一种ＳＯＮＯＳ闪存单元及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种ＳＯＮＯＳ闪存单元及其制造方法，其中的ＳＯＮＯＳ器件和选择晶体管都采用增强型ＰＭＯＳ器件，因此无需深Ｎ阱工艺就可以实现器件衬底偏置。Ｎ阱表面的Ｐ型埋沟可为ＳＯＮＯＳ器件的编程提供大量空穴，大大提高编程效率，克服了空穴由于有效质量大而编程困难的缺点。Ｐ型ＳＯＮＯＳ器件可得到比Ｎ型ＳＯＮＯＳ器件更对称的编程和擦除阈值电压。再者，本发明专利技术充分利用闪存单元的两个器件的栅极间距小的特点，采用大角度的轻掺杂源漏离子注入，使得漏极注入量远多于源极，增大了有效沟道长度，为器件的尺寸缩小创造条件。最后，本发明专利技术对闪存单元的两个器件进行袋状例子注入，进一步减小短沟道效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体集成电路结构，特别是涉及一种SONOS闪存单元。
技术介绍
SONOS(硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅，Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)闪存是通过ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅，Oxide-Nitride-Oxide)介质层中的氮化硅存储电子或空穴实现闪存的擦写功能的。载流子(电子或空穴)是通过在栅极、漏极和沟道之间加上偏压，通过隧道电流完成迁移。 SONOS闪存单元是由一个SONOS器件加上一个串联的选择晶体管构成。在对SONOS闪存单元的擦写过程中，SONOS器件的源极、选择晶体管的源极和漏极都处在漂浮状态。而在对SONOS闪存单元"读"的过程中，选择晶体管处在导通工作状态。 目前的SONOS闪存单元都是以NMOS为基础的，SONOS器件采用埋沟NMOS器件，保持该器件初始阈值电压为负值，确保器件擦除后处于导通状态。通常N型SONOS器件的擦除没有编程充分，N型埋沟在编程时可提供大量的电子，提高编程效果。另外N型SONOS器件必须放入深N阱中，以便将SONOS器件的沟道与衬底隔离，以便在沟道上加有偏压。深N阱增加了工艺的复杂性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种SONOS闪存单元，基于PMOS，具有更好的性能，工艺实现简单。为此，本专利技术还提供了上述SONOS闪存单元的制造方法。 为解决上述技术问题，本专利技术SONOS闪存单元包括SONOS器件和选择晶体管，该闪存单元包括 P型硅衬底10，在该闪存单元最下层； N阱ll，在所述P型硅衬底IO之上； P型埋沟12，在所述N阱11之上，所述P型埋沟12内包括SONOS器件的漏极23、SONOS器件的沟道111、 SONOS器件和选择晶体管共用的源极24、选择晶体管的沟道112和选择晶体管的漏极25 ; 0N0介质13，在所述SONOS器件的沟道111之上； SONOS器件的多晶硅栅极21，在所述0N0介质13之上； 栅氧化层14，在所述选择晶体管的沟道112之上； 选择晶体管的多晶硅栅极22，在所述栅氧化层14之上； 氮化硅16，在所述两个多晶硅栅极21、22之上；氮化硅侧墙17，在所述0N0介质13、 SONOS器件的多晶硅栅极21和氮化硅16的两侧壁，还在所述栅氧化层14、选择晶体管的多晶硅栅极22和氮化硅16的两侧壁。 上述SONOS闪存单元的制造方法，包括如下步骤 第1步，在P型硅衬底10上采用离子注入工艺注入N型杂质，形成N阱11 ，接着在4N阱11上采用离子注入工艺注入P型杂质，形成P型埋沟12 ; 第2步，在硅片表面淀积一层0N0介质13和一层氧化硅14，所述ONO介质13与氧 化硅14成水平排列； 第3步，在硅片表面淀积一层多晶硅15，再采用离子注入工艺对该层多晶硅15注 入N型杂质，接着在该层N型多晶硅15之上淀积一层氮化硅16，然后采用光刻和刻蚀工艺 刻蚀出SONOS器件的多晶硅栅极21和选择晶体管的多晶硅栅极22 ; 第4步，采用袋状离子注入工艺对硅片注入N型杂质，再采用轻掺杂离子注入工 艺对硅片注入P型杂质，形成SONOS器件的轻掺杂漏注入区231、 SONOS器件和选择晶体管 共用的轻掺杂源注入区241和选择晶体管的轻掺杂漏注入区251，所述三个轻掺杂注入区 231、241、251都是P型； 第5步，在硅片表面淀积一层氮化硅17，再反刻该层氮化硅17，在0N0介质13、 SONOS器件的栅极21和氮化硅16的两侧壁留下氮化硅侧墙17，还在氧化硅14、选择晶体管 的栅极14和氮化硅16的两侧壁留下氮化硅侧墙17 ; 第6步，采用源漏注入工艺对硅片进行P型离子注入，形成S0N0S器件的漏极23、 S0N0S器件和选择晶体管共用的源极24和选择晶体管的漏极25。 