[发明专利]一种嵌入式非易失性闪存存储器结构和制造方法及应用

说明书

本发明属于闪存存储器技术领域，公开了一种嵌入式非易失性闪存存储器结构和制造方法及应用，嵌入式非易失性闪存存储器制造方法包括：清洗标准P型硅晶圆片；制造隧穿层；制造存储层；制造隔绝层；制造门级层；形成门级图案；形成源/漏级。本发明解决门级漏电问题，提高了隔绝层的效率，使得在门级加正电压的情况下，电荷存储层的电子穿过隔绝层的机率降低。存储器表现为错误率减少，使用寿命增加。本发明提高了闪存存储器的存储效率，使用金属微晶体代替了传统的氮化硅作为存储层；本发明提高了闪存存储的可靠性，存储层为离散结构的金属微晶体代替了传统的连续结构的氮化硅层，使得漏电对存储器性能的破坏性减少。

技术领域

本发明属于闪存存储器技术领域，尤其涉及一种嵌入式非易失性闪存存储器结构和制造方法。

背景技术

目前：非易失性存储器是一种无需电源即可存储数据的存储器，也就是说如果电源中断，非易失性存储器的数据不会丢失。闪存存储器是一种常见的非易失性存储器，广泛用于消费设备、企业系统和工业应用中的存储和数据传输。闪存存储器由EEPROM(电可擦可编程只读存储器electronically erasable programmable read-only memory)发展而来，比非闪存存储的EEPROM具有显著的速度优势，但不如静态RAM或ROM等易失性存储器快。大多数闪存存储器而言，除非减少新写入的次数，否则反复写入的过程最终会磨损并损坏闪存存储器，造成信息读取的有效性降低。多数闪存在完成至少10000次重写之前不会磨损；尽管闪存存储器比传统硬盘存储器更耐用，但它的使用寿命并非无限。它最终会在跨晶体管施加高电压时退化；通常，1TB容量以上的的闪存往往会出现性能问题。这也是闪存无法取代固态硬盘存储器的主要原因，使其不适合用作主存储。

现有的传统闪存存储器结构以硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅的SONOS为主，传统闪存存储器的工作原理如下，要写入“1”时，门级加上正电压，电子会从硅衬底通过电子隧穿层进氮化硅电荷存储层并存储与此，闪存存储器呈现高电位，逻辑表现为“1”；当要写入“1”时，门级加上负电压，电子会氮化硅电荷存储层通过电子隧穿层进入硅衬底，闪存存储器呈现低电位，逻辑表现为“0”。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)存储能力有限：以氮化硅作为存储层来存储电子，抓取电子的能力有限，这会导致闪存存储器的可靠性和寿命受到影响；氮化硅存储层的单位体积可以存储的电荷能力有限，这直接影响了集成存储器的容量。

(2)漏电：当门级加电压时，氮化硅内的电子会有一定记录通过上层厚二氧化硅隔离层的二氧化硅以FN隧穿的方式逃逸进去门级电极。

(3)可靠性：当读写次数经过一定次数，底层隧穿二氧化硅层质量会恶化并出现缺陷，一旦缺陷足够多积累出现一条链接氮化硅电荷存储层和底层是p型硅衬底的渗透路径,所有存储在氮化硅内的电子将会流失到衬底，存储器存储的所有信息将不复存在。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种嵌入式非易失性闪存存储器结构和制造方法。

本发明是这样实现的，一种嵌入式非易失性闪存存储器结构，所述嵌入式非易失性闪存存储器结构从下往上依次是P型硅晶原片衬底，隧穿层、存储层、隔绝层、门级层、触点，并且两侧有源/漏级。

进一步，所述P型硅晶原片衬底的作用是提供存储器基本的半导体结构；

所述隧穿层的作用是在写入存储器的时候电荷通过隧穿作用进入或者排除存储层，在不进行写入动作的时候保持电荷在存储层不泄露；

所述隔绝层的作用是隔绝任何电荷进入门级的通道；

所述门级的作用是连接外部电压，从而写入和读取的动作；

所述源/漏极的作用是在读取存储器的时候提供载流子通道的两极。