱(530)之上的P型阱(510)；以及配置在該P(yáng)型阱(510)周圍的N型側(cè)阱(540)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該深N型阱(530)是沉積到大約4至5微米深度的砷注入物。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該P(yáng)型阱(510)是沉積到大約2至3微米深度的注入物。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該側(cè)阱(540)是沉積到大約2至3微米深度的砷注入物。
6.一種制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法，包含下列步驟在半導(dǎo)體襯底(520)中形成隔離的P型阱(510)；在該隔離的P型阱(510)中形成多個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)；在該隔離的P型阱(510)之上制造氮化物存儲(chǔ)單元(560)，且該氮化物存儲(chǔ)單元(560)配置在這些N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)的兩個(gè)之間；以及將電氣接觸(590)連接到該隔離的P型阱(510)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成該隔離的P型阱(510)的步驟包含下列步驟產(chǎn)生配置在深N型阱(530)之上的P型阱(510)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生該深N型阱(530)的步驟包含下列步驟將砷注入到該半導(dǎo)體襯底(520)中大約4至5微米的深度。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生該P(yáng)型阱(510)的步驟包含下列步驟將摻雜物注入到該半導(dǎo)體襯底(520)中大約2至3微米的深度。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中形成該隔離的P型阱(510)的步驟進(jìn)一步包含下列步驟在該P(yáng)型阱(510)周圍產(chǎn)生側(cè)阱(540)。
全文摘要
本發(fā)明是一種擦除氮化物存儲(chǔ)器件的方法及系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底(520)中形成隔離的P型阱(510)。在該隔離的P型阱(510)中形成多個(gè)N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)，且在這些N型雜質(zhì)集中區(qū)(550、555)的兩個(gè)之間制造氮化物存儲(chǔ)單元(560)。最后，將電氣接觸(590)連接到該隔離的P型阱(510)。
文檔編號(hào)H01L29/792GK1714457SQ03825466
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者M·W·倫道夫, C·常, Y·何, W·張, E·F·朗奈 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司