本专利技术SONOS闪存单元及其制造方法和传统SONOS闪存单元相比，具有以下特 点 1、S0N0S器件和选择晶体管都采用PM0S器件，因此无需深N阱工艺就可以实现器 件衬底偏置。 2、 SONOS器件和选择晶体管都采用埋沟PM0S器件，但仍然是增强型器件。N阱表 面的P型埋沟可为SONOS器件的编程提供大量空穴，大大提高编程效率，克服了空穴由于有 效质量大而编程困难的缺点。P型SONOS器件可得到比N型SONOS器件更对称的编程和擦 除阈值电压。 3、充分利用闪存单元的两个器件(SONOS器件和选择晶体管)的栅极间距小的特 点，采用大角度的轻掺杂源漏离子注入，使得漏极注入量远多于源极，增大了有效沟道长 度，为器件的尺寸縮小创造条件。 4、对闪存单元的两个器件进行袋状例子注入，进一步减小短沟道效应。 附图说明 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明 图If是本专利技术所述SONOS闪存单元的硅片剖面示意图； 图la 图If是本专利技术所述SONOS闪存单元的制造方法的各步骤硅片剖面示意 图。图中附图标记为10-P型硅衬底；11-N阱；lll-SONOS器件的沟道；112-选择晶体管的沟道；12-P型埋沟；13-0N0介质；14-氧化硅；15-多晶硅；16-氮化硅；17-氮化硅； 21-S0N0S器件的栅极；22-选择晶体管的栅极；23-S0N0S器件的漏极；231-S0N0S器件的轻 掺杂漏注入区；24-S0N0S器件和选择晶体管共用的源极；241-S0N0S器件和选择晶体管共 用的轻掺杂源注入区；25-选择晶体管的漏极；251-选择晶体管的轻掺杂漏注入区。具体实施例方式第1步，请参阅图la，在P型硅衬底10上采用离子注入工艺注入N型杂质，形成N 阱ll。常用的N型杂质有磷、砷、锑等。接着在N阱ll上采用离子注入工艺注入P型杂质， 形成P型埋沟12。常用的P型杂质有硼等。 第2步，请参阅图lb，在硅片表面淀积一层0N0 (氧化硅/氮化硅/氧化硅)介质 13和一层氧化硅14，分别用于SONOS器件的栅介质层和栅氧化层。0N0介质13与氧化硅 14成水平排列而非上下排列。 例如，可先在硅片表面完整淀积一层氧化硅14，接着涂光刻胶，曝光显影后露出刻 蚀窗口 ，该刻蚀窗口是硅片表面希望淀积0N0介质的区域。在该刻蚀窗口中刻蚀掉氧化硅， 再淀积0N0介质13，去除光刻胶。 这一步中淀积的氧化硅14将用于制作选择晶体管的栅极，优选情况下，氧化硅14 的厚度约为0N0介质13的厚度的1. 5倍。 第3步，请参阅图lc，在硅片表面淀积一层多晶硅15，再采用离子注入工艺对该层多晶硅注入N型杂质，接着在该层N型多晶硅15之上淀积一层氮化硅16。 例如，离子注入可选择磷，注入剂量为3X10"ions/ci^(离子每平方厘米) 8X1015ions/cm2。 然后再硅片上涂光刻胶，曝光显影后露出刻蚀窗口 ，该刻蚀窗口是SONOS器件除 栅极以外的区域。在该刻蚀窗口中刻蚀掉氮化硅16、多晶硅15、0N0介质13和/或氧化硅 14，形成SONOS闪存单元的两个多晶硅栅极21、22。其中SONOS器件的多晶硅栅极21在0N0 介质13之上，选择晶体管的多晶硅栅极22在氧化硅14之上，氧化硅14作为栅氧化层。 第4步，请参阅图ld，采用袋状离子注入(pocket implant)工艺对硅片注入N型 杂质，再采用轻掺杂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＳＯＮＯＳ闪存单元，包括ＳＯＮＯＳ器件和选择晶体管，其特征是：该闪存单元包括：Ｐ型硅衬底（１０），在该闪存单元最下层；Ｎ阱（１１），在所述Ｐ型硅衬底（１０）之上；Ｐ型埋沟（１２），在所述Ｎ阱（１１）之上，所述Ｐ型埋沟（１２）内包括ＳＯＮＯＳ器件的漏极（２３）、ＳＯＮＯＳ器件的沟道（１１１）、ＳＯＮＯＳ器件和选择晶体管共用的源极（２４）、选择晶体管的沟道（１１２）和选择晶体管的漏极（２５）；ＯＮＯ介质（１３），在所述ＳＯＮＯＳ器件的沟道（１１１）之上；ＳＯＮＯＳ器件的多晶硅栅极（２１），在所述ＯＮＯ介质（１３）之上；栅氧化层（１４），在所述选择晶体管的沟道（１１２）之上；选择晶体管的多晶硅栅极（２２），在所述栅氧化层（１４）之上；氮化硅（１６），在所述两个多晶硅栅极（２１、２２）之上；氮化硅侧墙（１７），在所述ＯＮＯ介质（１３）、ＳＯＮＯＳ器件的多晶硅栅极（２１）和氮化硅（１６）的两侧壁，还在所述栅氧化层（１４）、选择晶体管的多晶硅栅极（２２）和氮化硅（１６）的两侧壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱文生，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]