一種閃存器件及其編程方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路及其制造領(lǐng)域，尤其涉及一種閃存器件及其編程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體存儲裝置中，閃存(flash memory)是一種非易失性(non-volatile)存儲器，且屬于可擦除可編程只讀存儲器(erasable programmable read-on I ymemory,EPROM)。一般而言，閃存具有兩個柵極(一浮置柵極與一控制柵極)，其中浮置柵極用以存儲電荷，控制柵極則用以控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出。浮置柵極的位置在控制柵極之下，由于與外部電路并沒有連接，是處于浮置狀態(tài)。閃存的優(yōu)點(diǎn)是其可針對整個存儲器區(qū)塊進(jìn)行擦除，且擦除速度快，約只需I至2秒。一般而言，閃存為分柵結(jié)構(gòu)或堆疊柵結(jié)構(gòu)或兩種結(jié)構(gòu)的組合。分柵式閃存由于其特殊的結(jié)構(gòu)，相比堆疊柵閃存在編程和擦除的時候都體現(xiàn)出其獨(dú)特的性能優(yōu)勢，近年來，分柵式閃存已廣泛運(yùn)用在各種電子消費(fèi)性產(chǎn)品上。
[0003]在集成電路芯片上制作高密度的半導(dǎo)體元件時，必須考慮如何縮小每一個存儲單元(memory cell)的大小與電力消耗，以使其操作速度加快。然而現(xiàn)有的閃存在邁向更高存儲密度的時候，由于受到編程電壓的限制，通過縮小器件尺寸來提高存儲密度將會面臨很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的閃存在邁向更高存儲密度的時候，由于受到結(jié)構(gòu)的限制，實(shí)現(xiàn)器件的編程電壓進(jìn)一步減小將會面臨著很大的挑戰(zhàn)。
[0004]公開號為US5300803 A的美國專利公開了一種編譯機(jī)制為SSI (Source SideInject1n)的非揮發(fā)存儲器結(jié)構(gòu)，該專利解決了浮柵閃存器件的低效率注入和高功耗的問題。該專利的【背景技術(shù)】介紹了傳統(tǒng)的浮柵閃存器件，為保證高的溝道熱電子產(chǎn)生率及高的熱電子注入效率，在漏端和柵極施加高電壓，電子從源極流向漏極并在漏極附近高電場作用下加速產(chǎn)生熱電子，部分熱電子穿過浮柵下面的氧化層進(jìn)入浮柵，完成編程操作。但這種傳統(tǒng)的浮柵閃存器件帶來了溝道熱電子注入效率的低下以及電流功耗大的問題，為解決該問題，該專利提出了一種分列柵閃存器件，左邊的柵極為控制柵，右側(cè)的柵極為浮柵，浮柵和控制柵在空間上錯開排列，其中，浮柵施加高電壓，控制柵施加低電壓，漏端施加高電壓。由于減小了控制柵電壓，導(dǎo)致感應(yīng)的反型電荷數(shù)目較少，縮短了電子加速的路程，減少了熱電子的數(shù)目，使得編程電流減少，同時增加了注入浮柵的電子，因此，提高了溝道熱電子注入效率，并且使電流功耗降低。
[0005]但上述專利中的技術(shù)方案存在另外一問題:由于漏端所施加的電壓比較高，導(dǎo)致漏端延伸到襯底的耗盡層寬度比較大，源端與耗盡區(qū)很容易在高電壓的情況下接觸到一起，導(dǎo)致器件穿通和失效，即產(chǎn)生溝道穿通效應(yīng)(Channel punchthrough effect)，是源端與漏端的耗盡區(qū)相連通的一種現(xiàn)象，這種缺陷往往限制閃存器件在工藝上進(jìn)行技術(shù)節(jié)點(diǎn)的升級和關(guān)鍵尺寸的縮小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供了一種閃存器件及其編程方法，可以有效的避免出現(xiàn)溝道穿通的缺陷，縮小閃存器件的關(guān)鍵尺寸，提高了閃存器件的可靠性。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種閃存器件，包括:
[0008]襯底，其為呈圓柱體結(jié)構(gòu)，所述襯底包括中間部分以及位于中間部分兩側(cè)的兩個端部，所述端部分別為源端和漏端；
[0009]柵極，包覆于所述襯底的中間部分，所述柵極與所述襯底之間設(shè)有第一絕緣層；其中，所述柵極包括并列的控制柵以及浮柵，所述控制柵與所述浮柵之間形成有第二絕緣層；
[0010]接觸線，分別從兩個端部弓I出，用于施加襯底電壓。
[0011]優(yōu)選的，所述第一絕緣層的材質(zhì)為二氧化硅，厚度為2nm?3nm ;所述第二絕緣層的材質(zhì)為二氧化娃，長度為2.5nm?3.5nm。
[0012]優(yōu)選的，所述浮柵的材質(zhì)為多晶娃，其高度為60?80nm，長度為30?50nmo
[0013]優(yōu)選的，所述控制柵的材質(zhì)為多晶娃，其高度為80?95nm，長度為5?15nm。
[0014]優(yōu)選的，所述接觸線的材質(zhì)為鎢。
[0015]本發(fā)明還提供一種閃存器件的編程方法，對上述所述的閃存器件進(jìn)行編程操作時，所述控制柵施加的電壓值與所述閃存器件的閾值電壓值相等，所述浮柵施加的電壓值大于所述閃存器件的閾值電壓值，所述漏端施加電壓范圍為3V?4V，所述襯底施加電壓范圍為5V?6Vo
[0016]優(yōu)選的，所述控制柵施加的電壓值與所述閃存器件的閾值電壓值相等，所述浮柵施加的電壓值為所述閃存器件的閾值電壓值的兩倍，所述漏端施加電壓為4V，所述襯底施加電壓為5V。
[0017]優(yōu)選的，所述源端施加OV電壓。
[0018]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的閃存器件中，采用了圓柱狀的襯底結(jié)構(gòu)，將柵極包覆于其上，端部通過接觸線引出，用于施加襯底電壓。相比現(xiàn)有技術(shù)，使用圓柱狀結(jié)構(gòu)能夠使得控制柵和浮柵的電壓能夠更好地控制溝道，降低源漏耗盡區(qū)展寬占有的總的耗盡區(qū)尺寸的百分比，抑制短溝道效應(yīng)，抵抗閾值電壓漂移，減少閃存的讀出錯誤。本發(fā)明閃存器件的編程方法利用背柵偏壓協(xié)助的熱電子產(chǎn)生機(jī)制，能夠使漏端加上較低的電壓，有效縮短分列柵浮柵閃存的關(guān)鍵尺寸，增加了閃存陣列的單元密度，即增加了閃存的存儲容量和密度；本發(fā)明通過施加偏壓來協(xié)助熱電子的運(yùn)動，提供足夠的越過氧化層的能量來完成編譯，提高閃存的編譯效率，降低編譯電流功耗。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明閃存器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明閃存器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。
[0022]上述及其它技術(shù)特征和有益效果