SONOS存储器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种SONOS存储器，存储单元包括：由栅介质层和第一多晶硅栅叠加而成的第一栅极结构；在第一栅极结构的两侧面自对准形成有第一侧墙；由ONO层和第二多晶硅栅叠加而成的第二和第三栅极结构自对准形成在第一栅极结构的两侧的第一侧墙的侧面，第二多晶硅栅呈侧墙结构；第一栅极结构形成选择栅，第二和第三栅极结构形成两个存储栅；同一存储单元中的第二和第三栅极结构所存储的信息状态相反，存储单元的存储信息通过比较第二和第三栅极结构对应的读取电流的大小来判断。本发明专利技术还公开了一种SONOS存储器的制造方法。本发明专利技术能提高产品可靠性，同时减少器件面积。

SONOS Memory and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
SONOS存储器及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种SONOS存储器。本专利技术还涉及一种SONOS存储器的制造方法。
技术介绍
如图1所示，是现有SONOS存储器的存储单元的结构图，现有SONOS存储器的存储单元包括两个独立的晶体管结构，分别为选择管101和存储管102。SONOS存储器形成在半导体衬底如硅衬底上，SONOS存储器的存储单元形成在存储区中，在存储区外部通常还包括逻辑器件区，所示逻辑器件区中用于形成逻辑器件。在所述存储区中，在所述半导体衬底上形成有N型深阱(DNW)103，在N型深阱103中分别形成有P型阱104和存储阱105。所述P型阱104形成在所述选择管101的形成区域中，所述存储阱105形成在所述存储管102的形成区域中。通常，存储管102的沟道导电类型为N型，故存储阱105也为P型掺杂。所述选择管101的栅极结构包括依次叠加的栅介质层如栅氧化层106和多晶硅栅108。所述存储管102的栅极结构包括依次叠加的ONO层107和多晶硅栅108。图1中ONO层107虽然采用了一个整体层状结构表示，但是实际上ONO层107由第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层叠加而成。在多晶硅栅108的侧面形成由侧墙109。通常侧墙109的材料包括氧化层或氮化层。图1中，所述侧墙109由氧化层109a、氮化层109b、氧化层109c和氮化层109d叠加而成，其中氧化层109a通常是直接对所述多晶硅栅108的硅进行氧化层形成。所述存储单元还包括三个源漏区，分别为源漏区110a、110b和110c。其中，源漏区110b为所述选择管101和所述存储管102共用。在使用中，所述存储管102存储数据信息，所述选择管101用于对所述存储管102进行选择，当需要选择对应的所述存储管102时，需要将所述选择管101的多晶硅栅108加大于阈值电压(Vt)的电压，从而所述选择管101的栅极结构所覆盖的所述P型阱104的表面形成导通源漏区110a和110b之间的沟道，所以所述选择管101主要是作为存储管102的导通和关闭，用于减少漏电；而存储管102主要用于存储电荷。所述存储管102的所述存储阱105的表面区域中还形成有隧穿注入区111。所述ONO层107中的第一氧化层为隧穿氧化层，第二氮化层作为信息存储层，所述第三氧化层作为控制氧化层，在编程过程中，存储电子穿过所述第一氧化层从所述隧穿注入区111注入到所述第二氮化层中。如图2A至图2G示，是现有SONOS存储器的制造方法各步骤中的存储单元的结构图，包括如下步骤：如图2A所示，提供半导体衬底如硅衬底，SONOS存储器的存储单元形成在存储区中，在存储区外部通常还包括逻辑器件区，所示逻辑器件区中用于形成逻辑器件。在所述存储区中，在所述半导体衬底上形成N型深阱103，在N型深阱103中形成P型阱104和存储阱105。所述P型阱104形成在所述选择管101的形成区域中，所述存储阱105形成在所述存储管102的形成区域中。通常，存储管102的沟道导电类型为N型，故存储阱105也为P型掺杂。在所述半导体衬底的表面形成栅介质层如栅氧化层106。