本發(fā)明涉及一種開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，尤其是一種抗輻射sence-swtich型nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，具體地說是適用于抗輻射邏輯器件(fpga/cpld)以及soc集成電路的nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于微電子集成電路的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

抗輻射flash開關(guān)單元是實現(xiàn)抗輻射可重構(gòu)的flash型可編程邏輯器件的內(nèi)核基本組成單元，與sram和反熔絲相比，其性能介于二者之間，而且其抗輻射flash型fpga工藝技術(shù)是繼反熔絲fpga工藝技術(shù)的下一代主流技術(shù)，其軍事應(yīng)用領(lǐng)域主要是航天和航空領(lǐng)域，包括基于海、陸、空的軍用系統(tǒng)、雷達、指揮與控制，以及導航系統(tǒng)，這主要得益于flash型fpga電路的諸多優(yōu)勢，如非易失、可重構(gòu)性、低功耗、高密度、上電即運行、高安全性、固件錯誤(firm-error)免疫性等?；趂lash技術(shù)的fpga不僅唯一具有asic的特征，而且其高安全性、高可靠性、低功耗等特點正是滿足我們對于未來fpga的需求，在計算機、通信、汽車、衛(wèi)星以及航空航天等領(lǐng)域顯示出產(chǎn)品強大的應(yīng)用前景。

浮柵型nflash基本單元抗輻射加固技術(shù)難點在于總劑量加固，其受總劑量輻射損傷主要表現(xiàn)為擦/寫閾值窗口變窄、場邊緣漏電引起源漏漏電及器件之間漏電，前者因總劑量電離效應(yīng)引起編程態(tài)電子發(fā)射、擦除態(tài)空穴注入導致浮柵電荷損失，后者因總劑量電離效應(yīng)引起場區(qū)sio2介質(zhì)層俘獲陷阱電荷導致p襯底場邊緣的反型閾值電壓降低。

sence-switch型flash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)由兩個共浮柵型flash基本單元構(gòu)成，依賴于編程/擦除管控制共享電荷量來實現(xiàn)信號管傳輸?shù)摹伴_”、“關(guān)”態(tài)。目前，該結(jié)構(gòu)主要基于體硅cmos工藝集成，具有工藝簡單、集成度高等優(yōu)點，但因該結(jié)構(gòu)中信號傳輸管的柵氧與編程/擦除管的隧道氧化層共用同一膜層，其厚度約在信號傳輸過程中易對共浮柵上存儲的電荷產(chǎn)生干擾，即“開”態(tài):熱電子注入效應(yīng)引起浮柵電荷增加，而產(chǎn)生弱編程狀態(tài)，使得“開”態(tài)驅(qū)動能力下降或者“開”態(tài)變?yōu)椤瓣P(guān)”態(tài)，邏輯單元的狀態(tài)失效。同時，其結(jié)構(gòu)單元的抗總劑量輻射能力、抗單粒子閂鎖能力方面依然存在其局限性，難以滿足深空環(huán)境條件下的應(yīng)用需求，其結(jié)構(gòu)上易受到總劑量電離效應(yīng)影響引起浮柵電荷損失薄弱區(qū)是sti邊緣處浮柵多晶尖角區(qū)，該sti邊緣的浮柵尖角效應(yīng)易引起局部區(qū)越的電場加強，易產(chǎn)生浮柵電荷流失的通道，進而影響其總劑量抗輻射能力和可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種抗輻射sence-switch型nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效降低應(yīng)力條件下電荷隧穿效應(yīng)，增強抗總劑量輻射能力，有效提高抗單粒子閂鎖能力，與現(xiàn)有工藝兼容，工藝簡單，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述抗輻射sence-switch型nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)，nflash開關(guān)單元包括制備于同一soi襯底上的編程/擦除mos管t1以及信號傳輸mos管t2，所述soi襯底的頂層硅膜內(nèi)設(shè)有p阱；所述編程/擦除mos管t1的編程/擦除管有源區(qū)、信號傳輸mos管t2的信號傳輸管有源區(qū)均位于p阱內(nèi)，并通過p阱內(nèi)的有源區(qū)隔離體隔離；

在編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管n+漏區(qū)以及編程/擦除管n+源區(qū)，在信號傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號傳輸管n+漏區(qū)以及信號傳輸管n+源區(qū)；

在信號傳輸管有源區(qū)、編程/擦除管有源區(qū)上設(shè)置hto介質(zhì)層，所述hto介質(zhì)層還覆蓋于有源區(qū)隔離體以及編程/擦除管有源區(qū)上，編程/擦除管有源區(qū)上的hto層內(nèi)具有貫通所述hot層的隧道孔，在所述隧道孔內(nèi)填充隧道氧化層，所述隧道氧化層直接支撐于編程/擦除管有源區(qū)上；信號傳輸管n+漏區(qū)、信號傳輸管n+源區(qū)分別位于hto介質(zhì)層的兩側(cè)，編程/擦除管n+漏區(qū)、編程/擦除管n+源區(qū)分別位于hto介質(zhì)層的兩側(cè)；

