记忆胞制造技术

本发明专利技术是关于一种记忆胞，该记忆胞是由基底、穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层所构成。其中，穿隧介电层是设置于基底上，其材质为氧化铝铪，电荷陷入层是设置于穿隧介电层上，闸间介电层是设置于电荷陷入层上，而金属闸极层则是设置于闸间介电层上。此种记忆胞可以解决漏电流的问题，且能够增加记忆胞的积集度，提高记忆胞程式化／抹除效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件，特别是涉及一种记忆胞(MEMORY CELL)。
技术介绍
非挥发性记忆体(Nonvolatile Memory，记忆体即存储介质，存储器，内存，以下均称为记忆体)目前多应用在各种电子元件的使用上，如储存结构资料、程式资料及其它可以重复存取的资料(资料即数据，以下均称为资料)。而其中一种可以让资料局部修改的可电抹除且可程式只读记忆体(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)，其具有可进行多次资料的存入、读取、抹除等动作且存入的资料在断电后也不会消失的优点，所以已成为个人电脑和电子设备所广泛采用的一种记忆体元件。氮化硅只读记忆体是一种目前业界所习知的非挥发性记忆体。请参阅图1所示，是现有习知的一种记忆胞的结构剖面图。该氮化硅只读记忆胞是由基底100、闸极结构111、源极/汲极区102以及间隙壁113所构成，其中，闸极结构111设置于基底100上，该闸极结构111从基底100起依序为穿隧氧化层101(氧化硅)、电荷陷入层103(氮化硅)、闸间介电层105(氧化硅)、闸极107(掺杂多晶硅)，而构成硅/氧化硅/氮化硅/氧化硅/硅(SONOS)的结构。对于上述的记忆胞而言，为了使热电子更容易穿隧过穿隧氧化层进入电荷陷入层，并陷于电荷陷入层里，需降低穿隧氧化层的厚度。然而，要制作出厚度薄的穿隧氧化层，在制程上有一定的困难度。举例来说，在制作厚度较薄的穿隧氧化层时，对于厚度均匀性的控制、缺陷密度的调降等是有困难的。而且，穿隧氧化层的厚度若是过薄，又容易导致漏电流，而影响资料储存的效能，并导致记忆胞的可靠度变差。再者，在上述现有习知的记忆胞结构中，闸极107的材质为掺杂多晶硅，且闸间介电层105的材质为氧化硅。此种材质搭配容易产生闸空乏(GateDepletion)现象，在界面形成一个势垒(Barrier)，使电流的传递发生困难。另外，多晶硅内掺杂的硼离子会沿着多晶硅的晶粒边界扩散，穿透闸间介电层，而造成所谓硼穿透(Boron Penetration)效应。此种硼穿透(BoronPenetration)效应会影响通道的掺质浓度，进而改变记忆胞启始电压(Threshold Voltage)，而降低记忆胞的稳定性与可靠度。除此之外，上述的记忆胞结构在形成间隙壁113时，由于ONO结构与间隙壁的蚀刻选择性相似，因此，在进行间隙壁蚀刻时会侵蚀到硅通道，同样也会导致记忆胞的可靠度变差。由此可见，上述现有的记忆胞在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决记忆胞存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。有鉴于上述现有的记忆胞存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的记忆胞，能够改进一般现有的记忆胞，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的记忆胞存在的缺陷，而提供一种新型结构的记忆胞，所要解决的技术问题是使其可以解决漏电流的问题，且能够增加记忆胞的积集度，进而可以提高记忆胞程式化/抹除效率。本专利技术的另一目的在于，提供一种记忆胞，所要解决的技术问题是使其可以提升闸间介电层的品质，并提高记忆胞的闸极耦合率，以降低操作电压，而可增进记忆胞的效能，并能够提高记忆胞的稳定性及可靠度。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为了达到前述专利技术目的，本专利技术提出一种本专利技术提出一种记忆胞，此记忆胞是由穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层所构成。穿隧介电层是设置于基底上，其材质例如是氧化铝铪。电荷陷入层是设置于穿隧介电层上，闸间介电层是设置于电荷陷入层上，而金属闸极层则是设置于闸间介电层上。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，其更可以包括一导体层设置于金属闸极层上，该导体层的材质例如是硅化锗。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，上述的穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层构成一闸极结构，且更可以包括一间隙壁，设置于闸极结构的侧壁。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，其更包括一源极/汲极区，设置于闸极结构两侧的基底中依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，上述的金属闸极层的材质例如是氮化硅钽，电荷陷入层的材质可以是氮化硅。