[发明专利]高持久性非易失性存储单元

说明书

本发明涉及非易失性存储单元结构和相关方法。非易失性存储单元包括具有通过浮栅桥连接在一起的浮置栅极的彼此间隔开的两个晶体管。在操作过程中，非易失性存储器单元从第一晶体管编程和擦除并且从另一个第二晶体管读出。由于两个晶体管的浮置栅极连接在一起并且与其他的周围的层绝缘，存储的电荷可以受到第一晶体管的控制并且影响第二晶体管的阈值。

技术领域

本发明涉及高持久性非易失性存储单元。

背景技术

闪存是一种可电擦除和重新编程的非易失性电子计算机存储介质。为了存储信息，闪存包括可寻址的存储单元阵列；每个存储单元均包括具有设置在衬底上方且通过绝缘介电层与衬底分隔开的浮置栅极的晶体管。在正常使用过程中，当写入和擦除存储单元时，存在于绝缘介电层中的缺陷可以捕获电荷并且不可避免的降低绝缘效果。其他类型的损伤也可能降低绝缘介电层的有效性，从而降低浮置栅极在较长的一段时间内保持电荷的能力。每个闪存在它变得不可靠之前，仍可以维持有限量的退化(degradation)，这意味着它仍可以可以工作但是并不稳定。闪存单元在保持一致且可预测输出的同时，所能耐受的写入操作(例如，编程和擦除周期)的次数限定了它的持久性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种设置在衬底上方的非易失性存储单元，包括：第一有源区和第二有源区，由第一方向上的中心隔离区分隔开；第一外围隔离区和第二外围隔离区，设置在所述第一有源区和所述第二有源区的最外侧周围；所述中心隔离区以及所述第一外围隔离区和所述第二外围隔离区在所述第一有源区和所述第二有源区之上具有第一高度，从而在所述中心隔离区和所述第一外围隔离区之间形成第一凹槽，并且在所述中心隔离区和所述第二外围隔离区之间形成第二凹槽；第一浮置栅极和第二浮置栅极，分别设置在所述第一凹槽和所述第二凹槽中；以及浮栅桥，设置在所述中心隔离区上方，电连接所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极；其中，所述第一浮置栅极设置为邻接所述第一外围隔离区的第一侧壁并且所述第二浮置栅极设置为邻接所述第二外围隔离区的第二侧壁。

在上述非易失性存储单元中，所述浮栅桥在连接的所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极之上具有第二高度；并且所述浮栅桥沿着所述第一方向在所述中心隔离区的边缘上方横向延伸。

在上述非易失性存储单元中，所述第一高度介于约和约之间。

在上述非易失性存储单元中，所述隔离区是填充有绝缘材料的浅沟槽。

在上述非易失性存储单元中，所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极以及所述浮栅桥包括厚度为约350埃()的多晶硅层。

在上述非易失性存储单元中，还包括：设置在所述第一有源区处的第一晶体管和设置在所述第二有源区处的第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管均包括：源极区和漏极区，由在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上的沟道区间隔开；其中，对应于所述第一晶体管或所述第二晶体管的所述第一浮置栅极或所述第二浮置栅极设置在相应的所述沟道区的至少一部分上方，通过栅极电介质与所述沟道区绝缘；以及控制栅极，电容耦合至相应的所述第一浮置栅极或所述第二浮置栅极。

在上述非易失性存储单元中，所述非易失性存储单元从所述第一晶体管读出，并且从所述第二晶体管编程和擦除。

在上述非易失性存储单元中，所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极区在所述衬底中电连接。

在上述非易失性存储单元中，通过对所述第一晶体管的漏极区施加第一电压而对所述非易失性存储单元进行读出；并且通过对所述第二晶体管的源极区施加第一电流而对所述非易失性存储单元进行编程。

在上述非易失性存储单元中，所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极通过氧化物-氮化物-氧化物(ONO)介电层分别与相应的所述控制栅极绝缘。