在信號傳輸管有源區(qū)、編程/擦除管有源區(qū)的上方設(shè)置浮柵多晶層，所述浮柵多晶層覆蓋于上述hto介質(zhì)層以及隧道氧化層上，在浮柵多晶層上覆蓋有ono介質(zhì)層，在所述ono介質(zhì)層上覆蓋有控制柵多晶層；在信號傳輸管有源區(qū)、編程/擦除管有源區(qū)上還設(shè)有側(cè)墻，所述側(cè)墻覆蓋hot介質(zhì)層、浮柵多晶層、ono介質(zhì)層以及控制柵多晶層對應(yīng)的外側(cè)壁，且側(cè)墻分別與信號傳輸管n+漏區(qū)、信號傳輸管n+源區(qū)、編程/擦除管n+漏區(qū)以及編程/擦除管n+源區(qū)相應(yīng)的區(qū)域交疊；

在p阱上還壓蓋有ild介質(zhì)層，在所述ild介質(zhì)層上設(shè)有金屬層，所述金屬層包括編程/擦除管金屬體以及信號傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管n+漏區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬以及與編程/擦除管n+源區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬，所述信號傳輸管金屬體包括與信號傳輸管n+漏區(qū)歐姆接觸的信號傳輸管漏極金屬以及與信號傳輸管n+源區(qū)歐姆接觸的信號傳輸管源極金屬。

所述編程/擦除管金屬體還包括編程/擦除管p+金屬，所述編程/擦除管p+金屬與編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)的編程/擦除管p+區(qū)域歐姆接觸；

所述信號傳輸管金屬體還包括信號傳輸管p+金屬，所述信號傳輸管p+金屬與信號傳輸管有源區(qū)內(nèi)的信號傳輸管p+區(qū)域歐姆接觸。

當同一soi襯底上具有多個nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)時，對同一行內(nèi)相鄰的兩nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)間，通過開關(guān)單元隔離體隔離；

在信號傳輸管有源區(qū)、編程/擦除管有源區(qū)的上方設(shè)置浮柵多晶層后，對浮柵多晶層刻蝕得到貫通浮柵多晶層的浮柵腐蝕窗口，所述浮柵腐蝕窗口位于開關(guān)單元隔離體的正上方，ono介質(zhì)層覆蓋在浮柵多晶層上并填充浮柵腐蝕窗口。

所述開關(guān)單元隔離體與有源區(qū)隔離體為同一工藝制造層，所述hto介質(zhì)層的厚度為

一種抗輻射sence-switch型nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法，所述開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

a、提供所需的soi襯底，并在所述soi襯底的頂層硅膜內(nèi)設(shè)置所需的p阱，并在p阱形成若干nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)所需的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括同一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的編程/擦除管有源區(qū)與信號傳輸管有源區(qū)，同一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)編程/擦除管有源區(qū)與信號傳輸管有源區(qū)通過p阱內(nèi)的有源區(qū)隔離體隔離；同一行兩相鄰nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)，一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)的信號傳輸管有源區(qū)通過p阱內(nèi)的開關(guān)單元隔離體與另一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)的編程/擦除管有源區(qū)隔離；

b、在上述soi襯底的頂層硅膜上淀積hto介質(zhì)層，并在淀積hto介質(zhì)層后對所述hto介質(zhì)層進行選擇性地掩蔽和刻蝕，以得到貫通所述hto介質(zhì)層的隧道孔，所述隧道孔位于編程/擦除管有源區(qū)的正上方，且隧道孔貫通hto介質(zhì)層；

c、在上述hto介質(zhì)層上設(shè)置所需的隧道氧化層，所述隧道氧化層填充在隧道孔內(nèi)；在得到隧道氧化層后，在hto介質(zhì)層上設(shè)置浮柵多晶層，所述浮柵多晶層覆蓋在hto介質(zhì)層以及隧道氧化層上，對所述浮柵多晶層進行選擇性地掩蔽和刻蝕，以得到貫通浮柵多晶層的浮柵腐蝕窗口，所述浮柵腐蝕窗口位于開關(guān)單元隔離體的正上方；

d、在上述浮柵多晶層上設(shè)置ono阻擋層，所述ono阻擋層覆蓋在浮柵多晶層上并填充浮柵腐蝕窗口；

e、在上述ono阻擋層上設(shè)置所需的控制柵多晶層，所述控制柵多晶層覆蓋在ono阻擋層上；

f、在上述p阱內(nèi)設(shè)置nldd區(qū)，并在所述nldd區(qū)上方設(shè)置側(cè)墻，所述側(cè)墻覆蓋hot介質(zhì)層、浮柵多晶層、ono介質(zhì)層以及控制柵多晶層對應(yīng)的外側(cè)壁，且側(cè)墻的下端部支撐在nldd區(qū)上；

g、在上述p阱內(nèi)設(shè)置所需的信號傳輸管n+漏區(qū)、信號傳輸管n+源區(qū)、編程/擦除管n+漏區(qū)以及編程/擦除管n+源區(qū)，并在控制柵多晶層上方設(shè)置金屬層；

