專利名稱：具有擴(kuò)散阻擋結(jié)構(gòu)的柵極二極管非易失性存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電可編程可擦除非易失性存儲器(EEPROM)，更進(jìn)一步 而言，涉及電荷儲存存儲器的偏壓安排(bias arrangement),其可以 高靈敏度地讀取存儲單元的電荷儲存結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容。
背景技術(shù)：
俗稱EEPR0M、閃速存儲器等電荷儲存結(jié)構(gòu)的電可編程可擦除非 易失性存儲技術(shù)已廣為使用。EEPR0M與閃速存儲器采用一定數(shù)量的 存儲單元結(jié)構(gòu)。隨著集成電路尺寸日漸縮小，使用電荷捕捉電介質(zhì)層 為基礎(chǔ)的存儲單元結(jié)構(gòu)就變得日益重要，因其具有可微縮以及制作簡 易等優(yōu)勢。業(yè)界已采用多種電荷捕捉電介質(zhì)層的存儲單元結(jié)構(gòu)，諸如 PHINES、、 S0N0S等。這些存儲單元結(jié)構(gòu)利用氮化硅等電荷捕捉電介 質(zhì)層捕捉電荷，以儲存數(shù)據(jù)。若是電荷捕捉層捕捉到足夠的凈負(fù)電荷， 存儲單元的臨界電壓即會增加。從電荷捕捉層中移除負(fù)電荷或者增加 正電荷，均可降低存儲單元的臨界電壓。公知存儲單元結(jié)構(gòu)利用晶體管結(jié)構(gòu)，其具有源極、漏極、與柵極。 然而，普通晶體管結(jié)構(gòu)具有源極與漏極擴(kuò)散區(qū)域，其利用自^1"準(zhǔn)柵側(cè) 向分離(laterally s印arated)。該側(cè)向分離的結(jié)構(gòu)，是無法進(jìn)一步 降低非易失性存儲器尺寸的原因之一。因此，非易失性存儲單元必須研發(fā)新技術(shù)，以降低尺寸，并且具 有更高的讀取靈敏度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一為儲存數(shù)據(jù)的非易失性存儲元件集成電路，其 多種實(shí)施例包括電荷儲存結(jié)構(gòu)、 一或多個儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)、以及二極 管結(jié)構(gòu)。電荷儲存結(jié)構(gòu)具有電荷儲存狀態(tài)，可代表數(shù)據(jù)。在多種實(shí)施例中，電荷儲存結(jié)構(gòu)包括下列任何一者浮動?xùn)艠O材料、電荷捕捉材 料、以及納米晶體材料。在多種實(shí)施例中，各電荷儲存狀態(tài)儲存一個 或多個位。就儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)而言，至少有一部分位于電荷儲存結(jié)構(gòu) 與二極管結(jié)構(gòu)之間，而亦至少有一部分位于電荷儲存結(jié)構(gòu)與柵極電壓 源之間。二極管結(jié)構(gòu)具有第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)，其由擴(kuò)散阻擋結(jié)分隔。 第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)均至少部分與一或多個儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)相連接。二極管結(jié)構(gòu)具有交會結(jié)構(gòu)(cross section)截面，其中該第二節(jié)點(diǎn) 具有通過絕緣電介質(zhì)層與多個相鄰元件隔絕的相對面。在多個實(shí)施例 中，二極管結(jié)構(gòu)為肖特基二極管，或pn二極管。二極管至少為單晶、 多晶、或非晶之一。在某些實(shí)施例中，第二節(jié)點(diǎn)通過各個相鄰元件的第二節(jié)點(diǎn)，連接 至相鄰元件。在某些實(shí)施例中，第二節(jié)點(diǎn)連接至單獨(dú)的位線，而非連 接至相鄰元件所連接的位線。在不同實(shí)施例中，二極管的擴(kuò)散阻擋結(jié)包括氧化物、氮化物、 或氮氧化物。在多種實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋結(jié)的厚度不高于20埃 (angstroms)，或者鄰接一或多個電荷儲存結(jié)構(gòu)的至少部分的擴(kuò)散阻 擋結(jié)厚度不高于20埃。在某些實(shí)施例中，反向偏壓產(chǎn)生流經(jīng)該二極管結(jié)構(gòu)的讀取電流， 其可決定電荷儲存結(jié)構(gòu)中的電荷儲存狀態(tài)。某些實(shí)施例中包括邏輯， 可施加偏壓安排以決定電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷狀態(tài)，并測量讀取電流， 以決定電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀態(tài)。在某些實(shí)施例中，讀取電流為 能帶間電流。本發(fā)明的另一目的是提供一種制作非易失性存儲元件集成電路 以儲存數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟-提供電荷儲存結(jié)構(gòu)，其具有電荷儲存狀態(tài)以代表數(shù)據(jù)；提供電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其至少部分位于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與二 極管結(jié)構(gòu)之間，也至少部分位于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與柵極電壓源之間。形成具有第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)的該二極管結(jié)構(gòu)，其由擴(kuò)散阻擋結(jié) 所分隔，該第一節(jié)點(diǎn)與該第二節(jié)點(diǎn)至少部分與該一或多個電荷儲存電 介質(zhì)結(jié)構(gòu)連接，同時二極管結(jié)構(gòu)具有交會結(jié)構(gòu)(cross section)截面，在其中該第二節(jié)點(diǎn)具有通過絕緣電介質(zhì)層與多個相鄰元件隔絕的 相對面。另有多種實(shí)施例，也可制作上述的元件的多種實(shí)施例。 某些實(shí)施例更進(jìn)一步包括以下步驟提供邏輯，其可施加偏壓安排以決定電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀 態(tài)，且可測量流經(jīng)二極管結(jié)構(gòu)的反向偏壓電流，以決定電荷儲存結(jié)構(gòu) 的電荷儲存狀態(tài)。


為了更全面了解本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)，這里將具體實(shí)施方式
與相對 應(yīng)的

如下-圖1是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖；圖2A、圖2B、圖2C為簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意 圖，顯示利用不同材料所制作的多種電荷儲存結(jié)構(gòu)；圖3A、圖3B、圖3C、圖3D是簡化的柵極二極管非易失性存儲 單元示意圖，顯示二極管結(jié)構(gòu)的多種實(shí)施例，例如pn二極管與肖特 基二極管；圖4A與圖4B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元的示意圖， 顯示具有同質(zhì)結(jié)的pn 二極管；圖5是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯示具有異 質(zhì)結(jié)的pn二極管；圖6A與圖6B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯 示進(jìn)行電子隧穿注入的情形；圖7A與圖7B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯 示單元中進(jìn)行能帶間熱電子注入的情形；圖8A與圖8B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯示單^;中進(jìn)行空穴隧穿注入的情形；圖9A與圖9B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯 示單元中進(jìn)行能帶間熱空穴注入的情形；圖IOA與圖10B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖，顯示單元中進(jìn)行能帶間感測的情形，其中具有不同數(shù)量的凈正電荷或凈負(fù)電荷，表征電荷儲存結(jié)構(gòu)；圖11A與圖11B是簡化的柵極二極管非易失性存儲單元示意圖， 顯示單元中進(jìn)行能帶間感測的情形，其中具有不同數(shù)量的凈正電荷或 凈負(fù)電荷，其表征電荷儲存結(jié)構(gòu)，但其二極管節(jié)點(diǎn)的安排不同于圖 IOA與圖10B;圖12A與圖12B分別顯示具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)以及不具有內(nèi)連接 