用于SOC应用的高密度沟槽式非易失性随机访问SONOS存储单元的结构及制造方法技术

本发明专利技术提供了具有可随机访问存储位置的双晶体管硅－氧化物－氮化物－氧化物－半导体（２－Ｔｒ　　ＳＯＮＯＳ）非易失性存储单元及其制造方法。在一个实施例中，提供了一种２－Ｔｒ　　ＳＯＮＯＳ单元，其中选择晶体管位于沟槽结构中，其沟槽深度约为１～２μｍ，并且存储晶体管位于邻接该沟槽结构的半导体衬底的表面上。在另一实施例中，提供了一种２－Ｔｒ　　ＳＯＮＯＳ存储单元，其中选择晶体管与存储晶体管二者均位于具有上述深度的沟槽结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体存储器件及其制造方法。更特别地，本专利技术 涉及具有可随机访问存储位置的双晶体管(2-Tr)半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体(S0N0S)沟槽存储单元及其制造方法。本发 明提供了 2-Tr S0N0S沟槽存储单元，其中选择栅位于沟槽结构中并 且存储栅位于半导体衬底的表面上，或者选择栅与存储栅二者均位 于沟槽结构中。
技术介绍
传统的闪存产品采用浮栅技术，其中存储状态由存储在绝缘但 导电的层中的电荷表示，该绝缘但导电的层位于控制栅电极与器件 沟道区域之间，该传统的闪存产品典型地使用10V或更高的编程电 压(即，写入和擦除)。由于需要为浮栅存储器操作提供高电压电 平，所以浮栅存储器与互补金属氧化物半导体(CMOS)的集成成为 了问题。第一，目前CM0S电源(Vdd)接近lV。在这些低电源电压下， 很难提供浮栅操作所需的高电压电平，甚至是在使用电荷泵电路的 情况下也是如此。目前，除了为与芯片相关的任何CMOS逻辑提供低 电压电源之外，还必须为浮栅存储器提供单独的高电压电源，例如， 3. 3V，并且使用电荷泵电路。对于移动应用，必须为传统浮栅存储 器提供高电源电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性随机访问存储单元，包括：半导体衬底，包括至少一个含有多个沟槽结构的阵列区域，所述沟槽结构的深度约为１～２μｍ，每个沟槽结构都包括选择晶体管，所述选择晶体管具有位于所述沟槽结构的垂直侧壁上的沟道，其中选定的沟槽结构由沟槽隔离区域隔开；源极扩散，位于每个沟槽结构的底壁之下；以及存储晶体管，包括位于所述半导体衬底的表面上的氧化物／氮化物／氧化物栅电介质，并且邻接于所述选定的沟槽结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-12 10/907,6861. 一种非易失性随机访问存储单元，包括半导体衬底，包括至少一个含有多个沟槽结构的阵列区域，所述 沟槽结构的深度约为l~2ym,每个沟槽结构都包括选择晶体管，所 述选择晶体管具有位于所述沟槽结构的垂直侧壁上的沟道，其中选 定的沟槽结构由沟槽隔离区域隔开；源极扩散，位于每个沟槽结构的底壁之下；以及 存储晶体管，包括位于所述半导体衬底的表面上的氧化物/氮化 物/氧化物栅电介质，并且邻接于所述选定的沟槽结构。2. 如权利要求1所述的非易失性随机访问存储单元，还包括公 共掩埋源极，位于所述半导体衬底中，并与每个源极扩散接通。3. 如权利要求2所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述 公共掩埋源极是一个N带区域。4. 如权利要求1所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述 选择晶体管包括位于每个沟槽结构的棵露侧壁上的选择栅电介质以及导电填充材料，其中所述源极扩散是所述选择晶体管的源极，所 述存储晶体管的扩散是所述选择晶体管的漏极。5. 如权利要求4所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述导电填充材料包括掺杂多晶硅。6. 如权利要求1所述的非易失性随机访问存储单元，还包括选 择栅接触，位于所述选择栅晶体管的表面上。7. 如权利要求6所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述 选择栅晶体管的所述表面包括硅化物。8. 如权利要求6所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述 选择栅接触与第 一金属层接通。9. 如权利要求1所述的非易失性随机访问存储单元，其中所述 存储晶体管包括扩散区域，该扩散区域通过位线接触而与位线接通。10. 如权利要求1所述的非易失性随机访问存储单元，还包括与所述至少一个阵列区域相邻的阵列外围区域，所述阵列外围区域包 括阱区域，所述阱区域在所述半导体衬底中且包围所述阵列区域， 并具有与在所述至少 一个阵列区域中的所述半导体村底中形成的阵列阱区域不同的导电性。11. 一种非易失性随机访问存储单元，包括半导体衬底，包括至少一个含有多个沟槽结构的阵列区域，所述 沟槽结构的深度约为l~2pm，每个沟槽结构都包括下部以及上部， 该下部包括选择晶体管，所述选择晶体管具有位于所述沟槽结构的 垂直侧壁上的沟道，该上部包括存储晶体管，所述存储晶体管包括 氧化物/氮化物/氧化物栅电介质；沟槽隔离区域，位于选定的沟槽结构之间；以及源极扩散，位于每个沟槽结构的底壁之下。12. 如权利要求11所述的非易失性随机访问存储单元，其中所 述选择晶体管包括位于每个沟槽结构在所述下部中的棵露侧壁上的 选择栅电介质以及导电填充材料，其中所述源极扩散是所述选择晶 体管的源极，所述存储晶体管的扩散是所述选择晶体管的漏极。13. 如权利要求11所述的非易失性随机访问存储单元，其中所 述存储晶体管还包括导电材料，其中所述存储晶体管的所述导电材 料与所述选择晶体管的导电材料相同，并且所述选择晶体管的所述 垂直沟道用作来自所述存储晶体管的沟道。14. 如权利要求11所述的非易失性随机访问存储单元，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J曼德尔曼，H霍，T宁格，大谷洋一，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]