所述金屬層包括編程/擦除管金屬體以及信號傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管n+漏區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬以及與編程/擦除管n+源區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬，所述信號傳輸管金屬體包括與信號傳輸管n+漏區(qū)歐姆接觸的信號傳輸管漏極金屬以及與信號傳輸管n+源區(qū)歐姆接觸的信號傳輸管源極金屬。

所述編程/擦除管金屬體還包括編程/擦除管p+金屬，所述編程/擦除管p+金屬與編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)的編程/擦除管p+區(qū)域歐姆接觸；

所述信號傳輸管金屬體還包括信號傳輸管p+金屬，所述信號傳輸管p+金屬與信號傳輸管有源區(qū)內(nèi)的信號傳輸管p+區(qū)域歐姆接觸。

所述控制柵多晶層的厚度為

所述頂層硅膜的厚度為1.5μm～3μm，開關(guān)單元隔離體與有源區(qū)隔離體為同一工藝制造層，開關(guān)單元隔離體、有源區(qū)隔離體的深度與頂層硅膜的厚度相一致。

本發(fā)明的優(yōu)點：利用隧道氧化層06以及hto介質(zhì)層05形成雙柵氧結(jié)構(gòu)，能有效預(yù)防信號傳輸mos管t2處于“開”態(tài)時，熱電子注入效應(yīng)引起的浮柵多晶層07的電荷增加，長時間工作會引起弱編程狀態(tài)，使得“開”態(tài)驅(qū)動能力下降或者“開”態(tài)變?yōu)椤瓣P(guān)”態(tài)，進而影響到fpga電路配置邏輯單元的狀態(tài)失效，增強其可靠性。而且，雙柵氧結(jié)構(gòu)采用了摻n氧化工藝與hto結(jié)合的方式，可以有效抑制常規(guī)工藝表面溝道及場邊緣p型雜質(zhì)濃度再分布，起到增強nflash開關(guān)單元44的抗總劑量輻射能力和可靠性。同時，采用soi具有天然的抗單粒子閂鎖能力優(yōu)勢提高sence-switch型nflash開關(guān)單元44的抗輻射能力。flash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)簡單，與cmos工藝兼容，面積小，適用于百萬門級fpga規(guī)模工藝集成。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的等效結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明多個nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)形成陣列結(jié)構(gòu)的平面圖。

圖3～圖10為本發(fā)明具體工藝步驟剖視圖，其中：

圖3為本發(fā)明得到p阱后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖4為本發(fā)明得到hto介質(zhì)層的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖5為本發(fā)明得到隧道氧化層后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖6為本發(fā)明得到浮柵腐蝕窗口后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖7為本發(fā)明得到ono阻擋層后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖8為本發(fā)明得到控制柵多晶層后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖9為本發(fā)明得到金屬層后的剖視圖(沿aa'方向剖視)。

圖10為本發(fā)明圖2中沿bb'方向的剖視圖。

附圖標記說明：cg-控制柵、fg-浮柵、t1-編程/擦除mos管、t2-信號傳輸mos管、00-襯底硅、01-埋氧層、02a-頂層硅膜、02b-p阱、03a-開關(guān)單元隔離體、03b-有源區(qū)隔離體、04a-編程/擦寫管有源區(qū)、04b-信號傳輸管有源區(qū)、05-hto介質(zhì)層、06-隧道氧化層、07-浮柵多晶層、08-ono介質(zhì)層、09-控制柵多晶層、10-nldd區(qū)、11-側(cè)墻、12a-編程/擦除管n+漏區(qū)、12b-編程/擦除管n+源區(qū)、12c-信號傳輸管n+漏區(qū)、12d-信號傳輸管n+源區(qū)、13a-編程/擦除管p+區(qū)域、13b-信號傳輸管p+區(qū)域、14a-編程/擦除管n+漏區(qū)接觸孔、14b-編程/擦除管n+源區(qū)接觸孔、14c-編程/擦除管p+區(qū)域接觸孔、15-ild介質(zhì)層、16-金屬層、16a-編程/擦除管漏極金屬、16b-編程/擦除管源極金屬、16c編程/擦除管p+金屬、22-隧道孔、33-浮柵腐蝕窗口、44-nflash開關(guān)單元、aa’-與控制柵溝道平行方向以及bb’-與控制柵溝道垂直方向。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖2、圖9和圖10所示：為了能有效降低應(yīng)力條件下電荷隧穿效應(yīng)，增強抗總劑量輻射能力，有效提高抗單粒子閂鎖能力，本發(fā)明nflash開關(guān)單元44包括制備于同一soi襯底上的編程/擦除mos管t1以及信號傳輸mos管t2，所述soi襯底的頂層硅膜02a內(nèi)設(shè)有p阱02b；所述編程/擦除mos管t1的編程/擦除管有源區(qū)04a、信號傳輸mos管t2的信號傳輸管有源區(qū)04b均位于p阱02b內(nèi)，并通過p阱02b內(nèi)的有源區(qū)隔離體03b隔離；

