专利名称：分栅式闪存单元以及分栅式闪存装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种分栅式闪存单元以及分栅式闪存装置。
背景技术：
闪存以其便捷，存储密度高，可靠性好等优点成为非挥发性存储器中研究的热点。从二十世纪八十年代第一个闪存产品问世以来，随着技术的发展和各类电子产品对存储的需求，闪存被广泛用于手机，笔记本，掌上电脑和U盘等移动和通讯设备中，闪存为ー种非易变性存储器，其运作原理是通过改变晶体管或存储单元的临界电压来控制门极通道的开关以达到存储数据的目的，使存储在存储器中的数据不会因电源中断而消失，而闪存为电可擦除且可编程的只读存储器的ー种特殊结构。如今闪存已经占据了非挥发性半导体存储器的大部分市场份额，成为发展最快的非挥发性半导体存储器。一般而言，闪存为分栅结构或堆叠栅结构或两种结构的组合。分栅式闪存由于其特殊的结构，相比堆叠栅闪存在编程和擦除的时候都体现出其独特的性能优势，因此分栅式结构由于具有高的编程效率，字线的结构可以避免“过擦除”等优点，应用尤为广泛。美国专利申请US7800159B2公开了ー种分栅式闪存单元以及相应的分栅式闪存装置。而随着闪存应用领域的扩展，希望能够开发出读取电压更低的分栅式闪存单元以及分栅式闪存装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供ー种读取电压更低的分栅式闪存单元以及分栅式闪存装置。根据本发明的第一方面，提供了一种分栅式闪存单元，其包括布置在衬底中的源极和漏极，布置在衬底上的位于源极和漏极之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅和第一控制栅极，其中第一浮栅和第一控制栅极之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅和第二控制栅极，其中第二浮栅和第二控制栅极之间布置了介质层，并且第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层并排布置；所述分栅式闪存单元还包括布置在第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层之间的位线区域；以及布置在衬底上的处于源极上方的第一擦除栅极以及布置在衬底上的处于漏极上方的第二擦除栅极，并且第一擦除栅极与衬底之间布置了介质层，第二擦除栅极与衬底之间布置了介质层。优选地，所述分栅式闪存单元的读取电压介于3V — IV之间。优选地，字线区域下布置了氧化层，字线区域下的氧化层厚度介于10人-IOOA的范围。优选地，源极和漏极的表面被金属化。
根据本发明的第二方面，提供了一种分栅式闪存装置，包括在两个垂直方向上排列成阵列的多个分栅式闪存单元，其中每个分栅式闪存单元包括布置在衬底中的源极和漏极，布置在衬底上的位于源极和漏极之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅和第一控制栅极，其中第一浮栅和第一控制栅极之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅和第二控制栅极，其中第二浮栅和第二控制栅极之间布置了介质层，并且第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层并排布置；所述分栅式闪存单元还包括布置在第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层之间的位线区域；以及布置在衬底上的处于源极上方的第一擦除栅极以及布置在衬底上的处于漏极上方的第二擦除栅极，并且第一擦除栅极与衬底之间布置了介质层，第二擦除栅极与衬底之间布置了介质层。优选地，在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一控制栅极、第二控制栅极、位线、第一擦除栅极和第二擦除栅极分别连接在一起；并且，在两个 垂直方向的第二方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的源极连接在一起，同一排的所有分栅式闪存单元的漏极连接在一起。优选地，在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一控制栅极和第二控制栅极相互连接。优选地，在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一擦除栅极和第二擦除栅极相互连接。优选地，所述分栅式闪存装置中的分栅式闪存单元的读取电压介于3V — IV之间。根据本发明，在上述分栅式闪存单元结构中，通过擦除栅极实现擦除操作，这样就可以降低字线下面的氧化层厚度，由此字线下的氧化层厚度为逻辑エ艺的氧化层厚度可实现10 A - UO A的厚度。这样可以有效地提高打开电流，同时保持较小的关闭电流，同时读取的时候字线/控制栅极上的电压都不会超过电源电压，这样能够节省功耗，特别是在低电压下。更具体地，尤其在图2所示的矩阵结构中，通过擦除栅极EG实现擦除操作，这样就可以降低字线WL下面的氧化层厚度，以及降低字线WL的读取电压(例如，达到I. 8或则I. 5V的读取)。