第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖；圖13A與圖13B顯示具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)列的柵極二極管非易失性存儲單元陣列，進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖；圖14A與圖14B為不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)列的柵極二極管非易失性存儲單元陣列，進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖；圖15A與圖15B為具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)列的柵極二極管非易失性 存儲單元陣列，進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖，其中二極管結(jié)構(gòu)的摻 雜安排不同于圖13A、圖13B、圖14A、與圖14B;圖16A與圖16B顯示不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)列的柵極二極管非易失性存儲單元陣列，進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖，其中二極管結(jié)構(gòu) 的摻雜安排不同于圖13A、圖13B、圖14A、與圖14B;圖17A、圖17B、圖17C為不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二 極管非易失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行電子隧穿注入的簡化示意 圖；圖18A、圖18B、圖18C為不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二 極管非易失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行能帶間熱空穴注入的簡化 示意圖；圖19A、圖19B、圖19C為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的 剖面圖，其中不同陣列之間，字線、第一節(jié)點(diǎn)列、與第二節(jié)點(diǎn)列具有 不同的內(nèi)連接；圖20是具有柵極二極管非易失性存儲單元陣列與控制電路的集 成電路簡化示意圖；圖21A、圖21B、圖21C、圖21D、圖21E、圖21F、圖21G、圖21H顯示柵極二極管非易失性存儲陣列的一種制作流程圖范例；圖22A與圖22B顯示不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極管非 易失性存儲單元，在其中特定單元上進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖；圖23A、圖23B、圖23C、圖23D、圖23E、圖23F、圖23G、圖 23H顯示柵極二極管非易失性存儲陣列的一種制作流程圖范例；圖24為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的透視圖，其為以圖 23A、圖23B、圖23C、圖23D、圖23E、圖23F、圖23G與圖23H的 制作流程所制作；圖25為類似圖1的柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖， 但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到該二極管結(jié)構(gòu)中；圖26A、圖26B、與圖26C為類似于圖2A、圖2B、與圖2C的柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖，其顯示不同材料所制作的多 種電荷儲存結(jié)構(gòu)，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管結(jié)構(gòu)中；圖27A、圖27B、圖27C與圖27D為類似于圖3A、圖3B、圖3C 與圖3D的柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖，其顯示多種二 極管結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，例如pn二極管與肖特基二極管，但其中增加擴(kuò) 散阻擋結(jié)到該二極管結(jié)構(gòu)中；圖28A、圖28B為類似圖3A、圖3B、圖3C、與圖3D的柵極二極 管非易失性存儲單元簡化示意圖，其顯示具有同質(zhì)結(jié)的pn 二極管實(shí) 施例，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到該二極管結(jié)構(gòu)中；圖29類似于圖5的柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖， 其顯示具有異質(zhì)結(jié)的pn 二極管實(shí)施例，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到該 二極管結(jié)構(gòu)中；圖30A、圖30B、圖30C、圖30D、圖30E、與圖30F圖為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的另一制作流程實(shí)施例；圖31A、圖31B、圖31C、圖31D、圖31E、圖31F、圖31G、圖 31H、與311為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的制作流程實(shí)施例, 其中二極管結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)散阻擋結(jié)；圖32為柵極存儲器非易失性存儲陣列的透視圖，其二極管結(jié)構(gòu) 中具有擴(kuò)散阻擋結(jié)，而該結(jié)的制作利用圖31A、圖31B、圖31C、圖31D、圖31E、圖31F、圖31G、與圖31H的流程；圖33A與圖33B類似于圖6A與圖6B，為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行電子隧穿注入的簡化示意圖，但增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管 結(jié)構(gòu)中；圖34A與圖34B類似于圖7A與圖7B，為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行能帶間熱電子注入的簡化示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié) 到二極管結(jié)構(gòu)中；圖35A與圖35B類似于圖8A與圖8B，為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行空穴隧穿注入的簡化示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二 極管結(jié)構(gòu)中；圖36A與圖36B類似于圖9A與圖9B,為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行能帶間熱空穴注入的簡化示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié) 到二極管結(jié)構(gòu)中；圖37A與圖37B類似于圖IOA與圖IOB，為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行能帶間熱空穴注入的簡化示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋 結(jié)到二極管結(jié)構(gòu)中；圖38A與圖38B類似于圖IIA與圖IIB，為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖，其具有不同總量的凈正電荷 或凈負(fù)電荷，表征電荷儲存結(jié)構(gòu)，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管結(jié) 構(gòu)中，同時二極管節(jié)點(diǎn)安排不同于圖37A與圖37B;圖39A與圖39B類似于圖12A與圖12B，為相鄰柵極二極管非易 失性存儲單元的簡化示意圖，其分別代表具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)以及不 具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管結(jié)構(gòu) 中；圖40A與圖40B類似于圖17A與圖17B，為相鄰柵極二極管非易 失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行電子隧穿注入的簡化示意圖，其不 具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)，但增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管結(jié)構(gòu)中；圖41A、圖41B與圖41C類似于圖18A、圖18B與圖18C，為相鄰柵極二極管非易失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行能帶間熱空穴注 入的簡化示意圖，其中相鄰柵極二極管非易失性存儲單元不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)；圖42A與圖42B類似于圖22A與圖22B，為相鄰柵極二極管非易 失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖，其不具 有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)，但增加擴(kuò)散阻擋結(jié)到二極管結(jié)構(gòu)中；圖43A與圖43B為比較具有擴(kuò)散阻擋結(jié)與不具有擴(kuò)散阻擋結(jié)的二 極管結(jié)構(gòu)摻雜安排的曲線圖；圖44A與圖44B為比較具有擴(kuò)散阻擋結(jié)與不具有擴(kuò)散阻擋結(jié)的二極管結(jié)構(gòu)在不同熱預(yù)算條件下的摻雜安排的曲線圖。