在編程/擦除管有源區(qū)04a內(nèi)設(shè)有編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b，在信號傳輸管有源區(qū)04b內(nèi)設(shè)有信號傳輸管n+漏區(qū)12c以及信號傳輸管n+源區(qū)12d；

在信號傳輸管有源區(qū)04b、編程/擦除管有源區(qū)04a上設(shè)置hto介質(zhì)層05，所述hto介質(zhì)層05還覆蓋于有源區(qū)隔離體03b以及編程/擦除管有源區(qū)04a上，編程/擦除管有源區(qū)04a上的hto層05內(nèi)具有貫通所述hot層05的隧道孔22，在所述隧道孔22內(nèi)填充隧道氧化層06，所述隧道氧化層06直接支撐于編程/擦除管有源區(qū)04a上；信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d分別位于hto介質(zhì)層05的兩側(cè)，編程/擦除管n+漏區(qū)12a、編程/擦除管n+源區(qū)12b分別位于hto介質(zhì)層05的兩側(cè)；

在信號傳輸管有源區(qū)04b、編程/擦除管有源區(qū)04a的上方設(shè)置浮柵多晶層07，所述浮柵多晶層07覆蓋于上述hto介質(zhì)層05以及隧道氧化層06上，在浮柵多晶層07上覆蓋有ono介質(zhì)層08，在所述ono介質(zhì)層08上覆蓋有控制柵多晶層09；在信號傳輸管有源區(qū)04b、編程/擦除管有源區(qū)04a上還設(shè)有側(cè)墻11，所述側(cè)墻11覆蓋hot介質(zhì)層05、浮柵多晶層07、ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09對應(yīng)的外側(cè)壁，且側(cè)墻11分別與信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d、編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b相應(yīng)的區(qū)域交疊；

在p阱02b上還壓蓋有ild(interlayerdielectrics)介質(zhì)層15，在所述ild介質(zhì)層15上設(shè)有金屬層16，所述金屬層16包括編程/擦除管金屬體以及信號傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管n+漏區(qū)12a歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬16a以及與編程/擦除管n+源區(qū)2b歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬16b，所述信號傳輸管金屬體包括與信號傳輸管n+漏區(qū)12c歐姆接觸的信號傳輸管漏極金屬以及與信號傳輸管n+源區(qū)12d歐姆接觸的信號傳輸管源極金屬。

具體地，采用soi襯底時，能利用soi襯底的全襯底隔離工藝，可以有效地提高抗單粒子閂鎖能力，soi襯底包括襯底硅00、位于所述襯底硅00上的埋氧層01以及位于所述埋氧層01上的頂層硅膜02a，所述nflash開關(guān)單元44制備于soi襯底的頂層硅膜02a上。一個nflash開關(guān)單元44同時包括編程/擦除mos管t1以及信號傳輸管t2，即編程/擦除mos管t1以及信號傳輸管t2制備于同一soi襯底的頂層硅膜02a。

對于編程/擦除mos管t1，包括編程/擦除管有源區(qū)04a、位于編程/擦除管有源區(qū)04a內(nèi)的編程/擦除管n+漏區(qū)12a、編程/擦除管n+源區(qū)12b，且在編程/擦除管有源區(qū)04a的上方設(shè)置hto介質(zhì)層05、填充在hto(hightemperatureoxide)介質(zhì)層05內(nèi)的隧道氧化層06、覆蓋在hto介質(zhì)層05以及隧道氧化層06上的浮柵多晶層07，覆蓋于所述浮柵多晶層07上ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09。在沿控制柵多晶層09的平行方向上，浮柵多晶層07、ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09均沿編程/擦除管有源區(qū)04a的長度方向分布。

為了能將編程/擦除管n+漏區(qū)12a、編程/擦除管n+源區(qū)12b引出，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管n+漏區(qū)12a歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬16a以及與編程/擦除管n+源區(qū)2b歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬16b，編程/擦除管漏極金屬16a、編程/擦除管源極金屬16b為同一工藝制造層，并都支撐于ild介質(zhì)層15上，編程/擦除管漏極金屬16a、編程/擦除管源極金屬16b通過ild介質(zhì)層15與控制柵多晶層09、浮柵多晶層07絕緣隔離。通過編程/擦除管漏極金屬16a能形成編程/擦除mos管t1的漏極端，通過編程/擦除管源極金屬16b能形成編程/擦除mos管t1的源極端，通過控制柵多晶層09能形成編程/擦除mos管t1的柵極端。

對于信號傳輸mos管t2，包括信號傳輸管有源區(qū)04b、位于信號傳輸管有源區(qū)04b內(nèi)的信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d，且在信號傳輸管有源區(qū)04b的上方設(shè)置hto介質(zhì)層05、覆蓋在hto介質(zhì)層05上的浮柵多晶層07，覆蓋于所述浮柵多晶層07上ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09。在沿控制柵多晶層09的平行方向上，浮柵多晶層07、ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09均沿信號傳輸管有源區(qū)04b的長度方向分布。