如图2B所示，采用隧穿注入光罩201将所述存储阱105的顶部打开，之后进行隧穿注入202述隧穿注入区111；之后去除打开区域中的所述栅介质层106。如图2C所示，形成ONO层107，所述107由第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层叠加而成。如图2D所示，采用ONO层光罩203将所述存储阱105的区域覆盖，采用标记204所示的刻蚀工艺将所述ONO层光罩203覆盖区域外的所述ONO层107去除。如图2E所示，为所述ONO层光罩203覆盖区域外的所述ONO层107去除后的结构图。如图2F所示，沉积多晶硅栅108，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述多晶硅栅108进行刻蚀并同时形成所述选择管101和所述存储管102的栅极结构。所述选择管101的栅极结构包括依次叠加的栅介质层如栅氧化层106和多晶硅栅108。所述存储管102的栅极结构包括依次叠加的ONO层107和多晶硅栅108。如图2G所示，进行标记205所示的刻蚀工艺将所述多晶硅栅108所覆盖区域外的所述栅介质层106和所述ONO层107去除。通常，在形成所述侧墙109之前还包括进行轻掺杂漏(LDD)注入形成轻掺杂漏区。之后，如图1所示，形成所述侧墙109，进行源漏注入形成源漏区110a、110b和110c。通常，SONOS存储器的是通过存储单元中的存储管102的具有不同的Vt状态来实现数据存储，通常，在所述存储管102的栅极结构的所述ONO层107中注入电子后，Vt会增加，这时存储的数据为“1”，如图3B所示，是图1所示的现有SONOS存储器的存储单元存储数据为“1”的示意图。而当将所述存储管102的栅极结构的所述ONO层107中的电子擦除后，Vt会降低，这时存储的数据为“0”，如图3A所示，是图1所示的现有SONOS存储器的存储单元存储数据为“0”的示意图。在进行所述存储单元的读取时，通常将读取电流和参考电流进行比较，读取电流大于参考电流，存储数据为“0”；读取电流小于参考电流，，存储数据为“1”。为了实现更高的可靠性要求，主要是提高数据保持力，现有技术中会采用“差分法”来进行设计，既把两个图1所示的存储单元作为一个存储单元来使用，“0”和“1”的分别不再是一个存储单元的读取电流跟参考电流的比较，而是通过比较两个存储单元的读取电流来区分“0”和“1”。如图4A所示，是采用2个图1所示的现有SONOS存储器的存储单元组成的存储数据单元的第一种数据的示意图；可以看出，实际进行数据存储的存储单元301包括两个图1所示的存储单元，图1所示的存储单元为物理存储单元，将两个物理存储单元组合形成一个存储数据的存储单元301。图4A中，第一个物理存储单元的存储管102存储数据“0”，第二个物理存储单元的存储管102存储数据“1”，这样，第一个物理存储单元的存储管102的读取电流会大于第二个物理存储单元的存储管102的读取电流，这时所述存储单元301对于的存储数据为“0”。如图4B所示，是采用2个图1所示的现有SONOS存储器的存储单元组成的存储数据单元的第二种数据的示意图；图4B中，第一个物理存储单元的存储管102存储数据“1”，第二个物理存储单元的存储管102存储数据“0”，这样，第一个物理存储单元的存储管102的读取电流会小于第二个物理存储单元的存储管102的读取电流，这时所述存储单元301对于的存储数据为“1”。采用如图4A和图4B所示的由两个图1所示的存储单元组成一个数据存储的存储单元，由于在读取时是直接比较两个物理存储单元的读取电流的大小，这样能大大增加存储器的数据保持力，从而能应用在需要更高可靠性的产品，如汽车电子。但是，这样带来的问题就是会大大增加存储单元的面积，需要使用两个物理存储单元来存储一个数据。