具體實(shí)施方式
圖1為柵極二極管非易失性存儲單元的簡化示意圖，節(jié)點(diǎn)102與 104通過結(jié)分隔形成二極管。電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組合106 實(shí)質(zhì)圍繞第一節(jié)點(diǎn)102。電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)組合106也部分 連接到第二二極管節(jié)點(diǎn)104。在此剖面圖中，第二二極管節(jié)點(diǎn)104兩 邊的電介質(zhì)層IIO，將第二二極管節(jié)點(diǎn)104與鄰近元件隔絕，例如其 他柵極二極管非易失性存儲單元。圖25為類似于圖1的簡化柵極二極管非易失性存儲單元，但其 中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)2501到二極管結(jié)構(gòu)中。圖2A、圖2B、圖2C均為柵極二極管非易失性存儲單元的簡化示 意圖，其顯示采用不同材料的電荷儲存結(jié)構(gòu)。圖2A中，電荷捕捉材 料結(jié)構(gòu)202區(qū)域性儲存電荷，其將正電荷儲存于二極管結(jié)的電荷捕捉 材料附近。氧化結(jié)構(gòu)位于電荷捕捉材料結(jié)構(gòu)202與柵極結(jié)構(gòu)之間，同 時位于電荷捕捉材料結(jié)構(gòu)202與二極管結(jié)構(gòu)之間。電荷捕捉材料結(jié)構(gòu) 202與柵極結(jié)構(gòu)之間的電介質(zhì)材料代表材質(zhì)包括二氧化硅與氮氧化 硅，其厚度約為5-10納米，或可采用其他類似高介電常數(shù)材料，例 如A1203。電荷捕捉材料結(jié)構(gòu)202與二極管結(jié)構(gòu)間電介質(zhì)材料的代表 物質(zhì)包括二氧化硅與氮氧化硅，其厚度約為2-10納米，亦可采用其 他類似高介電常數(shù)材料。電荷儲存結(jié)構(gòu)的代表物質(zhì)，包括氮化硅，其厚度約為3-9納米，亦可釆用其他類似高介電常數(shù)材料，包括Al203、 Hf02等金屬氧化物。某些實(shí)施例中，柵極包括一種材料，其功函數(shù)大于N型硅的內(nèi)部 功函數(shù)，或大于.4.1 eV，優(yōu)選實(shí)施例中大于4.25 eV，或包括大于5 eV的例子。代表性的柵極材料包括p型多晶硅、TiN、 Pt、以及其他 高功函數(shù)的金屬與材料。其他具有相對高功函數(shù)的材料亦可作為本技 術(shù)的實(shí)施例，包括但不限于Ru、 Ir、 Ni、與Co等金屬，亦包括但不 限于Ru-Ti、 Ni-Ti、金屬氮化物、Ru02、與金屬氧化物等材料。較之 典型n型多晶硅柵極，高功函數(shù)的柵極材料可對電子隧穿產(chǎn)生更高的 注入勢壘。具有二氧化硅頂部電介質(zhì)層的n型多晶硅柵極，其注入勢 壘約為3.15eV。因此，本發(fā)明的實(shí)施例所采用的柵極與頂部電介質(zhì) 材料，其注入勢壘均高于3. 15 eV，優(yōu)選實(shí)施例高于3. 4 eV，更優(yōu)選 的實(shí)施例中高于4 eV。具有二氧化硅頂部電介質(zhì)層的p型多晶硅柵 極，其注入勢壘約為4. 25 eV，同時，相對于具有二氧化硅頂部電介 質(zhì)層的n型多晶硅柵極，其可將會聚單元的臨界電壓下降約2V。圖2B顯示類似圖2A的柵極二極管非易失性存儲單元，但具有浮 動?xùn)艠O204，其通常由多晶硅制成。圖2C顯示類似圖2A的柵極二極 管非易失性存儲單元，但具有納米粒子電荷儲存結(jié)構(gòu)206。各電荷儲存結(jié)構(gòu)均可儲存一個或多個位，舉例而言，若各電荷儲 存結(jié)構(gòu)均儲存兩個位，則會在柵極二極管非易失性存儲單元中形成四 個不連續(xù)的電荷儲存狀態(tài)。在某些實(shí)施例中，編程指在電荷捕捉結(jié)構(gòu)中制造更多凈正電荷， 例如可由電荷儲存結(jié)構(gòu)中移除電子或者增加空穴；另一方面，擦除則 代表在電荷捕捉結(jié)構(gòu)中制造更多凈負(fù)電荷，例如由電荷儲存結(jié)構(gòu)中增 加電子或者移除空穴。然而，在某些實(shí)施例中，編程指增加電荷儲存 結(jié)構(gòu)中的凈負(fù)電荷，而擦除則代表在電荷儲存結(jié)構(gòu)中增加凈正電荷。 這一步驟可以采用多種電荷移動機(jī)制，例如價帶間隧穿，包括熱載流 子注入、電場引致隧穿(E-field induced tu匿ling)、以及由襯底 直接隧穿。圖26A、圖26B、圖26C類似于圖2A、圖2B、圖2C的簡化示意 結(jié)構(gòu)所示的柵極二極管非易失性存儲單元，顯示利用不同材料的多種 電荷儲存結(jié)構(gòu)，但在二極管結(jié)構(gòu)中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)。圖3A、圖3B、圖3C、與圖3D為柵極二極管非易失性存儲單元 的簡化示意圖，其顯示二極管結(jié)構(gòu)的多種實(shí)施例，例如pn二極管與 肖特基二極管。在圖3A與圖3B中，二極管結(jié)構(gòu)為pn二極管。圖3A 中，實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組合包圍的第一節(jié)點(diǎn)302 摻雜為P型，第二節(jié)點(diǎn)314則摻雜為n型。圖3C、與圖3D中，二極 管結(jié)構(gòu)為肖特基二極管。圖3C中，實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì) 結(jié)構(gòu)的組合包圍的第一節(jié)點(diǎn)302為金屬材料，而第二節(jié)點(diǎn)324為半導(dǎo) 體材料。圖3D的柵極二極管非易失性存儲單元將圖3C中的節(jié)點(diǎn)材料 互換，因此實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組合包圍的第一節(jié) 點(diǎn)332為半導(dǎo)體材料，而第二節(jié)點(diǎn)334則為金屬材料。圖27A、圖27B、圖27C、與圖27D類似于圖3A、圖3B、圖3C、 與圖3D顯示的柵極二極管非易失性存儲單元，其中顯示多種二極管 結(jié)構(gòu)實(shí)施例，例如pn而極體與肖特基二極管，但其中增加擴(kuò)散阻擋 結(jié)2701到二極管結(jié)構(gòu)中。圖4A、圖4B為柵極二極管非易失性存儲單元的簡化示意圖，其 為pn 二極管具有同質(zhì)結(jié)的實(shí)施例。圖4A中，二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn) 402與第二節(jié)點(diǎn)404的材料均為硅。圖4B中，二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié) 點(diǎn)412與第二節(jié)點(diǎn)414的材料均為鍺。由于較之硅而言，鍺的能帶較 小，較之圖4A而言，圖4B的柵極二極管非易失性存儲單元可產(chǎn)生較 大的能帶間電流。無論在同質(zhì)結(jié)二極管結(jié)構(gòu)中采用何種材料，二極管 結(jié)構(gòu)均可為單晶或多晶。多晶設(shè)計(jì)可形成較高的存儲單元密度，因其 可在垂直方向上沉積多層存儲單元。圖28A與圖28B類似于圖4A與圖4B的柵極二極管非易失性存儲 單元簡化結(jié)構(gòu)，其顯示具有同質(zhì)結(jié)的pn二極管實(shí)施例，但在二極管 結(jié)構(gòu)中另外加入擴(kuò)散阻擋結(jié)2801。圖5顯示柵極二極管非易失性存儲單元的簡化示意圖，其中顯示 具有異質(zhì)結(jié)的pn 二極管實(shí)施例。實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié) 構(gòu)的組合包圍的第一節(jié)點(diǎn)502以鍺作為材料，而第二節(jié)點(diǎn)504的材料 為硅。第一節(jié)點(diǎn)502與第二節(jié)點(diǎn)504以層級化的轉(zhuǎn)換層結(jié)(graded transition layer junction) 506連結(jié)。圖29類似于圖5的柵極二極管非易失性存儲單元簡化示意圖， 其顯示具有異質(zhì)結(jié)的pn 二極管實(shí)施例，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)2901 到二極管結(jié)構(gòu)中。圖6A與圖6B為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行電子隧穿注入 的簡化示意圖。圖6A中，電子隧穿注入機(jī)制為將電子自偏壓-10V由 柵極結(jié)構(gòu)608移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)606。第一二極管節(jié)點(diǎn)施以10V偏 壓或者浮動，第二二極管節(jié)點(diǎn)604施以IOV偏壓。圖6B中，電子隧 穿注入機(jī)制將電子由偏壓-10V或浮動的第一二極管節(jié)點(diǎn)602移動至 電荷儲存結(jié)構(gòu)606。