為了能將信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d引出，所述信號傳輸管金屬體包括與信號傳輸管n+漏區(qū)12c歐姆接觸的信號傳輸管漏極金屬以及與信號傳輸管n+源區(qū)12d歐姆接觸的信號傳輸管源極金屬，信號傳輸管漏極金屬、信號傳輸管源極金屬為同一工藝制造層，并都支撐于ild介質(zhì)層15上，信號傳輸管漏極金屬、信號傳輸管源極金屬通過ild介質(zhì)層15與控制柵多晶層09、浮柵多晶層07絕緣隔離。通過信號傳輸管管漏極金屬能形成信號傳輸mos管t2的漏極端，通過信號傳輸管極金屬能形成信號傳輸mos管t2的源極端，通過控制柵多晶層09能形成信號傳輸mos管t2的柵極端。

綜上可知，對nflash開關(guān)單元44內(nèi)的編程/擦除mos管t1與信號傳輸mos管t2，共用浮柵多晶層07以及控制柵多晶層09，nflash開關(guān)單元44的原理如圖1所示，采用浮柵多晶層07來保存開關(guān)的狀態(tài)，即將編程/擦除mos管t1與信號傳輸管t2的柵極連接在一起，編程/擦除mos管t1管通過位選擇信號來控制浮柵多晶層07上電子，從而實現(xiàn)編程、擦除、校驗等功能，另外，信號傳輸mos管t2作為信號控制開關(guān)管。采用漏端的熱電子注入方式對浮柵多晶層07充入電荷(che)，移去浮柵電荷主要采用源端fn隧穿方式或全溝道均勻fn隧穿方式，通過對編程/擦除mos管t1的浮柵多晶層07進行mos管編程和擦除兩種方式來改變共有浮柵多晶層07中的電荷，進而控制信號傳輸mos管t2對應(yīng)作為浮柵mos管的開關(guān)兩種工作狀態(tài)，即當浮柵多晶層07上被充電時信號傳輸mos管t2關(guān)閉，當浮柵多晶層07的電子被移除時信號傳輸mos管t2導通。本發(fā)明實施例中，信號傳輸mos管t2是采用厚柵氧的浮柵mos管，在信號傳輸mos管t2信號傳輸過程中可以有效地避免其對浮柵上的電荷損失，增強其可靠性。

本發(fā)明實施例中，隧道氧化層06外部利用hto介質(zhì)層05保護，以能在浮柵多晶層07的邊緣增加隧道氧化層06厚度，有效降低應(yīng)力條件下電荷隧穿效應(yīng)(即可以有效降低sti邊緣尖角效應(yīng))，增強其抗總劑量輻射能力；利用隧道氧化層06的生長，通過hto介質(zhì)層05能形成雙柵氧加固工藝，分別實現(xiàn)編程/擦除管隧道氧化層和信號傳輸管柵介質(zhì)層，有效增強其可靠性和抗總劑量輻射能力，同時，采隧道氧化層06與hto介質(zhì)層05結(jié)合的雙柵氧工藝也可以兼容于編程通路、電荷泵電路等模塊的高壓管工藝。

如圖2所示，為多個sence-switch型nflash開關(guān)單元44構(gòu)成陣列結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2中，陣列的大小為4行×3列，其中，當同一soi襯底上設(shè)置多個nflash開關(guān)單元44時，對同一行內(nèi)相鄰的兩nflash開關(guān)單元44間，通過開關(guān)單元隔離體03a隔離；

在信號傳輸管有源區(qū)04b、編程/擦除管有源區(qū)04a的上方設(shè)置浮柵多晶層07后，對浮柵多晶層07刻蝕得到貫通浮柵多晶層07的浮柵腐蝕窗口33，所述浮柵腐蝕窗口33位于開關(guān)單元隔離體03a的正上方，ono介質(zhì)層08覆蓋在浮柵多晶層07上并填充浮柵腐蝕窗口33。

本發(fā)明實施例中，所述開關(guān)單元隔離體03a與有源區(qū)隔離體03b為同一工藝制造層；對于兩相鄰的編程/擦除mos管t1，一編程/擦除mos管t1的編程/擦除管n+源區(qū)12b通過編程/擦除管p+區(qū)域13a與另一編程/擦除mos管t1的編程/擦除管n+漏區(qū)12a連接，所述兩相鄰編程/擦除mos管t1具體是指沿垂直控制柵多晶層09方向兩個相鄰的編程/擦除mos管t1。

同理，對于兩相鄰的信號傳輸mos管t2，一信號傳輸mos管t2的信號傳輸管n+源區(qū)通過信號傳輸管p+區(qū)域與另一信號傳輸mos管t2的信號傳輸管n+漏區(qū)連接，信號傳輸管n+源區(qū)、信號傳輸管n+漏區(qū)以及信號傳輸管p+區(qū)域間的具體配合關(guān)系，圖中未示出。

