[发明专利]一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法，FLASH开关单元包括制备于同一衬底上的编程/擦除MOS管T1以及多个信号传输MOS管T2_n，在衬底内的上部设有阱，编程/擦除MOS管T1的有源区、信号传输MOS管T2_n的有源区均位于阱内，并通过有源区隔离体隔离；开关单元结构的制备方法如下：提供所需的衬底；在衬底上表面设置隧道氧化层，在隧道氧化层上设置浮栅多晶层；设置ONO阻挡层、控制栅多晶层；设置侧墙；设置源区、漏区；设置ILD介质层以及金属层。本发明得到的多位扇出共栅型FLASH开关单元结构简单，兼容CMOS工艺，面积小，可通过控制一个编程/擦除MOS管的编程态/擦除态实现对多路信号的同时开启/关闭，适用于千万门级及以下规模的FPGA电路的工艺集成。

技术领域

本发明涉及微电子集成电路的技术领域，尤其是指一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法。

背景技术

目前，现场可编程逻辑门阵列技术飞速发展(Field Programmable Gate Array，FPGA)，与传统专用集成电路ASIC相比，具有设计周期简单、集成度高、并行度更大、现场可重编程等优势，在各领域应用广泛。FPGA按照其内部可编程开关结构的不同可分为反熔丝型FPGA、SRAM型FPGA、FLASH型FPGA。与SRAM和反熔丝相比，基于FLASH开关单元结构的FPGA其性能介于二者之间，而且其抗辐射FLASH型FPGA工艺技术是继反熔丝FPGA工艺技术的下一代主流技术，主要应用于是航天和航空领域，包括基于海、陆、空的军用系统、雷达、指挥与控制，以及导航系统，这主要得益于FLASH型FPGA电路的诸多优势，如非易失、可重构性、低功耗、高密度、上电即运行、高安全性、固件错误(firm-error)免疫性等。

由于开关单元组成的可编程逻辑器件在FPGA芯片中以阵列形式分布，占据大部分面积。因此，优化FLASH开关单元结构对FPGA芯片的集成度、性能和成本等具有重要作用。基于此情况，本发明提出以一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法，具有同时控制多路信号的传输，集成度高的优点。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提高FLASH型FPGA芯片可编程逻辑单元的普适性和灵活性，从而提供一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法。同时，本发明可应用于FPGA、CPLD和SOC电路，其结构工艺兼容于CMOS，步骤简单，安全可靠。

按照本发明申请提供的技术方案，所述一种多位扇出共栅型FLASH开关单元结构及其制备方法，所述FLASH开关单元包括制备于同一衬底上的编程/擦除MOS管T1以及多个信号传输MOS管T2_n，在所述衬底内的上部设有阱，编程/擦除MOS管T1的编程/擦除管有源区、信号传输MOS管T2_n的信号传输管有源区均位于阱内，并通过阱内的有源区隔离体隔离；

在编程/擦除管有源区内设有编程/擦除管漏区以及源区，在信号传输管有源区内设有信号传输管漏区以及源区；

在编程/擦除管有源区以及信号传输管有源区上均设置隧道氧化层，在所述隧道氧化层上设有浮栅多晶层，浮栅多晶层覆盖在隧道氧化层以及有源区隔离体上，在所述浮栅多晶层上设有ONO阻挡层，在所述ONO阻挡层上设有控制栅多晶层；编程/擦除管漏区、编程/擦除管源区分别位于控制栅多晶层的两侧，信号传输管漏区、信号传输管源区分别位于控制栅多晶层的两侧；

在所述控制栅多晶层的外侧设有侧墙，所述侧墙支撑于隧道氧化层上，且侧墙覆盖浮栅多晶层、ONO阻挡层以及控制栅多晶层的外侧壁；

在阱上方设有ILD介质层，所述ILD介质层压盖在控制栅多晶层、侧墙以及阱上，在所述ILD介质层上设有金属层，所述金属层包括编程/擦除管金属体以及信号传输管金属体，所述编程/擦除管金属体包括与编程/擦除管漏区欧姆接触的编程/擦除管漏极金属以及与编程/擦除管源区欧姆接触的编程/擦除管源极金属，所述信号传输管金属体包括与信号传输管漏区欧姆接触的信号传输管漏极金属以及与信号传输管源区欧姆接触的信号传输管源极金属。