柵極結(jié)構(gòu)608施以10V偏壓，第二二極管節(jié)點(diǎn)604 施以-10V偏壓。圖33A與圖33B類似于圖6A與圖6B，其柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行電子隧穿注入的簡化示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3301 到二極管結(jié)構(gòu)中。圖7A與圖7B為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行能帶間熱電子 注入的示意圖。圖7A中，能帶間熱電子注入將電子由二極管結(jié)構(gòu)移 至電荷儲存結(jié)構(gòu)606。 n型第一二極管節(jié)點(diǎn)602的偏壓為0V，柵極結(jié) 構(gòu)608的偏壓為IOV，電子空穴對造成的空穴流入-5V偏壓的p+型第 二節(jié)點(diǎn)604。圖7B中，能帶間熱電子注入將電子由二極管結(jié)構(gòu)移至 電荷儲存結(jié)構(gòu)606。 n型第二二極管節(jié)點(diǎn)604的偏壓為0V，柵極結(jié)構(gòu) 608的偏壓為IOV，電子空穴對造成的空穴流入-5V偏壓的p+型第一 節(jié)點(diǎn)602。圖34A與圖34B類似于圖7A與圖7B，為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行能帶間熱電子注入的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3401 到二極管結(jié)構(gòu)中。圖8A與圖8B為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行空穴隧穿注入 的簡化示意圖。圖8A中，空穴隧穿注入機(jī)制將空穴由偏壓為10V的 柵極結(jié)構(gòu)608移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)606中。第一二極管節(jié)點(diǎn)的偏壓為 -10V或浮動，第二二極管節(jié)點(diǎn)604的偏壓為-10V。圖8B中，空穴隧 穿注入機(jī)制將空穴由偏壓為-10V或浮動的第一二極管節(jié)點(diǎn)602移動 至電荷儲存結(jié)構(gòu)606。柵極結(jié)構(gòu)608的偏壓為-10V，第二二極管節(jié)點(diǎn)604的偏壓為10V。圖35A與圖35B類似于圖8A與圖8B，為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行空穴隧穿注入的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3501到 二極管結(jié)構(gòu)中。圖9A與圖9B為柵極二極管非易失性存儲單元進(jìn)行能帶間熱空穴 注入的示意圖。圖9A中，能帶間熱空穴注入將空穴由二極管結(jié)構(gòu)移 至電荷儲存結(jié)構(gòu)606。 p型第一二極管節(jié)點(diǎn)602的偏壓為0V，柵極結(jié) 構(gòu)608的偏壓為IOV，所產(chǎn)生的電子空穴中的電子流入5V偏壓的N+ 型第二節(jié)點(diǎn)604。圖9B中，能帶間熱空穴注入將電子由二極管結(jié)構(gòu) 移至電荷儲存結(jié)構(gòu)606。 p型第二二極管節(jié)點(diǎn)604的偏壓為0V，柵極 結(jié)構(gòu)608的偏壓為-10V,所產(chǎn)生的電子空穴中的空穴流入5V偏壓的 n+型第一節(jié)點(diǎn)602。流經(jīng)二極管結(jié)構(gòu)的能帶間電流，可利用垂直電場與側(cè)向電場結(jié) 合，極為精準(zhǔn)地決定電荷儲存結(jié)構(gòu)中電荷儲存狀態(tài)的改變。較大的垂 直與側(cè)向電場，可引發(fā)較強(qiáng)的價帶間電流。偏壓安排施加于多個端上， 由此可使能帶彎曲，使其足以引發(fā)二極管結(jié)構(gòu)中足夠的能帶間電流， 但同時可以保持二極管節(jié)點(diǎn)之間夠低的電位差，以防產(chǎn)生編程或擦除 的動作。依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的偏壓安排，二極管結(jié)構(gòu)受到反向偏壓。 此外，柵極結(jié)構(gòu)所加的電壓，使能帶產(chǎn)生變化，足以在二極管結(jié)構(gòu)中 造成能帶間隧穿效應(yīng)。二極管結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)具有高摻雜濃度，其可在 空間電荷區(qū)域(space charge region)造成高電荷密度，且利用電壓 改變時造成的短小空間電荷區(qū)域，造成能帶劇烈改變。價電帶中的電 子，由二極管結(jié)構(gòu)結(jié)的一面隧穿越過禁帶，進(jìn)入另一面的導(dǎo)帶，同時 順著勢壘位壘(potential hill)向下飄移深入N型二極管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn) 中。同樣地，空穴由n型二極管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離，向上飄移至勢壘位壘， 移向P型二極管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。柵極結(jié)構(gòu)的電壓，利用位于二極管結(jié)構(gòu)與電荷儲存結(jié)構(gòu)之間的電 介質(zhì)結(jié)構(gòu)，控制二極管結(jié)構(gòu)部分的電壓。當(dāng)柵極結(jié)構(gòu)的負(fù)電壓提高時， 此電介質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的二極管結(jié)構(gòu)部分負(fù)電壓也同時提高，引起二極管結(jié)構(gòu)中更劇烈的能帶彎曲。能帶間電流增加，至少造成(l)變化能帶 一側(cè)上的被占有的電子能級，與另一側(cè)未被占有的電子能級，二者間重疊增加；以及(2)被占有的電子能級與未被占有的電子能級間的勢 壘寬度減低。(見Sze， Physics of Semiconductor Devices, 1981)儲存于電荷儲存結(jié)構(gòu)上的凈負(fù)電荷或者凈正電荷，更會影響能帶 彎曲的程度。依據(jù)高斯定理，在二極管結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)上施加負(fù)電壓 時，二極管結(jié)構(gòu)在接近電荷儲存結(jié)構(gòu)的部分受到較強(qiáng)電場，因該部分 具有相對較多的凈負(fù)電荷。同樣地，在二極管結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)上施加 正電壓時，二極管結(jié)構(gòu)在接近電荷儲存結(jié)構(gòu)的部分受到較強(qiáng)電場，因 該部分具有相對較高的凈正電荷。讀取、編程、與擦除的不同偏壓安排，顯示一種細(xì)致的平衡。讀 取時，二極管結(jié)構(gòu)端間的電位差，不應(yīng)造成大量的電荷載流子穿過電 介質(zhì)層，到達(dá)電荷儲存結(jié)構(gòu)，并因此影響電荷儲存狀態(tài)。另一方面， 就編程與擦除而言，二極管結(jié)構(gòu)端間的電位差，必須足以引起一定數(shù) 量的電荷載流子穿越電介質(zhì)層，并通過能帶間熱載流子注入影響電荷 儲存狀態(tài)。圖36A與圖36B類似于圖9A與圖9B，為柵極二極管非易失性存 儲單元進(jìn)行能帶間熱空穴注入的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3601到二極管結(jié)構(gòu)中。圖IOA與圖IOB為柵極二極管非易失性存儲單元，利用不同數(shù)量 的凈正電荷與凈負(fù)電荷表征電荷儲存結(jié)構(gòu)，以進(jìn)行能帶間感應(yīng)的簡化 示意圖。圖IOA與圖10B中，能帶間感應(yīng)機(jī)制在二極管結(jié)構(gòu)中建立電 子空穴對。由此而生的電子，流入以2V的偏壓N+型第一二極管節(jié)點(diǎn) 602，而空穴則流入以0V的偏壓p型第二二極管節(jié)點(diǎn)604。柵極結(jié)構(gòu) 608的偏壓為-IOV。在圖10A中，電荷儲存結(jié)構(gòu)606利用n+型第一二 極管節(jié)點(diǎn)602與p型第二二極管節(jié)點(diǎn)604之間的二極管結(jié)，儲存相對 較多的凈負(fù)電荷。在圖10B中，電荷儲存結(jié)構(gòu)606利用n+型第一二 極管節(jié)點(diǎn)602與p型第二二極管節(jié)點(diǎn)604之間的二極管結(jié)，儲存相對 較多的凈正電荷。較之圖10B，圖10A的二極管結(jié)構(gòu)具有較大的能帶 彎曲，同時流入圖IOA的能帶間感應(yīng)電流亦較高。圖37A與圖37B類似于圖IOA與圖IOB，為柵極二極管非易失性 存儲單元，利用不同數(shù)量的凈正電荷與凈負(fù)電荷表征電荷儲存結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行能帶間感應(yīng)的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3701到二極管結(jié) 構(gòu)中。圖IIA與圖IIB為柵極二極管非易失性存儲單元，利用不同數(shù)量 的凈正電荷與凈負(fù)電荷表征電荷儲存結(jié)構(gòu)，以進(jìn)行能帶間感應(yīng)的簡化 示意圖，但與圖10A及圖10B具有不同的二極管節(jié)點(diǎn)安排。