本發(fā)明實施例中，所述編程/擦除管金屬體還包括編程/擦除管p+金屬16c，所述編程/擦除管p+金屬16c與編程/擦除管有源區(qū)04a內(nèi)的編程/擦除管p+區(qū)域13a歐姆接觸；

所述信號傳輸管金屬體還包括信號傳輸管p+金屬，所述信號傳輸管p+金屬與信號傳輸管有源區(qū)04b內(nèi)的信號傳輸管p+區(qū)域13b歐姆接觸。

具體實施時，編程/擦除管金屬體、信號傳輸管金屬體為同一工藝制造層，為了能實現(xiàn)信號傳輸管金屬體、編程/擦除管金屬體與對應(yīng)n+漏區(qū)、n+源區(qū)的連接，需要ild介質(zhì)層15內(nèi)設(shè)置接觸孔；所述接觸孔包括編程/擦除管n+漏區(qū)接觸孔14a、編程/擦除管n+源區(qū)接觸孔14b、編程/擦除管p+區(qū)域接觸孔14c、編程/擦除管漏極金屬16a通過填充編程/擦除管n+漏區(qū)接觸孔14a后與編程/擦除管n+漏區(qū)12a歐姆接觸，編程/擦除管源極金屬16b通過填充編程/擦除管n+源區(qū)接觸孔14b后與編程/擦除管n+源區(qū)12b歐姆接觸，編程/擦除管p+金屬16c通過填充編程/擦除管p+區(qū)域接觸孔14c后與編程/擦除管p+區(qū)域13a歐姆接觸。

同理，信號傳輸管p+金屬通過填充信號傳輸管p+區(qū)域接觸孔與信號傳輸管p+區(qū)域13b歐姆接觸，信號傳輸管漏極金屬、信號傳輸管源極金屬的具體連接情況可以參考上述說明，此處不再一一說明。

如圖3～圖10所示，上述結(jié)構(gòu)的nflash開關(guān)單元44可以通過下述工藝步驟制備得到，所述開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

a、提供所需的soi襯底，并在所述soi襯底的頂層硅膜02a內(nèi)設(shè)置所需的p阱02b，并在p阱02b形成若干nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)所需的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括同一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的編程/擦除管有源區(qū)04a與信號傳輸管有源區(qū)04b，同一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)編程/擦除管有源區(qū)04a與信號傳輸管有源區(qū)04b通過p阱02b內(nèi)的有源區(qū)隔離體03b隔離；同一行兩相鄰nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)，一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)的信號傳輸管有源區(qū)04b通過p阱02b內(nèi)的開關(guān)單元隔離體03a與另一nflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)的編程/擦除管有源區(qū)04a隔離；

如圖3和圖4所示，所述頂層硅膜02a的厚度為1.5μm～3μm，開關(guān)單元隔離體03a與有源區(qū)隔離體03b為同一工藝制造層，開關(guān)單元隔離體03a、有源區(qū)隔離體03b的深度與頂層硅膜02a的厚度相一致。當同一行需要制備多個nflash開關(guān)單元44時，需要在p阱02b內(nèi)制備多個編程/擦除管有源區(qū)04a與信號傳輸管有源區(qū)04b，編程/擦除管有源區(qū)04a的數(shù)量與信號傳輸管有源區(qū)04b的數(shù)量相一致，且呈交替分布，通過開關(guān)單元隔離體03a以及有源區(qū)隔離體03b進行隔離。開關(guān)單元隔離體03a、有源區(qū)隔離體03b可以采用sti技術(shù)制備得到，并在sti技術(shù)制備的溝槽內(nèi)填充所需的介質(zhì)層，介質(zhì)層的類型以及具體制備過程均為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

此外，按照業(yè)界標準cmos工藝，在上述頂層硅膜02a上制作犧牲氧化層，并對編程/擦除管有源區(qū)04a和信號傳輸管有源區(qū)04b進行溝調(diào)光刻與注入，實現(xiàn)nflash開關(guān)單元44的編程/擦除mos管t1和信號傳輸mos管t2的不同本征閾值電壓，具體過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

b、在上述soi襯底的頂層硅膜02a上淀積hto介質(zhì)層05，并在淀積hto介質(zhì)層05后對所述hto介質(zhì)層05進行選擇性地掩蔽和刻蝕，以得到貫通所述hto介質(zhì)層05的隧道孔22，所述隧道孔22位于編程/擦除管有源區(qū)04a的正上方，且隧道孔22貫通hto介質(zhì)層05；