结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了根据本发明优选实施例的分栅式闪存单元的结构。图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的分栅式闪存装置的结构。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。<第一实施例>图I示意性地示出了根据本发明优选实施例的分栅式闪存单元的结构。如图I所示，根据本发明优选实施例的分栅式闪存单元包括布置在衬底中的源极S和漏极D，布置在衬底上的位于源极S和漏极D之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅FGl和第一控制栅极CG1，其中第一浮栅FGl和第一控制栅极CGl之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅FG2和第二控制栅极CG2，其中 第二浮栅FG2和第二控制栅极CG2之间布置了介质层，并且第一浮栅FGl和第一控制栅极CGl的叠层与第二浮栅FG2和第二控制栅极CG2的叠层并排布置。此外，根据本发明优选实施例的分栅式闪存单元还包括布置在第一浮栅FGl和第一控制栅极CGl的叠层与第二浮栅FG2和第二控制栅极CG2的叠层之间的位线区域WL。而且，根据本发明优选实施例的分栅式闪存单元还包括布置在衬底上的处于源极S上方的第一擦除栅极EGl以及布置在衬底上的处于漏极D上方的第二擦除栅极EG2，并且第一擦除栅极EGl与衬底之间布置了介质层，第二擦除栅极EG2与衬底之间布置了介质层。优选地，字线区域WL下布置了氧化层，并且，优选地，字线区域下的氧化层厚度介于10 A -100 A(甚至10 A -20 A)的范围。优选地，源极s和漏极D的表面被金属化，例如类似Co的金属化。根据本发明的第二实施例的分栅式闪存单元美国专利申请US7800159B2的分栅存储单元不同之处在于，在US7800159B2的分栅存储単元中，源极S和漏极D埋入衬底中，源极S和漏极D的表面没有类似Co的金属化，会导致源极S端/漏极D端电阻很大，从而影响了危险可串联的闪存单元的数目。根据本发明的第一实施例，与现有技术的分栅式闪存单元不同在于，在上述分栅式闪存单元结构中，通过擦除栅极(第一擦除栅极EGl和第二擦除栅极EG2)实现擦除操作，这样就可以降低字线WL下面的氧化层厚度，由此字线WL下的氧化层厚度为逻辑エ艺的氧化层厚度可实现10 A -100 A(甚至10 A -20A)的厚度(现有技术中字线WL下的氧化层厚度一般为100人)。这样可以有效地提高打开电流，同时保持较小的关闭电流，同时读取的时候字线WL/控制栅极CG (第一控制栅极CGl和第二控制栅极CG2)上的电压都不会超过电源电压，这样能够节省功耗，特别是在低电压下。更具体地，通过擦除栅极EG (第一擦除栅极EGl和第二擦除栅极EG2)实现擦除操作，这样就可以降低字线WL下面的氧化层厚度，以及降低字线WL的读取电压(例如，达到I. 8或者甚至低达I. 5V的读取电压)。更具体地说，下述表格示出了图I所示的分栅式闪存单元的操作电压，其中，Vcc为电源电压(例如，Vcc=L 8V/1. 5V/3V等)，Vtwl为位线WL下的阈值电压，该阈值电压Vtwl介于O. 5-1. 2V之间，Vdp为编程时漏端电压，该编程电压Vdp介于O. 2-0. 6V之间。并且，其中Bitl表示分栅式闪存单元中的第一控制栅极CGl侧的子存储单元，Bit2表示分栅式闪存单元中的第二控制栅极CG2侧的子存储单元。擦除栅极EG表示第一擦除栅极EGl和第二擦除栅极EG2连接在一起形成。
权利要求