尤其，二 極管結(jié)構(gòu)具有P+型第一節(jié)點(diǎn)602，由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組 合所實(shí)質(zhì)包圍，而第二節(jié)點(diǎn)604則為n型。能帶間感應(yīng)機(jī)制在二極管 結(jié)構(gòu)中建立電子空穴對。由此而生的空穴，流入以-2V的偏壓p+型第 一二極管節(jié)點(diǎn)602，而電子則流入以O(shè)V的偏壓n型第二二極管節(jié)點(diǎn) 604。柵極結(jié)構(gòu)608的偏壓為IOV。在圖11A中，電荷儲存結(jié)構(gòu)606 利用P+型第一二極管節(jié)點(diǎn)602與n型第二二極管節(jié)點(diǎn)604之間的二 極管結(jié)，儲存相對較多的凈負(fù)電荷。在圖11B中，電荷儲存結(jié)構(gòu)606 利用P+型第一二極管節(jié)點(diǎn)602與n型第二二極管節(jié)點(diǎn)604之間的二 極管結(jié)，儲存相對較多的凈正電荷。較之圖IIA，圖11B的二極管結(jié) 構(gòu)具有較大的能帶彎曲，同時流入圖11B的能帶間感應(yīng)電流亦較高。在其他實(shí)施例中，二極管結(jié)構(gòu)的第二節(jié)點(diǎn)摻雜濃度較高，而第一 節(jié)點(diǎn)摻雜濃度較低，但第一節(jié)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上由電荷儲存與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組 合所包圍。圖38A與圖38B類似于圖IIA與圖IIB，為柵極二極管非易失性 存儲單元，利用不同數(shù)量的凈正電荷與凈負(fù)電荷表征電荷儲存結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行能帶間感應(yīng)的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3801到二極管結(jié) 構(gòu)中，并與圖37A及圖37B具有不同的二極管節(jié)點(diǎn)安排。圖12A與圖12B為相鄰柵極二極管非易失性存儲單元的簡化示意 圖，分別顯示有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)以及無內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的二種情況。 圖12A中，相鄰柵極二極管非易失性存儲單元，個別具有第二節(jié)點(diǎn) 1204與1205。相鄰柵極二極管非易失性存儲單元的第二節(jié)點(diǎn)1204與 1205，均延伸穿越氧化層，該氧化層分隔兩個第二節(jié)點(diǎn)1204與1205 的上方部分；同時，兩節(jié)點(diǎn)均連接至共同節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1214。共同節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)對這兩個相鄰柵極二極管非易失性存儲單元而言，作用即如同位線。圖12B中，第二節(jié)點(diǎn)1204與1205均未延伸穿越分隔二個節(jié)點(diǎn)的 氧化層。第二節(jié)點(diǎn)1204與1205即視為分別的位線，而兩個節(jié)點(diǎn)不屬 于同一位線。圖39A與圖39B類似于圖12A與圖12B，其為相鄰柵極二極管非 易失性存儲單元，分別顯示具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)與不具內(nèi)連接第二節(jié) 點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)3901、 3902到二極管結(jié)構(gòu)中。圖13A與圖13B為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的簡化示意 圖，其具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)列，以進(jìn)行能帶間感測。二極管結(jié)構(gòu)的第 一節(jié)點(diǎn)列，實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)所包圍，其為n型， 而二極管結(jié)構(gòu)的第二節(jié)點(diǎn)列為P型。二極管結(jié)構(gòu)的相鄰第二節(jié)點(diǎn)列， 延伸穿越分隔不同第二節(jié)點(diǎn)列上方部分的氧化物，同時連接至一共同 位線結(jié)構(gòu)。圖13A中，二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)列以位線標(biāo)志DL1至 DL6代表，第二節(jié)點(diǎn)列則由位線標(biāo)志CL代表，字線則以字線標(biāo)志W(wǎng)L1 至WL6代表。圖13B中，對二極管列與字線施加電壓。第一節(jié)點(diǎn)列 DL3的偏壓為2V，其余第一節(jié)點(diǎn)列的偏壓則為0V。第二節(jié)點(diǎn)列的偏 壓為0V。字線WL5的偏壓為-IOV，其余字線的偏壓則為OV。能帶間 感測，即由此在字線WL5與第一節(jié)點(diǎn)列DL3交會處的柵極二極管存儲 單元上進(jìn)行。通過測量穿越第一節(jié)點(diǎn)列DL3或第二節(jié)點(diǎn)列CL的電流， 即可獲知柵極二極管存儲單元的電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀態(tài)。圖14A與圖14B為柵極二極管非易失性存儲單元陣列進(jìn)行能帶間感測的簡化示意圖，其中第二節(jié)點(diǎn)列不具有內(nèi)連結(jié)。不同于圖13A與 圖13B所示的第二節(jié)點(diǎn)列共同內(nèi)連接位線結(jié)構(gòu)，圖14A與圖14B二極 管結(jié)構(gòu)的相鄰第二節(jié)點(diǎn)列視為個別的位線。圖14A中，二極管結(jié)構(gòu)的 第二節(jié)點(diǎn)列具有位線標(biāo)志CL1至CL6。圖14B中，對第二節(jié)二極管列 與字線施加電壓。第一節(jié)點(diǎn)列DL3的偏壓為2V，其余第一節(jié)點(diǎn)列則 為0V。第二節(jié)點(diǎn)列的偏壓為OV。字線WL5的偏壓為-IOV，其余字線 的偏壓為0V。能帶間感測可在柵極二極管存儲單元中字線WL5與第 一節(jié)點(diǎn)列DL3/第二節(jié)點(diǎn)列CL3的交會處進(jìn)行。通過測量流經(jīng)第一節(jié) 點(diǎn)列DL3或第二節(jié)點(diǎn)列CL3的電流，即可獲知柵極二極管存儲單元中，電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀態(tài)。圖15A與圖15B為柵極二極管非易失性存儲單元陣列進(jìn)行能帶間 感測的簡化示意圖，其中第二節(jié)點(diǎn)列具有內(nèi)連結(jié)，其中二極管結(jié)構(gòu)的 摻雜安排相不同于圖13A、圖13B、圖14A與圖14B。圖15A與圖15B 中，二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)列，實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu) 所包圍，其為P型，而二極管結(jié)構(gòu)的第二節(jié)點(diǎn)列為n型。類似于圖 13A與圖13B， 二極管結(jié)構(gòu)的相鄰第二節(jié)點(diǎn)列，延伸穿越分隔不同第 二節(jié)點(diǎn)列上方部分的氧化物，同時連接至一共同位線結(jié)構(gòu)。圖15A中， 二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)列具有位線標(biāo)志DL1至DL6，第二節(jié)點(diǎn)列具有 位線標(biāo)志CL。圖15B中，對二極管列與字線施加電壓。第一節(jié)點(diǎn)列 DL3的偏壓為-2V，其余第一節(jié)點(diǎn)列則為0V。第二節(jié)點(diǎn)列的偏壓為0V。 字線WL5的偏壓為IOV，其余字線的偏壓為0V。能帶間感測及可在柵 極二極管存儲單元中字線WL5與第一節(jié)點(diǎn)列DL3的交會處進(jìn)行。通過 測量流經(jīng)第一節(jié)點(diǎn)列DL3或第二節(jié)點(diǎn)列CL的電流，即可獲知柵極二 極管存儲單元中，電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀態(tài)。圖16A與圖16B為柵極二極管非易失性存儲單元陣列進(jìn)行能帶間 感測的簡化示意圖，其中第二節(jié)點(diǎn)列具有內(nèi)連結(jié)，其中二極管結(jié)構(gòu)的 摻雜安排相不同于圖13A、圖13B、圖14A與圖14B。圖15A與圖15B 中，二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)列，實(shí)質(zhì)上由電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu) 所包圍，其為P型，而二極管結(jié)構(gòu)的第二節(jié)點(diǎn)列為n型。類似于圖 13A與圖13B， 二極管結(jié)構(gòu)的相鄰第二節(jié)點(diǎn)列，延伸穿越分隔不同第 二節(jié)點(diǎn)列上方部分的氧化物，同時連接至一共同位線結(jié)構(gòu)。