具體地，在上述工藝步驟后，需要先采用濕法工藝去除犧牲氧化層，去除犧牲氧化層的具體工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。在去除犧牲氧化層后，淀積hto介質(zhì)層05，淀積得到的hto介質(zhì)層05覆蓋上述的編程/擦除管有源區(qū)04a以及信號傳輸管有源區(qū)04b上。在淀積hto介質(zhì)層05后，利用本技術(shù)領(lǐng)域常用的光刻、腐蝕工藝，在編程/擦除管有源區(qū)04a的正上方得到隧道孔22，隧道孔22貫通hto介質(zhì)層05。hto介質(zhì)層05的厚度為采用lpcvd淀積得到，主工藝反應(yīng)氣體為n2o或no和ch4，工藝溫度為：700℃～820℃。

c、在上述hto介質(zhì)層05上設(shè)置所需的隧道氧化層06，所述隧道氧化層06填充在隧道孔22內(nèi)；在得到隧道氧化層06后，在hto介質(zhì)層05上設(shè)置浮柵多晶層07，所述浮柵多晶層07覆蓋在hto介質(zhì)層05以及隧道氧化層06上，對所述浮柵多晶層07進行選擇性地掩蔽和刻蝕，以得到貫通浮柵多晶層07的浮柵腐蝕窗口33，所述浮柵腐蝕窗口33位于開關(guān)單元隔離體03a的正上方；

如圖5所示，在得到隧道孔22后，利用摻n熱氧化工藝制備隧道氧化層06，所述隧道氧化層06填充在隧道孔22內(nèi)，隧道氧化層06填充在隧道孔22內(nèi)時，隧道氧化層06直接支撐于編程/擦除管有源區(qū)04a上，隧道氧化層06的厚度為慘n的量為0.01％～0.1％atm/cm²，利用隧道氧化層06與hto介質(zhì)層05形成雙柵氧結(jié)構(gòu)，所述的雙柵氧結(jié)構(gòu)是指隧道孔22區(qū)域以外的由hto介質(zhì)層05覆蓋編程/擦除管有源區(qū)04a和信號傳輸管有源區(qū)04b區(qū)域，hto介質(zhì)層05因受到隧道氧化層06生長工藝的影響，也會在hto介質(zhì)層05與所覆蓋有源區(qū)的界面處生長一定厚度的界面氧化層，即雙柵氧結(jié)構(gòu)是hto介質(zhì)層05與所述的界面氧化層二者的疊層。具體制備隧道氧化層06的工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

在得到隧道氧化層06后，在上述hto介質(zhì)層05以及隧道氧化層06上覆蓋n型多晶硅，并利用光刻、腐蝕工藝得到浮柵多晶層07；對于同一個nflash開關(guān)單元44，浮柵多晶層07同時覆蓋編程/擦除管有源區(qū)04a以及信號傳輸管有源區(qū)04b上，即同一個nflash開關(guān)單元44中，編程/擦除mos管t1與信號傳輸mos管t2間共用浮柵多晶層07；而對于同一行存在多個nflash開關(guān)單元44時，對浮柵多晶層07進行選擇性地掩蔽和刻蝕，得到浮柵腐蝕窗口33，即不同nflash開關(guān)單元44的浮柵多晶層07間互不接觸，從而不同nflash開關(guān)單元44間的工作狀態(tài)互不影響如圖6所示。浮柵多晶層07由pocl3原位摻雜多晶工藝制備得到，工藝溫度為900℃～970℃，浮柵多晶層07的厚度為

當然，對處于不同行的nflash開關(guān)單元44，浮柵多晶層07也互不接觸，不同nflash開關(guān)單元44所在的行由后續(xù)的控制柵多晶層09確定，沿與控制柵多晶層09平行方向且與同一控制柵多晶層09具有對應(yīng)關(guān)系的nflash開關(guān)單元44為處于同一行，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

d、在上述浮柵多晶層07上設(shè)置ono阻擋層08，所述ono阻擋層08覆蓋在浮柵多晶層07上并填充浮柵腐蝕窗口33；

如圖7所示，所述的ono介質(zhì)層08由下至上依次為底層氧化層、氮化硅層、頂層氧化層；所述底層氧化層的厚度為氮化硅層的厚度為頂層氧化層的厚度為其中，底層氧化層和頂層氧化層均采用摻n的hto工藝完成，其含n量為20％-40％，具體制備得到ono阻擋層08的工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

e、在上述ono阻擋層08上設(shè)置所需的控制柵多晶層09，所述控制柵多晶層09覆蓋在ono阻擋層08上；

如圖8所示，所述控制柵多晶層09為非摻雜多晶硅，控制柵多晶層09的厚度為由圖2所示的陣列可知，利用控制柵多晶層09能形成編程/擦除mos管t1以及信號傳輸mos管t2的柵極，對于同一行的nflash開關(guān)單元44，所有的控制柵多晶層09相互連接，即控制柵多晶層09的長度貫穿同一行的nflash開關(guān)單元44上，不同行的nflash開關(guān)單元44由不同的控制柵多晶層09進行連接與控制，圖3～圖8均為沿圖2中aa’方向的剖視圖，aa’方向即為沿控制柵多晶層09平行的方向或沿控制柵多晶層09長度的方向，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

f、在上述p阱02b內(nèi)設(shè)置nldd區(qū)10，并在所述nldd區(qū)10上方設(shè)置側(cè)墻11，所述側(cè)墻11覆蓋hot介質(zhì)層05、浮柵多晶層07、ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09對應(yīng)的外側(cè)壁，且側(cè)墻11的下端部支撐在nldd區(qū)10上；

