[发明专利]用于单栅极非易失性存储器的结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及用于具有电容器阱掺杂设计的单栅极非易失性存储器的结构及方法。

背景技术

在深亚微米集成电路技术中，非易失性存储器器件由于具有各种优点已逐渐成为普及的存储单元。特别是，当关掉电源时，保存在非易失性存储器器件中的数据不会丢失。非易失性存储器器件的一个具体实例包括单浮置栅极以保留与所保存数据相关的电荷。当实施互补金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOSFET)技术时，单浮置栅极NVM设计成包括位于p型阱中的场效应晶体管和位于n型阱中的电容器。然而，电容器具有低耦合效率，且占用了较大的电路面积，从而导致了大的存储器元件尺寸和低的元件-密度。因此，为了解决上述问题需要一种单栅极非易失性存储器器件结构及其制造方法。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种非易失性存储器(NVM)器件，包括：

半导体衬底，具有第一区和第二区，所述第二区接近所述第一区；

数据存储结构，形成在所述第一区内并被设计成可通过操作保留电荷，其中所述数据存储结构包括：

具有第一类型掺杂剂的第一掺杂阱，被设置在所述半导体衬底中，

第一栅极介电部件，被设置在所述第一掺杂阱上，以及

第一栅电极，被设置在所述第一栅极介电部件上并被配置成是浮置的；以及

电容器，形成在所述第二区内，并与所述数据存储结构耦合以用于数据操作，其中，所述电容器包括：

具有第一类型掺杂剂的第二掺杂阱，被设置在所述半导体衬底中，

第二栅极介电部件，被设置在所述第二掺杂阱上，以及

第二栅电极，被设置在所述第二栅极介电部件上并连接至所述第一栅电极。

在一可选实施例中，所述第一掺杂阱与所述第二掺杂阱通过隔离部件隔离。

在一可选实施例中，所述隔离部件包括介电部件，所述介电部件形成在所述半导体衬底中并介于所述第一掺杂阱和所述第二掺杂阱之间。

在一可选实施例中，所述隔离部件包括具有与所述第一类型掺杂剂相反的第二类型掺杂剂的掺杂部件，其中，所述掺杂部件形成在所述半导体衬底中，并介于所述第一掺杂阱和所述第二掺杂阱之间。

在一可选实施例中，NVM器件进一步包括具有与所述第一类型掺杂剂相反的第二类型掺杂剂的第三掺杂阱，其中，所述第三掺杂阱被设置在所述第二区内的所述半导体衬底中，并位于所述第二掺杂阱的下面。

在一可选实施例中，所述第三掺杂阱在所述第一掺杂阱和所述第二掺杂阱之间延伸，并将所述第一掺杂阱与所述第二掺杂阱分开。

在一可选实施例中，NVM器件进一步包括重掺杂部件，所述重掺杂部件接触所述第二掺杂阱并被设计成作为拾取器电极以用于电压偏置。

在一可选实施例中，所述数据存储结构进一步包括具有与所述第一类型掺杂剂相反的第二类型掺杂剂的源极和漏极部件，其中，所述源极和漏极部件形成在所述第一掺杂阱中，并被设置在所述第一栅电极的两侧上。

在一可选实施例的NVM器件中，所述第一类型掺杂剂是p型掺杂剂；所述第二类型掺杂剂是n型掺杂剂；以及所述数据存储结构包括n型场效应晶体管。

在一可选实施例的NVM器件中，所述第一类型掺杂剂是n型掺杂剂；所述第二类型掺杂剂是p型掺杂剂；以及所述数据存储结构包括p型场效应晶体管。

在一可选实施例中，所述第一掺杂阱直接接触所述第一栅极介电部件；以及所述第二掺杂阱直接接触所述第二栅极介电部件。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种非易失性存储器(NVM)器件，包括：

半导体衬底，具有第一区和第二区，所述第二区接近所述第一区；

数据存储结构，形成在所述第一区内并被设计成可通过操作保留电荷；以及

电容器，形成在所述第二区内，并与所述数据存储结构耦合，其中，所述电容器包括：

具有第一类型掺杂剂的第一掺杂阱，形成在所述半导体衬底中；

具有与所述第一类型掺杂剂相反的第二类型掺杂剂的第二掺杂阱，形成在所述半导体衬底中，其中，所述第二掺杂阱位于所述第一掺杂阱上，并直接接触所述第一掺杂阱；

第一栅极介电部件，位于所述第二掺杂阱上；以及

第一栅电极，被设置在所述第一栅极介电部件上。