圖15A中， 二極管結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點(diǎn)列具有位線標(biāo)志DL1至DL6，第二節(jié)點(diǎn)列具有 位線標(biāo)志CL。圖15B中，對二極管列與字線施加電壓。第一節(jié)點(diǎn)列 DL3的偏壓為-2V，其余第一節(jié)點(diǎn)列則為0V。第二節(jié)點(diǎn)列的偏壓為0V。 字線WL5的偏壓為IOV，其余字線的偏壓為0V。能帶間感測及可在柵 極二極管存儲單元中字線WL5與第一節(jié)點(diǎn)列DL3的交會處進(jìn)行。通過 測量流經(jīng)第一節(jié)點(diǎn)列DL3或第二節(jié)點(diǎn)列CL的電流，即可獲知柵極二 極管存儲單元中，電荷儲存結(jié)構(gòu)的電荷儲存狀態(tài)。圖13A至圖16B的陣列分別具有包括擴(kuò)散阻擋結(jié)與不含擴(kuò)散阻擋結(jié)的實(shí)施例。圖17A、圖17B與圖17C為相鄰柵極二極管非易失性存儲單元， 其第二節(jié)點(diǎn)并未連接在一起，進(jìn)行如同圖6A電子隧穿注入的簡化示 意圖，但僅在特定單元上進(jìn)行。圖17A中，電子隧穿注入機(jī)制，將電 子由利用-10V偏壓的柵極結(jié)構(gòu)608移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)606與607 中。第一二極管節(jié)點(diǎn)602與603具有偏壓10V或者為浮動，第二二極 管節(jié)點(diǎn)604與605具有偏壓10V。圖17B中，第一二極管節(jié)點(diǎn)602具 有偏壓10V或者為浮動，但第一二極管節(jié)點(diǎn)603則具有偏壓-10V。圖 17C中，第一二極管節(jié)點(diǎn)602具有偏壓10V或浮動，603的偏壓為0V， 第二二極管節(jié)點(diǎn)604與605的偏壓則分別為10V與0V。電子隧穿注 入機(jī)制選擇性地，將電子由以-10V的偏壓的柵極結(jié)構(gòu)608移動至電 荷儲存結(jié)構(gòu)606中，但非移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)607中。在其他實(shí)施例 中，電子隧穿注入機(jī)制如圖6B所示，將電子由第一二極管節(jié)點(diǎn)移動 至電荷儲存結(jié)構(gòu)中，但僅發(fā)生于特定單元上。其他實(shí)施例中，空穴隧 穿注入機(jī)制如圖8A所示，將空穴由柵極結(jié)構(gòu)移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)中， 但僅發(fā)生于特定單元上。其他實(shí)施例中，空穴隧穿注入機(jī)制如圖8B 所示，將空穴由第一二極管節(jié)點(diǎn)移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)中，但僅發(fā)生于 特定單元上。圖40A與圖40B類似于圖17A與圖17B，為不具內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極管非易失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行電子隧穿注 入的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)4001、 4002到二極管結(jié)構(gòu)中。圖18A、圖18B、圖18C為不具內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極 管非易失性存儲單元，其中特定單元上發(fā)生如圖9B所示的能帶間熱 空穴注入的示意圖，但僅在特定單元上進(jìn)行。圖18A中，能帶間熱空 穴注入機(jī)制將空穴由二極管結(jié)構(gòu)移動至電荷儲存結(jié)構(gòu)606中。P型第 二二極管節(jié)點(diǎn)604與605的偏壓為0V，柵極結(jié)構(gòu)608的偏壓為-IOV， 而電子空穴對所產(chǎn)生的電子，流入通過5V偏壓的n+型第一節(jié)點(diǎn)602 與603。圖18B中，第一節(jié)點(diǎn)602的偏壓為5V，但第一節(jié)點(diǎn)603的偏 壓為0V。能帶間熱空穴注入機(jī)制選擇性地將空穴由二極管結(jié)構(gòu)移動 至電荷儲存結(jié)構(gòu)606，但不會將之移動到電荷儲存結(jié)構(gòu)607。圖18C也顯示第一節(jié)點(diǎn)602與第二節(jié)點(diǎn)604所形成的二極管結(jié)構(gòu)，進(jìn)行能帶 間熱空穴注入的示意圖，也如同圖18B所示，第一二極管節(jié)點(diǎn)603與 第二二極管節(jié)點(diǎn)605所形成的二極管結(jié)構(gòu)則無此現(xiàn)象。然而，圖18C 中，第一二極管節(jié)點(diǎn)603受到5V的偏壓，第二二極管節(jié)點(diǎn)605受到 5V偏壓。由于第一二極管節(jié)點(diǎn)603與第二二極管節(jié)點(diǎn)605所形成的 二極管結(jié)構(gòu)仍沒有足夠的反向偏壓，因此該二極管結(jié)構(gòu)中無法發(fā)生能 帶間熱空穴注入機(jī)制。在其他實(shí)施例中，能帶間熱空穴注入機(jī)制在特 定單元上，選擇性地將空穴由具有p型第一二極管節(jié)點(diǎn)與n+型第二 二極管節(jié)點(diǎn)的二極管結(jié)構(gòu)，移動至如圖9A所示的電荷儲存結(jié)構(gòu)中。 在其他實(shí)施例中，能帶間熱空穴注入機(jī)制在特定單元上，選擇性地將 電子由具有p+型第一二極管節(jié)點(diǎn)與n型第二二極管節(jié)點(diǎn)的二極管結(jié) 構(gòu)，移動至如圖7B所示的電荷儲存結(jié)構(gòu)中。在其他實(shí)施例中，能帶 間熱電子注入機(jī)制在特定單元上，選擇性地將電子由具有n型第一二 極管節(jié)點(diǎn)P+型第二二極管節(jié)點(diǎn)的二極管結(jié)構(gòu)，移動至如圖7A所示的 電荷儲存結(jié)構(gòu)中。圖41A、圖41B與圖41C類似于圖18A、圖18B、與圖18C，為不具內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極管非易失性存儲單元，在特定單元 上進(jìn)行能帶間感測的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)4101、 4102到 二極管結(jié)構(gòu)中。圖22A與圖22B為不具有內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn)的相鄰柵極二極管非易 失性存儲單元，其中特定單元上進(jìn)行如圖IOA與圖IOB所示的能帶間 感測的示意圖。圖22A中，能帶間熱空穴感測機(jī)制在二極管結(jié)構(gòu)中建 立電子空穴對，該二極管結(jié)構(gòu)由具有2V偏壓的n+型第一二極管節(jié)點(diǎn) 602與具有OV偏壓的第二二極管節(jié)點(diǎn)604所形成。此能帶間感測電 流指表征電荷儲存結(jié)構(gòu)606的總正電荷或總負(fù)電荷。柵極結(jié)構(gòu)608的 偏壓為-IOV。形成二極管結(jié)構(gòu)的n+型第一二極管節(jié)點(diǎn)603的偏壓為 0V，而p型第二二極管節(jié)點(diǎn)605為0V，以總電荷量表征電荷儲存結(jié) 構(gòu)607的能帶間感測電流，因?yàn)槿狈ψ銐蚍聪嗥珘憾淮嬖?。圖22B 同時顯示第一二極管節(jié)點(diǎn)602與第二二極管節(jié)點(diǎn)604，選擇性地在二 極管結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生能帶間感測電流的示意圖，但該電流如同圖22A —般，產(chǎn)生于第一二極管節(jié)點(diǎn)602與第二二極管節(jié)點(diǎn)604所形成的二極 管結(jié)構(gòu)上。然而，圖22B中，第一二極管節(jié)點(diǎn)603的偏壓為2V，第 二二極管節(jié)點(diǎn)605的偏壓為2V。由于第一二極管節(jié)點(diǎn)603與第二二 極管節(jié)點(diǎn)605所形成的二極管結(jié)構(gòu)之間缺乏足夠的反向偏壓，因此無 法產(chǎn)生能帶間感測機(jī)制。在其他實(shí)施例中，能帶間感測機(jī)制如圖11A 與圖11B所示，選擇性流入p型第一二極管節(jié)點(diǎn)與n+型第二二極管 節(jié)點(diǎn)中所形成的二極管結(jié)構(gòu)中。圖42A與圖42B類似于圖22A與圖22B，為不具內(nèi)連接第二節(jié)點(diǎn) 的相鄰柵極二極管非易失性存儲單元，在特定單元上進(jìn)行能帶間感測 的示意圖，但其中增加擴(kuò)散阻擋結(jié)4201、 4202到二極管結(jié)構(gòu)中。圖19A、圖19B、與圖19C為柵極二極管非易失性存儲單元多重 陣列的分解示意圖，其中不同陣列之間，具有不同的字線、第一節(jié)點(diǎn) 歹U、與第二節(jié)點(diǎn)列的內(nèi)連接。各個陣列之間垂直排列，即如圖16A與 圖16B所示。雖然利用絕緣氧化物1904而垂直分隔的多陣列，都屬 于相同的集成電路的一部分，但仍以分解方式顯示多陣列，顯示上述 陣列中的所有字線與位線標(biāo)志。圖19A中，相異陣列1900與1902具有內(nèi)連接。陣列1900的字 線與陣列1902的字線均以WL1至WL6標(biāo)記。然而，相異陣列的第一 節(jié)點(diǎn)列與第二節(jié)點(diǎn)列個別獨(dú)立。