氮化物非易失只读存储器.pdf

本发明公开了一种氮化物非易失只读存储器，包括：硅基底，在硅基底的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间的硅基底上表面等间距分布字线；相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极，所述字线自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层；以依次相邻的N个位线为一个位线组，相邻位线组之间设置隔离字线，所述隔离字线的宽度大于组内字线的宽度。本发明的氮化物非易失只读存储器中取消了浅沟槽隔离区，从而避免了浅沟槽隔离区可能带来的负面影响，提高了氮化物非易失只读存储器的成品率。

1.  一种氮化物非易失只读存储器，包括：硅基底，在硅基底的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间的硅基底上表面等间距分布字线；相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极，所述字线自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层；其特征在于，以依次相邻的N个位线为一个位线组，相邻位线组之间设置隔离字线，所述隔离字线的宽度大于组内字线的宽度，所述N为自然数。

2.  根据权利要求1所述的氮化物非易失只读存储器，其特征在于，所述位线组内相邻的字线之间的间距，以及隔离字线和与其相邻的字线之间的间距为50～70纳米。

3.  根据权利要求1所述的氮化物非易失只读存储器，其特征在于，所述同一位线组内的字线宽度为130～150纳米，相邻位线组之间的隔离字线宽度为330～350纳米。

4.  根据权利要求1、2或3所述的氮化物非易失只读存储器，其特征在于，所述N为34。

5.  一种氮化物非易失只读存储器，包括：硅基底，在硅基底的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间的硅基底上表面等间距分布字线；相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极，所述字线自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层；其特征在于，以依次相邻的N个位线为一个位线组，相邻位线组之间设置隔离字线，所述隔离字线与位线交界设置为高电平，所述N为自然数。