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存储器，能提高产品可靠性，同时减少器件面积。为此，本专利技术还提供一种SONOS存储器的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的SONOS存储器的存储单元包括：由形成于半导体衬底表面的栅介质层和第一多晶硅栅叠加而成的第一栅极结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SONOS存储器，其特征在于，SONOS存储器的存储单元包括：由形成于半导体衬底表面的栅介质层和第一多晶硅栅叠加而成的第一栅极结构；在所述第一栅极结构的两侧面自对准形成有第一侧墙；第二栅极结构自对准形成在所述第一栅极结构的第一侧面处的所述第一侧墙的侧面，第三栅极结构自对准形成在所述第一栅极结构的第二侧面处的所述第一侧墙的侧面；所述第二栅极结构和所述第三栅极结构都分别由ONO层和第二多晶硅栅叠加而成，所述第二多晶硅栅呈侧墙结构，所述第一侧墙实现所述第一多晶硅栅和对应的所述第二多晶硅栅之间的隔离；所述ONO层由第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层叠加而成，所述第二氮化层用于存储信息；所述第一栅极结构形成选择栅，所述第二栅极结构和所述第三栅极结构形成两个存储栅；同一所述存储单元中的所述第二栅极结构和所述第三栅极结构所存储的信息状态相反，所述存储单元的存储信息通过比较所述第二栅极结构和所述第三栅极结构对应的读取电流的大小来判断。

【技术特征摘要】
1.一种SONOS存储器，其特征在于，SONOS存储器的存储单元包括：由形成于半导体衬底表面的栅介质层和第一多晶硅栅叠加而成的第一栅极结构；在所述第一栅极结构的两侧面自对准形成有第一侧墙；第二栅极结构自对准形成在所述第一栅极结构的第一侧面处的所述第一侧墙的侧面，第三栅极结构自对准形成在所述第一栅极结构的第二侧面处的所述第一侧墙的侧面；所述第二栅极结构和所述第三栅极结构都分别由ONO层和第二多晶硅栅叠加而成，所述第二多晶硅栅呈侧墙结构，所述第一侧墙实现所述第一多晶硅栅和对应的所述第二多晶硅栅之间的隔离；所述ONO层由第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层叠加而成，所述第二氮化层用于存储信息；所述第一栅极结构形成选择栅，所述第二栅极结构和所述第三栅极结构形成两个存储栅；同一所述存储单元中的所述第二栅极结构和所述第三栅极结构所存储的信息状态相反，所述存储单元的存储信息通过比较所述第二栅极结构和所述第三栅极结构对应的读取电流的大小来判断。2.如权利要求1所述的SONOS存储器，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。3.如权利要求2所述的SONOS存储器，其特征在于：所述栅介质层为栅氧化层。4.如权利要求2所述的SONOS存储器，其特征在于：在所述存储单元的形成区域的所述半导体衬底中形成有P型阱。5.如权利要求4所述的SONOS存储器，其特征在于：在所述第二栅极结构和所述第三栅极结构所覆盖的所述P型阱的表面区域中形成有隧穿注入区。6.如权利要求4所述的SONOS存储器，其特征在于：所述P型阱形成在N型深阱中，所述N型深阱形成在所述半导体衬底中。7.如权利要求4所述的SONOS存储器，其特征在于：由N+区组成的第一源漏区自对准形成在所述第二栅极结构的侧面外的所述P型阱中；由N+区组成的第二源漏区自对准形成在所述第三栅极结构的侧面外的所述P型阱中。8.如权利要求1所述的SONOS存储器，其特征在于：所述SONOS存储器为应用于汽车电子产品的器件。9.一种SONOS存储器的制造方法，其特征在于，SONOS存储器的存储单元的制造步骤包括：步骤一、在半导体衬底表面依次生长栅介质层和沉积第一多晶硅栅，采用光刻定义加多晶硅的刻蚀工艺在选定区域形成由所述栅介质层和所述第一多晶硅栅叠加而成的第一栅极结构；步骤二、在所述第一栅极结构的两侧面自对准形成第一侧墙；步骤三、去除所述第一栅极结构外的所述栅介质层，之后再沉积ONO层，所述ONO层覆盖在所述所述第一侧墙的侧面、所述第一多晶硅栅的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小亮，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31