陣列1900的第一節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為DL1 至DL6，陣列1902的第一節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為DL7至DL12。陣列1900的第 二節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為CL1至CL6，陣列1902的第二節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為CL7至 CL12。圖19B中，相異陣列1910與1912個別獨(dú)立。陣列1910的字線 標(biāo)記為WL1至WL6，陣列1912的字線標(biāo)記為WL7至WL12。然而，相 異陣列1910與1912的第一節(jié)點(diǎn)列與第二節(jié)點(diǎn)列具有內(nèi)連接。陣列 1910與陣列1912的第一列均標(biāo)記為DL1至DL6，而其第二列均標(biāo)記 為CL1至CL6。圖19C中，相異陣列1920與1922的字線，與其第一節(jié)點(diǎn)列及第 二節(jié)點(diǎn)列均各自獨(dú)立。陣列1920的字線標(biāo)記為WL1至WL6，陣列1922 的字線標(biāo)記為WL7至WL12。陣列1920的第一節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為DL1至DL6，陣列1922的第一節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為DL7至DL12。陣列1920的第二節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為CL1至CL6，陣列1922的第二節(jié)點(diǎn)列標(biāo)記為CL7至CL12。在其他實(shí)施例中，多陣列的第二節(jié)點(diǎn)列具有內(nèi)連接，由此多陣列中的特定陣列可具有共同位線結(jié)構(gòu)，以供陣列的第二節(jié)點(diǎn)列所用，或 供所有陣列之用。在其他實(shí)施例中，第一節(jié)點(diǎn)列為n型，而第二節(jié)點(diǎn)列為P型。圖19A、圖19B、與第19C的陣列分別顯示具有擴(kuò)散阻擋結(jié)以及不具有擴(kuò)散阻擋結(jié)的實(shí)施例。圖20顯示集成電路的簡化示意圖，其中具有柵極二極管非易失 性存儲單元與控制電路的陣列。集成電路2050，包括在半導(dǎo)體襯底 上，利用柵極二極管非易失性存儲單元完成的存儲陣列2000。柵極 二極管存儲單元陣列2000可能為個別單元、內(nèi)連接陣列、或內(nèi)連接 多陣列。列解碼器2001與多個字線2002，沿著存儲陣列2000中的 橫列耦合。行解碼器2003與多個位線2004，沿著存儲陣列2000中 的縱列耦合。位址由總線2005提供給行解碼器2003與列解碼器2001 。 方塊2006中的感測放大器與數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)通過數(shù)據(jù)總線2007與耦合 行解碼器2003耦合。數(shù)據(jù)由集成電路2050上的輸入/輸出端口，提 供至數(shù)據(jù)輸入線2011，或者由其他集成電路2050內(nèi)部/外部的數(shù)據(jù) 源，輸入至方塊2006中的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)由方塊2006中的感測 放大器，通過數(shù)據(jù)輸出線2015，提供至集成電路2050,或提供至集 成電路2050內(nèi)部/外部的其他數(shù)據(jù)端。偏壓安排狀態(tài)機(jī)器2009控制 偏壓安排供應(yīng)電壓2008的運(yùn)作，例如擦除驗(yàn)證電壓與編程驗(yàn)證電壓， 以及利用諸如能帶間電流，安排編程、擦除、與讀取存儲單元。圖 20的集成電路，包括具有擴(kuò)散阻擋結(jié)與不具有擴(kuò)散阻擋結(jié)的實(shí)施例。圖21A到圖21H顯示柵極二極管非易失性存儲單元多陣列的制作 流程示意圖。圖21A顯示硅襯底2102上具有氧化物層2104，以及氧 化物層2104上的p型多晶硅層2112。圖21B中，形成犧牲氧化層2116 與氮化物2118。然后進(jìn)行淺溝槽隔離，以形成多個p型多晶硅結(jié)構(gòu) 2113。在圖21C中，將犧牲氧化層2116與氮化物2118除去。此多個 P型多晶硅結(jié)構(gòu)2113在進(jìn)行離子注入，形成柵極二極管非易失性存 儲單元的p型第二節(jié)點(diǎn)2114與n+型第一節(jié)點(diǎn)2121。在圖21D中，形成電荷儲存結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的組合2123與柵極多晶硅2132，以完 成柵極二極管非易失性存儲單元的第一陣列。圖21E中，形成另一層 氧化物2104與另一層p型多晶硅2112。圖21F至圖21H中，實(shí)際上 是重復(fù)圖21B到圖21D的步驟，以形成另一個柵極二極管非易失性陣 列，使其垂直置放于先前的第一陣列上。圖23A到圖23H顯示多陣列柵極二極管非易失性存儲單元的制作 流程范例。圖23A顯示具有光致抗蝕劑圖案12的襯底10，其可定義 淺溝槽，以使相鄰元件絕緣。襯底可為P型或n型。圖23B顯示在襯 底10上，淺溝槽14在光致抗蝕劑圖案12之間受到蝕刻的情形。光 致抗蝕劑圖案12被去除。圖23C顯示絕緣氧化物16填入淺溝槽14， 以隔絕相鄰元件的情形。圖23D顯示離子注入18。離子注入18具有 不同的離子，可在襯底10中建立深阱8，同時于深阱8中建立淺阱6。 舉例而言，若襯底10為p型，深阱8則為n型，而淺阱6為p型； 相對而言，若襯底10為n型，深阱8則為p型，而淺阱6為n型。 為簡化以下圖示，上述深阱、淺阱、與襯底的組合將不再呈現(xiàn)，應(yīng)理 解為元件可形成于阱內(nèi)或襯底上。圖23E顯示同樣利用離子注入18 在隔絕氧化物層16之間形成的擴(kuò)散位線20。擴(kuò)散位線20以注入法 形成，其摻雜物的電荷類型與淺阱6相反(或與襯底IO相反)。圖23F 顯示去除部分絕緣氧化物16的步驟。利用回浸(dip back)或回蝕步 驟，可去除部分絕緣氧化物16，形成淺層絕緣氧化物22。淺層絕緣 氧化物22的表面，低于擴(kuò)散位線20與淺阱6之間的pn結(jié)。圖23G 顯示氧化-氮化-氧化薄層30的形成，其中具有上層氧化物24，氮化 物26,以及下層氧化物28。在其他實(shí)施例中，氮化物結(jié)構(gòu)為浮動?xùn)?極或納米晶體。由于淺層絕緣氧化物22的表面低于擴(kuò)散位線20與淺 阱6之間的pn結(jié)，因此氧化-氮化-氧化薄層30控制擴(kuò)散位線20與 阱6間pn結(jié)的電壓。圖23H顯示形成字線32，以為元件提供柵極電 壓的步驟。沉積n+型或p型多晶硅薄膜，隨后將的蝕刻，以形成多 條字線。柵極材料同時可為金屬柵極，例如硅化物、Ru、鉬與鉤。圖24為柵極二極管非易失性存儲單元陣列的透視圖，本圖結(jié)構(gòu) 由圖23A至圖23H的步驟形成。圖30A至圖30F圖顯示柵極二極管非易失性存儲單元陣列的另一個制作流程范例圖。圖30A顯示p型襯底10，其上沉積n型多晶硅40。圖30B顯示 由此制作而成的n+型多晶硅薄膜42，其位于P型襯底10上。圖30C 顯示稍后形成的阻隔層，其具有一層護(hù)墊氧化物(pad oxide) 44于 n+型多晶硅薄膜42上，而護(hù)墊氧化物44上又有一層氮化硅46。位 于氮化硅46上的光致抗蝕劑層48是光刻工藝的一部分，用以形成溝 槽。圖30D顯示淺層溝槽通過各向異性蝕刻形成于襯底10上。n +型 多晶硅薄膜42通過溝槽分割為分離的第一二極管節(jié)點(diǎn)與第二二極管 節(jié)點(diǎn)，二者為襯底10上相鄰的對應(yīng)部分。同樣地，護(hù)墊氧化物44分 割為數(shù)個護(hù)墊氧化物52，氮化硅46分割為數(shù)個氮化硅54，而光致抗 蝕劑層48被除去。圖30E中，絕緣氧化物56填充溝槽，同時隔絕鄰 近的二極管結(jié)構(gòu)。隨后，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光以及去除氮化硅的步驟。 圖30F圖顯示去除部分絕緣氧化物的步驟，以形成絕緣氧化物部分 22，用以隔絕相鄰的二極管結(jié)構(gòu)。剩余的步驟則類似于圖23G與圖 23H。圖31A至圖31H顯示柵極二極管非易失性存儲單元陣列的制作流 程范例，其中二極管結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)散阻擋結(jié)。圖31A至圖31H的制作流程類似于圖30A至圖30F圖，以及圖 23G及圖23H，但稍有差別形成p型襯底10上的n+型多晶硅薄膜 42的前，會先在p型襯底10上形成超薄膜58。在多種實(shí)施例中，超 薄膜58可為氧化物、氮化物、氧氮化物，其厚度約在10-20埃 (Angstroms)。將超薄膜58分割為相異區(qū)塊后，分隔的區(qū)塊分別成 為擴(kuò)散阻擋結(jié)，其可在各個二極管結(jié)構(gòu)中，降低第一二極管節(jié)點(diǎn)與第 二二極管節(jié)點(diǎn)的摻雜物流動現(xiàn)象。圖32是柵極二極管非易失性存儲單元陣列的透視圖，其中具有 擴(kuò)散阻擋結(jié)，而該結(jié)構(gòu)由圖31A至圖31H的工藝所制作。圖43A與圖43B，為比較具有擴(kuò)散阻擋結(jié)與不具擴(kuò)散阻擋結(jié)的不 同二極管摻雜物數(shù)據(jù)的曲線圖。圖43A顯示具有擴(kuò)散阻擋結(jié)的二極管結(jié)構(gòu)中，摻雜物質(zhì)的數(shù)據(jù)曲 線。