6.  根据权利要求5所述的氮化物非易失只读存储器，其特征在于，所述相邻位线组之间的隔离字线宽度等于位线组内的字线宽度。

氮化物非易失只读存储器
技术领域
本发明涉及半导体存储器技术领域，特别涉及氮化物非易失只读存储器。
背景技术
非易失只读存储装置，例如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)以及其它更高级的非易失存储装置已普遍应用于手机、笔记本电脑、掌上电脑、数码相机等领域。
氮化物非易失只读存储器(NROM)的主要特性在于其双比特存储单元，可在一个存储单元内存储两个不同的数据位，非常适合制造便携大容量存储器，例如嵌入式存储器。NROM存储单元的原理是在ONO(氧-氮-氧)栅极介电材料中的氮层中局部捕获电荷。
图1为现有技术中90纳米NROM存储单元的剖面结构示意图。硅基底101的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间硅基底101上表面等间距的分布着字线102，字线102可以由非晶硅或掺杂多晶硅构成。每个字线102的宽度为130～150纳米，相邻字线102之间的间距是50～70纳米。相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极。源极/漏极通过植入杂质的方式生成，所述杂质可以是N型掺杂物如磷离子或砷离子，还可以是P型掺杂物如硼离子。字线102自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层。每个位线与相邻字线的交界称为数据位(Edge Bit)103，每个数据位103用于记录一个比特。在90纳米NROM存储单元上，每34个位线分成一组，相邻组之间用浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)区107隔开，与STI区107相邻的位线称为边缘位线104，位于STI区的位线没有记录比特的作用，因此称为伪位线106，其它位线则称为非边缘位线105。
NROM存储数据的原理就是位线的两个数据位都可以处于高低两个不同的电平状态。但实际上每个电平状态并不是单一的电平值，而是电平值的一个阈值分布(Voltage Threshold，VT)如图2所示。在电压坐标上，从小到大依次是低电平的最小阈值(VTLL)、低电平的最大阈值(VTLH)、高电平的最小阈值(VTHL)和高电平的最大阈值(VTHH)。但如果高电平与低电平的差值过小，有可能出现VTLH和VTHL大小互换的情况。而STI区107就是为了避免这种情况出现而设计的。
但是STI区的存在，会带来如下问题：由于加工STI区的工艺方面的原因，STI区的上表面和硅基底101的上表面会存在高度差，这会造成边缘位线104与非边缘位线105的关键尺度(Critical Dimension)有所偏差，并会抬高边缘位线104的电平阈值。其次，STI区会明显抑制STI区附近的电子迁移率，这也会抬高边缘位线104的电平阈值。另外，STI区还会影响在硅基底中掺杂物的扩散方式，使得掺杂物分布变得不可预测。以上因素都会对成品率造成不良影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种氮化物非易失只读存储器(NROM)，在所述NROM中取消了STI区，从而提高了NROM的成品率。
本发明实施例提出一种氮化物非易失只读存储器，包括：硅基底，在硅基底的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间的硅基底上表面等间距分布字线；相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极，所述字线自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层；以依次相邻的N个位线为一个位线组，相邻位线组之间设置隔离字线，所述隔离字线的宽度大于组内字线的宽度，所述N为自然数。
所述位线组内相邻的字线之间的间距，以及隔离字线和与其相邻的字线之间的间距为50～70纳米。
较佳地，所述同一位线组内的字线宽度为130～150纳米，相邻位线组之间的隔离字线宽度为330～350纳米。
较佳地，所述N为34。
本发明实施例还提出一种氮化物非易失只读存储器，包括：硅基底，在硅基底的上表面嵌入等间距均匀分布的位线，位线之间的硅基底上表面等间距分布字线；相邻位线以及所述相邻位线之间所夹的字线组成MOS晶体管，所述相邻位线分别作为源极和漏极，所述字线自上而下包括多晶硅层、上氧化物层、氮化物层和下氧化物层，所述上氧化物层、氮化物层和下氧化物层作为MOS晶体管的栅极介质层；以依次相邻的N个位线为一个位线组，相邻位线组之间设置隔离字线，所述隔离字线与位线交界设置为高电平，所述N为自然数。
较佳地，所述相邻位线组之间的隔离字线宽度等于位线组内的字线宽度。
从以上技术方案可以看出，通过设置较宽的隔离字线宽度或将相邻位线组之间的隔离字线与位线交界设置为高电平，可以起到防止隔离字线两侧的边缘位线之间的表面电子泄漏的作用，从而替代了现有技术中浅沟槽隔离区的作用。并且由于本发明提出的氮化物非易失只读存储器不设置浅沟槽隔离区，避免了浅沟槽隔离区的负面影响，可以提高氮化物非易失只读存储器的成品率。
附图说明
图1为现有技术中90纳米NROM存储单元的剖面结构示意图。
图2为NROM位线的数据位的电平阈值分布图；
图3为本发明实施例的90纳米NROM存储单元的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
图3为本发明实施例的90纳米NROM存储单元的剖面结构示意图。其中，硅基底101、字线102、数据位103、边缘位线104、非边缘位线105均与图1所示的对应部分相同。只是每34个位线不再通过STI进行分隔，而是采用隔离字线(Isolation Word-line)306代替。隔离字线306与字线102的结构完全一样，只是宽度要比字线102的宽度大。隔离字线多晶硅306的宽度的取值范围如果太大，则会减少空间利用率。
较佳地，隔离字线306的宽度相当于现有的两个字线以及这两个字线之间的间隔的总宽度，即330～350纳米。隔离字线306与边缘位线104的交界称为隔离位307。由于隔离字线306的宽度足够大，可以有效防止隔离字线306两侧的边缘位线104之间的表面电子泄漏。
本发明的另一实施例可以将隔离字线306的宽度进一步缩小，可以将其范围设置为等于字线的关键尺寸。在这种情况下，虽然隔离字线306的宽度不足以防止边缘位线104之间的表面电子泄漏，可以将隔离位307始终置于高电平，相当于提高隔离字线306两侧的边缘位线104之间电子迁移的势垒，从而防止边缘位线104之间的电子泄漏。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。