1.一种分栅式闪存单元，其特征在于包括布置在衬底中的源极和漏极，布置在衬底上的位于源极和漏极之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅和第一控制栅极，其中第一浮栅和第一控制栅极之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅和第二控制栅极，其中第二浮栅和第二控制栅极之间布置了介质层，并且第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层并排布置； 所述分栅式闪存单元还包括布置在第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第ニ控制栅极的叠层之间的位线区域；以及 布置在衬底上的处于源极上方的第一擦除栅极以及布置在衬底上的处于漏极上方的第二擦除栅极，并且第一擦除栅极与衬底之间布置了介质层，第二擦除栅极与衬底之间布置了介质层。
2.根据权利要求I所述的分栅式闪存单元，其特征在于，所述分栅式闪存单元的读取电压介于3V-1V之间。
3.根据权利要求I或2所述的分栅式闪存单元，其特征在干，字线区域下布置了氧化层，字线区域下的氧化层厚度介于10 A -100 A的范围。
4.根据权利要求I或2所述的分栅式闪存单元，其特征在于，源极和漏极的表面被金属化。
5.一种分栅式闪存装置，包括在两个垂直方向上排列成阵列的多个分栅式闪存单元，其中每个分栅式闪存单元包括布置在衬底中的源极和漏极，布置在衬底上的位于源极和漏极之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅和第ー控制栅极，其中第一浮栅和第一控制栅极之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅和第二控制栅极，其中第二浮栅和第二控制栅极之间布置了介质层，并且第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层并排布置； 所述分栅式闪存单元还包括布置在第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第ニ控制栅极的叠层之间的位线区域；以及 布置在衬底上的处于源极上方的第一擦除栅极以及布置在衬底上的处于漏极上方的第二擦除栅极，并且第一擦除栅极与衬底之间布置了介质层，第二擦除栅极与衬底之间布置了介质层。
6.根据权利要求5所述的分栅式闪存装置,其特征在于,在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一控制栅极、第二控制栅极、位线、第一擦除栅极和第二擦除栅极分别连接在一起；并且，在两个垂直方向的第二方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的源极连接在一起，同一排的所有分栅式闪存单元的漏极连接在一起。
7.根据权利要求5或6所述的分栅式闪存装置，其特征在于，在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一控制栅极和第二控制栅极相互连接。
8.根据权利要求5或6所述的分栅式闪存装置，其特征在于，在两个垂直方向的第一方向上，同一排的所有分栅式闪存单元的第一擦除栅极和第二擦除栅极相互连接。
9.根据权利要求5或6所述的分栅式闪存装置，其特征在于，所述分栅式闪存装置中的分栅式闪存单元的读取电压介于3V — IV之间。
10.根据权利要求5或6所述的分栅式闪存装置，其特征在于，分栅式闪存单元的字线区域下布置了氧化层，字线区域下的氧化层厚度介于10 A -100 A的范围。
全文摘要
本发明提供了一种分栅式闪存单元以及分栅式闪存装置。分栅式闪存单元包括源极和漏极，位于源极和漏极之间的分栅结构，所述分栅结构包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第一浮栅和第一控制栅极，其中第一浮栅和第一控制栅极之间布置了介质层，所述分栅结构还包括布置在衬底上的介质层上的层叠的第二浮栅和第二控制栅极，其中第二浮栅和第二控制栅极之间布置了介质层，并且第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层并排布置。位线区域布置在第一浮栅和第一控制栅极的叠层与第二浮栅和第二控制栅极的叠层之间。第一擦除栅极处于源极上方，第二擦除栅极处于漏极上方，第一擦除栅极和第二擦除栅极与衬底之间布置了介质层。
文档编号H01L27/115GK102693987SQ20121019128
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者顾靖 申请人:上海宏力半导体制造有限公司