[发明专利]具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构

权利要求书

1.一种具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，该结构包括选择晶体管和存储器晶体管，且该选择晶体管和该存储器晶体管共用衬底区域和源漏掺杂区，同时存储器晶体管具有堆栈结构，信息存储在栅极区域下面的电荷存储层中。

2.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，该选择晶体管和该存储器晶体管共用的衬底区域是由高迁移率衬底材料、低禁带宽度材料或III-V族材料构成的双层结构或者多层结构，该衬底的形成采用外延生长、化学气相淀积或者采用注入的方式。

3.根据权利要求2所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，所述高迁移率材料位于所述低禁带宽度材料的上方，更靠近界面；所述双层结构是应力硅和锗硅双层结构，或者是应力硅和锗双层结构，所述注入是锗离子注入生成锗硅层。

4.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，所述存储器晶体管的堆栈结构由隧穿层、存储层和阻塞层构成，其中，隧穿层和阻塞层采用高禁带宽度介质材料，存储层采用高缺陷密度窄禁带宽度的介质材料、深导带能级的材料或者深导带能级的材料与高缺陷密度材料的复合双层或者多层结构。

5.根据权利要求4所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，所述高禁带宽度介质材料是SiO₂或Al₂O₃，所述高缺陷密度窄禁带宽度的介质材料是Si₃N₄或HfO₂，所述深导带能级的材料是硅纳米晶体或金属纳米晶体，所述深导带能级的材料与高缺陷密度材料的复合双层或者多层结构是硅纳米晶体/Si₃N₄复合结构。

6.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，该选择晶体管和该存储器晶体管采用多晶硅材料或者金属硅化物作为栅电极，该选择晶体管和该存储器晶体管的源区和漏区采用n掺杂形成。

7.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，所述栅极区域的制造方法包括：

先形成选择晶体管栅氧化层和选择晶体管栅电极的淀积和光刻定义，然后淀积存储器晶体管的栅堆栈材料和存储器晶体管的栅电极材料，完成存储器晶体管的光刻定义，最后形成整个存储单元的源漏定义和金属连线。

8.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，该结构具有多个存储单元，该多个存储单元采用传统的沟道热电子注入方式、源边热电子注入方式、完成器件的编程操作，此时电子将从衬底进入到存储栅极下方的存储层中，在这个过程中，衬底采用负电压偏置用于增大二次碰撞电离。

9.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，该结构具有多个存储单元，该多个存储单元采用FN栅擦除操作使得存储电子从存储层隧穿进入存储器晶体管的控制栅极，或者采用带带隧穿热空穴注入方式使得热空穴从衬底进入存储层完成与电子的复合，从而实现擦除操作。

10.根据权利要求1所述的具有高速低压操作的高可靠分裂栅非挥发性存储器结构，其特征在于，在该结构中，信息的读取操作是通过反向读操作完成的，靠近存储栅极的漏区加低电压，而远离存储栅极的源区加高电压。