专利名称：为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞的制作方法
技术领域：
本发明系有关一种半导体记忆体，特别是关于一种为防止第二位元效应(second bit effect)的非挥发性(nonvolatile)记忆晶胞(cell)。
本发明的目的之一，亦在于提出一种双位元记忆的非挥发性记忆晶胞，以在单一记忆电晶体中倍增记忆容量。
本发明的目的之一，又在于提出一种可高度集成化的非挥发性记忆晶胞，以达成高密度半导体记忆体。
本发明的目的之一，更在于提出一种具有ONO可程式化层的非挥发性记忆晶胞，以获得堆叠式记忆晶胞制程容易高密度化的优点。
根据本发明，一种为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞包括在一半导体基底上的一通道及其两侧的一对源/汲极区域，在该通道的上方设有一可程式化层，其上方具有闸极导体，该可程式化层与该对源/汲极区域分别具有第一及第二边界宽度，该可程式化层自身具有一最大宽度为第三宽度大于该第一及第二宽度，以抑制该非挥发性记忆晶胞发生第二位元效应。
该可程式化层包括一陷阱介电层(trapping dielectric)夹置在二绝缘层之间，该陷阱介电层为氮化物或具有埋藏多晶矽岛的氧化物。该陷阱介电层两侧靠近该对源/汲极区域处可供分别写入一个位元。
在一较佳实施例中，本发明的记忆晶胞具有六角形(hexagonal)闸极的面貌。
图号说明10 快闪记忆晶胞 12 基底14 源极区域 16 汲极区域18 通道区域 20 ONO可程式化层22 氧化物 24 氧化物26 氮化物 28 多晶矽30 源极侧注入 32 第一位元电子胞34 电荷注入 36 第二位元电子胞38 汲极区域 40 源极区域42 闸极 44 汲极区域
46 源极区域48 闸极50 源/汲极区域 52 源/汲极区域54 闸极
图1中亦绘示出第二位元效应。如图中所示，此记忆晶胞10可供储存两个位元，在适当的偏压情况下，通道18两侧邻近源/汲极区域14及16处可分别被写入1位元资料，其系藉由热电子注入(hot electroninjection)30及34而在氮化物26中形成电子胞(electron packet)32及36，因此使得该记忆晶胞10的记忆容量倍增。不过，从图中很明显地，在此构造中操作两个不同的位元可能遭受不欲发生的情况，因为对此电晶体所施加的电压及另一位元的存在可能有效地影响欲操作的位元。换言之，在把资料写入第二位元时，该晶胞电晶体10容易发生源极侧注入，如图中的箭头30所示，此将造成第二位元的截止电压偏低以及第一位元的电子胞扩展开来而产生过度写入的现象。
上述第二位元效应系来自源极侧注入的结果，改变晶胞电晶体的构造可能影响该电晶体的表现。基底电流的特性已经被广泛地用来作为观察热载子效应的工具，为便于了解本发明的原理，先说明一种习知的观念。图2及图3例示两个具有漏斗形闸极的MOS装置，在图2的电晶体中，其汲极区域38较源极区域40宽，而闸极42呈一漏斗形，从汲极区域38至源极区域40逐渐变窄，此装置被发现具有源极注入的现象存在；反之，图3的电晶体其源极区域44较汲极区域46窄，而闸极48呈一漏斗形，从源极区域44至汲极区域46逐渐变宽，此装置不发生源极注入。此种在具有漏斗形闸极的电晶体中双驼峰基底电流的表现的细节请参阅T.Y.Huangand J.Y.Chen，“Observation of double～hump substrate currentinfunnel-shape transistors”，in IEEE Electron Device Lett.，vol.EDL-6，pp 510-512，1985.一文。
基于上述的原理进一步的改进，图4系根据本发明的一个较佳实施例，此电晶体包括一对彼此镜像对称的源/汲极区域50及52，如众所周知的，源极与汲极在不同的施加电压下其角色可以互换，因此，在第一电晶体中，区域50为汲极，区域52为源极，而在第二电晶体中，区域50为源极，区域52为汲极。源/汲极区域50及52之间为闸极54，其邻接区域50及52的边界宽度分别为d1及d2，而其自身腰宽为d3，并以此腰身为中心轴两边对称，整个闸极54呈一六角形。闸极54的腰宽d3大于源/汲极50及52的边界宽度d1及d2。此电晶体的剖视图仍然如同第一图中所示。将此电晶体应用在双位元的快闪记忆晶胞，可以抑制第二位元效应，改善该晶胞的性能表现。在不同的实施例中，记忆晶胞的闸极与源/汲极区域的形状可以变化或不对称，但闸极的最大宽度维持大于其与源/汲极区域的边界宽度。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述系为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例系为解说本发明的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的专利保护范围由权利要求书界定。
权利要求
1.一种为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，包括一通道在一基底上；一对源/汲极在该基底上分别位于该通道的两侧；一可程式化层在该通道上方；及一闸极导体在该可程式化层上方；其中，该可程式化层与该对源/汲极区域之间分别具有第一及第二边界宽度，该可程式化层具有一最大宽度实质上大于该第一及第二边界宽度。
2.根据权利要求1所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述可程式化层包括一陷阱介电层夹置在二绝缘层之间。
3.根据权利要求2所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述陷阱层系氮化物，所述绝缘层系氧化物。
4.根据权利要求2所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述陷阱层系具有埋藏多晶矽岛的氧化物，所述绝缘层系氧化物。
5.根据权利要求1所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述第一与第二边界宽度实质上相等。
6.根据权利要求1所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述闸极导体系对称。
7.根据权利要求6所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述闸极导体系六角形。
8.根据权利要求1所述的为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，其特征在于所述闸极导体系非对称。
全文摘要
一种为防止第二位元效应的非挥发性记忆晶胞，该记忆晶胞的构造包括在一半导体基底上的一通道两侧的一对源/汲极区域，在该通道上方的可程式化层，以及在该可程式化层上方的闸极导体，其特点在于该可程式化层与该对源/汲极区域分别具有第一及第二边界宽度，该可程式化层自身具有一最大宽度为第三宽度大于该第一及第二宽度。该可程式化层包括一陷阱介电层夹置在二绝缘层之间，该陷阱介电层为氮化物或具有埋藏多晶矽岛的氧化物。
文档编号H01L27/105GK1453873SQ0211846
公开日2003年11月5日 申请日期2002年4月24日 优先权日2002年4月24日
发明者蒋富成, 张国华 申请人:旺宏电子股份有限公司