依照本专利技术的较佳实施例所述，上述的记忆胞，更可以包括一金属硅化物层，该金属硅化物层是设置于金属闸极层与源极/汲极区上，其材质包括硅化锗镍。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。为了达到前述专利技术目的，本专利技术还提出另一种记忆胞，该记忆胞是包括基底、穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层与金属闸极层。穿隧介电层是设置于基底上，其介电常数大于4。电荷陷入层是设置于穿隧介电层上。闸间介电层是设置于电荷陷入层上，其材质例如是氧化铝。金属闸极层则是设置于闸间介电层上。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，其更包括一导体层，设置于金属闸极层上，此导体层的材质包括硅化锗。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，上述金属闸极层的材质包括氮化硅钽，电荷陷入层的材质包括氮化硅。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，上述穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层构成一闸极结构，且更包括一间隙壁，设置于闸极结构的侧壁。依照本专利技术的较佳实施例所述的记忆胞，其更包括一源极/汲极区，设置于闸极结构两侧的基底中。依照本专利技术的较佳实施例所述，上述记忆胞更包括一金属硅化物层，该金属硅化物层是设置于金属闸极层与源极/汲极区上，其材质包括硅化锗镍。依照本专利技术的较佳实施例所述，上述记忆胞的穿隧介电层的材质例如是氧化铝铪，金属闸极层的材质例如是氮化硅钽，且其中的闸极结构具备有一导体层，该导体层是设置于金属闸极层上，其材质例如是硅化锗。其中，其更可以包括一金属硅化物层，设置于金属闸极层与源极/汲极区上。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本专利技术是关于一种记忆胞，该记忆胞是由基底、穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层所构成。其中，穿隧介电层是设置于基底上，其材质为氧化铝铪，电荷陷入层是设置于穿隧介电层上，闸间介电层是设置于电荷陷入层上，而金属闸极层则是设置于闸间介电层上。此种记忆胞可以解决漏电流的问题，且能够增加记忆胞的积集度，提高记忆胞程式化/抹除效率。借由上述技术方案，本专利技术记忆胞至少具有下列优点1、本专利技术因为采用高介电常数材料，例如是氧化铝铪，作为记忆胞的穿隧介电层，此种材料形成的薄膜厚度均匀、界面品质佳，且热稳定性高，进而能制作出积集度更高的集成电路。此外，采用高介电常数材料可以减少漏电流的产生，而能够提高程式化/抹除效率。2、另外，使用其他材料例如是氧化铝作为闸间介电层可以提升闸间介电层的品质，并提高记忆胞的闸极耦合率，而能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记忆胞，其特征在于其包括：一基底；一穿隧介电层，设置于该基底上，该穿隧介电层的材质包括氧化铝铪；一电荷陷入层，设置于该穿隧介电层上；一闸间介电层，设置于该电荷陷入层上；以及一金属闸极层，设置该闸间 介电层上。

【技术特征摘要】
1.一种记忆胞，其特征在于其包括一基底；一穿隧介电层，设置于该基底上，该穿隧介电层的材质包括氧化铝铪；一电荷陷入层，设置于该穿隧介电层上；一闸间介电层，设置于该电荷陷入层上；以及一金属闸极层，设置该闸间介电层上。2.根据权利要求1所述的记忆胞，其特征在于其更包括一导体层设置于该金属闸极层上。3.根据权利要求2所述的记忆胞，其特征在于其中所述的导体层的材质包括硅化锗。4.根据权利要求1所述的记忆胞，其特征在于其中所述的金属闸极层的材质包括氮化硅钽。5.根据权利要求1所述的记忆胞，其特征在于其中所述的电荷陷入层的材质包括氮化硅。6.根据权利要求1所述的记忆胞，其特征在于其中所述的穿隧介电层、电荷陷入层、闸间介电层以及金属闸极层构成一闸极结构。7.根据权利要求6所述的记忆胞，其特征在于其更包括一源极/汲极区，设置于该闸极结构两侧的该基底中8.根据权利要求7所述的记忆胞，其特征在于其更包括一金属硅化物层，设置于该金属闸极层与该源极/汲极区上。9.根据权利要求8所述的记忆胞，其特征在于其中所述的金属硅化物层的材质包括硅化锗镍。10.根据权利要求6所述的记忆胞，其特征在于其更包括一间隙壁，设置于该闸极结构的侧壁。11.一种记忆胞，其特征在于其包括一基底；一穿隧介电层，设置于该基底上，该穿隧介电层的介电常数为大于4；一电荷陷入层，设置于该穿隧介电层上；一闸间介电层，设置于该电荷陷入层上，该闸间介电层的材质包括氧化铝；以及一金属闸极层，设置该闸间介...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国华，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]