本發(fā)明實施例中，在p阱02b內(nèi)注入形成nldd區(qū)10，所述nldd區(qū)10分布于控制柵多晶層09的兩側(cè)，在編程/擦除管有源區(qū)04a、信號傳輸管有源區(qū)04b內(nèi)均設(shè)置nldd區(qū)10，nldd區(qū)10分布在控制柵多晶層09的兩側(cè)具體是指nldd區(qū)10分布在控制柵多晶層09長度方向的兩側(cè)，具體與控制柵多晶層09間的關(guān)系為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

側(cè)墻11的材料為二氧化硅，通過淀積二氧化硅層，并利用干法腐蝕能得到側(cè)墻11，所述側(cè)墻11覆蓋hot介質(zhì)層05、浮柵多晶層07、ono介質(zhì)層08以及控制柵多晶層09對應(yīng)的側(cè)壁，側(cè)墻11的長度方向與控制柵多晶層09的長度方向一致，側(cè)墻11的高度能覆蓋控制柵多晶層09的側(cè)壁，側(cè)墻11的下部與nldd區(qū)10交疊連接。

g、在上述p阱02b內(nèi)設(shè)置所需的信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d、編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b，并在控制柵多晶層09上方設(shè)置金屬層16；

所述金屬層16包括編程/擦除管金屬體以及信號傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管n+漏區(qū)12a歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬16a以及與編程/擦除管n+源區(qū)12b歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬16b，所述信號傳輸管金屬體包括與信號傳輸管n+漏區(qū)12c歐姆接觸的信號傳輸管漏極金屬以及與信號傳輸管n+源區(qū)12d歐姆接觸的信號傳輸管源極金屬。

如圖9和圖10，為了形成mos管的結(jié)構(gòu)，還需要制備信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d、編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b，并在控制柵多晶層09上方設(shè)置金屬層16；

對同一nflash開關(guān)單元44，信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d分別位于控制柵多晶層09的兩側(cè)，同理，編程/擦除管n+漏區(qū)12a、編程/擦除管n+源區(qū)12b也分別位于控制柵多晶層09的兩側(cè)，一般地，信號傳輸管n+漏區(qū)12c與編程/擦除管n+漏區(qū)12a位于控制柵多晶層09的同一側(cè)。

信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d、編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b分別與上述的nldd區(qū)10接觸，具體制備所需的信號傳輸管n+漏區(qū)12c、信號傳輸管n+源區(qū)12d、編程/擦除管n+漏區(qū)12a以及編程/擦除管n+源區(qū)12b，并在控制柵多晶層09上方設(shè)置金屬層16的工藝過程均可采用本技術(shù)領(lǐng)域常用的工藝，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

具體制備工藝，以及具體的連接關(guān)系均可以參考上述的說明，此處不再說明。

本發(fā)明利用隧道氧化層06以及hto介質(zhì)層05的配合，實現(xiàn)了t1管sti邊緣的有效保護，可以有效預(yù)防引起的sti邊緣尖角效應(yīng)引起的浮柵電荷損失(即，浮柵多晶在sti槽邊緣會有突出的尖角，此會引起該區(qū)越電場強度不均勻，從而引起電子勢壘降低，浮柵電荷更容易通過隧道氧化層發(fā)生隧穿，導致浮柵電荷的流失)，尤其在總劑量輻照電離的環(huán)境中，同時也作為信號傳輸mos管t2的柵氧化層，能有效預(yù)防信號傳輸mos管t2處于“開”態(tài)時，熱電子注入效應(yīng)引起的浮柵多晶層07的電荷增加，長時間工作會引起弱編程狀態(tài)，使得“開”態(tài)驅(qū)動能力下降或者“開”態(tài)變?yōu)椤瓣P(guān)”態(tài)，進而影響到fpga電路配置邏輯單元的狀態(tài)失效，增強其可靠性。而且，雙柵氧結(jié)構(gòu)采用了摻n氧化工藝與hto介質(zhì)層05結(jié)合的方式，可以有效抑制常規(guī)工藝表面溝道及場邊緣p型雜質(zhì)濃度再分布，起到增強nflash開關(guān)單元44的抗總劑量輻射能力和可靠性。同時，采用soi具有天然的抗單粒子閂鎖能力優(yōu)勢提高sence-switch型nflash開關(guān)單元44的抗輻射能力。flash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)簡單，與cmos工藝兼容，面積小，適用于百萬門級fpga規(guī)模工藝集成。

本發(fā)明采用業(yè)界常用的嵌入式flash制作工藝流程，工藝簡單、安全、可控。與常規(guī)的sence-switch型flash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)比較，本發(fā)明flash開關(guān)單元具有良好的電荷保持特性、耐久性、閾值窗口寬等優(yōu)點，利用結(jié)合摻n氧化和hto工藝技術(shù)及soi工藝技術(shù)，可以進一步地提升了其抗輻總劑量和單粒子輻射能力；同時，本發(fā)明的方法不僅適用于soi襯底的cmos工藝，而且也適用于體硅和外延片襯底工藝。