曲線4304與4306個別代表P型摻雜物硼與n型摻雜物磷的摻雜，數(shù)據(jù)，曲線4302代表曲線4304與4306的凈摻雜數(shù)據(jù)。X軸以微米 為單位，表示二極管結(jié)構(gòu)上的垂直位置，原點(diǎn)代表擴(kuò)散阻擋結(jié)與第二 二極管節(jié)點(diǎn)的交界處，X軸上的正向數(shù)字越大，即表示越深入第二二 極管節(jié)點(diǎn)(同時增加被絕緣電介質(zhì)層包圍的程度)；而X軸上負(fù)向數(shù)字 越大，則表示越深入第一二極管節(jié)點(diǎn)(同時增加被電荷儲存結(jié)構(gòu)與電 荷儲存電介質(zhì)包圍的程度)。第一二極管節(jié)點(diǎn)為n+多晶硅，摻雜濃度 約為102Qcnr3。圖43B顯示類似于圖43A的二極管結(jié)構(gòu)摻雜數(shù)據(jù)，但其中不具有 擴(kuò)散阻擋結(jié)。曲線4310與4312個別代表p型摻雜物質(zhì)硼與n型摻雜 物質(zhì)磷的數(shù)據(jù)。曲線4308代表曲線4304與4306的凈摻雜數(shù)據(jù)。下 方表格比較P型硼摻雜、n型磷摻雜、與凈慘雜型三種濃度，第二二 極管節(jié)點(diǎn)中，對應(yīng)X軸的深度為X=0. lum。下表表示擴(kuò)散阻擋結(jié)可 減少第一二極管節(jié)點(diǎn)中的n型摻雜物移動至第二二極管節(jié)點(diǎn)的情況。圖43A 具有擴(kuò)散阻擋結(jié)圖43B 不具有擴(kuò)散阻擋結(jié)P型硼(cnT3)6. 58x10176.42x1017n型磷(cnf3)第二二極管節(jié)點(diǎn)的 凈摻雜類型P型N型圖44A與第44B圖在比較具有擴(kuò)散阻擋結(jié)與不具擴(kuò)散阻擋結(jié)的不 同二極管摻雜物，在不同熱預(yù)算(thermal budget)情形下的數(shù)據(jù)。圖 44A與圖44B中，二極管結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散阻擋結(jié)厚度為15埃。X軸基本上 與圖43A及圖43B相同。圖44A中，曲線4402與曲線4404分別代表 P型摻雜物質(zhì)硼與n型摻雜物質(zhì)磷的摻雜數(shù)據(jù)。圖44B中，曲線4406 與4408分別代表p型摻雜物質(zhì)硼與n型摻雜物質(zhì)磷的摻雜數(shù)據(jù)。圖 44A對應(yīng)相對較低的熱預(yù)算，利用ISSG(in situ steam generation) 工藝，在900。C處理21秒，再以HTO(high temperature oxide)工藝，在90(TC處理30分鐘。圖44B對應(yīng)至相對較高的熱預(yù)算，以950。C熱 處理10分鐘，再以另一熱處理工藝100(TC處理43.5分鐘。即使熱 預(yù)算具有相當(dāng)差異，圖44A與圖44B的個別摻雜數(shù)據(jù)仍相當(dāng)類似。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例與范例詳細(xì)公開如上，應(yīng)理解為上述范例僅 作為范例，非用以限制本專利的范圍。就本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可輕 易依據(jù)下列權(quán)利要求對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行修改與組合。
權(quán)利要求
1、一種儲存數(shù)據(jù)的非易失性存儲元件集成電路，包括電荷儲存結(jié)構(gòu)，其具有代表數(shù)據(jù)的電荷儲存狀態(tài)；一個或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其至少部分位于所述電荷儲存結(jié)構(gòu)與二極管結(jié)構(gòu)之間，且至少部分位于所述電荷儲存結(jié)構(gòu)與柵極電壓源之間；二極管結(jié)構(gòu)中具有第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)，其由擴(kuò)散阻擋結(jié)所分隔，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)至少部分與所述一個或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)鄰接，同時所述二極管結(jié)構(gòu)具有截面，在其中所述第二節(jié)點(diǎn)具有通過絕緣電介質(zhì)層與多個相鄰元件隔絕的相對面。
2、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述擴(kuò)散阻擋結(jié)的厚度不大 于20埃。
3、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中的所述擴(kuò)散阻擋結(jié)的厚度不 大于20埃，而所述鄰接擴(kuò)散阻擋結(jié)至少部分與所述一或多個電荷儲 存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)相連。
4、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中還包括邏輯，其可施加偏壓安排以決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電荷儲 存狀態(tài)，且可測量流經(jīng)所述二極管結(jié)構(gòu)的反向偏壓電流，以決定所述 電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電荷儲存狀態(tài)。
5、 如權(quán)利要求1所述的元件,其中在反向偏壓時流經(jīng)所述二極 管結(jié)構(gòu)的讀取電流可決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電荷儲存狀態(tài)。
6、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中在反向偏壓時流經(jīng)所述二極 管結(jié)構(gòu)的能帶間讀取電流其可決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電荷儲 存狀態(tài)。
7、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述第二節(jié)點(diǎn)通過各所述相 鄰元件的第二節(jié)點(diǎn)與各所述相鄰元件連接。
8、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述第二節(jié)點(diǎn)連接到獨(dú)立位 線，所述位線獨(dú)立于所述相鄰元件的第二節(jié)點(diǎn)所連接的位線。
9、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中所述二極管結(jié)構(gòu)為肖特基二 極管。
10、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述二極管結(jié)構(gòu)為pn 二極管。
11、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中所述二極管的所述擴(kuò)散阻擋 結(jié)包括氧化物。
12、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中所述二極管的所述擴(kuò)散阻擋 結(jié)包括氮化物。
13、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中所述二極管的所述擴(kuò)散阻擋 結(jié)包括氮氧化物。
14、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述電荷儲存結(jié)構(gòu)包括浮動 柵極材料。
15、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述電荷儲存結(jié)構(gòu)包括電荷 捕捉材料。
16、 如權(quán)利要求l所述的元件，其中所述電荷儲存結(jié)構(gòu)包括納米 晶體材料。
17、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中每一所述電荷儲存狀態(tài)儲存 一個位。
18、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中每一所述電荷儲存狀態(tài)儲存 多個位。
19、 如權(quán)利要求1所述的元件，其中所述二極管至少為單晶、多 晶、或非晶之一。
20、 一種制造可儲存數(shù)據(jù)的非易失性存儲元件集成電路的方法， 包括提供電荷儲存結(jié)構(gòu)，其具有代表數(shù)據(jù)的電荷儲存狀態(tài)； 提供一個或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其至少部分位于所述電荷儲存結(jié)構(gòu)與二極管結(jié)構(gòu)之間，也至少部分位于所述電荷儲存結(jié)構(gòu)與柵極電壓源之間；以及提供具有第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)的所述二極管結(jié)構(gòu)，其由擴(kuò)散阻擋結(jié)所分隔，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)至少部分與所述一或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)連接，同時所述二極管結(jié)構(gòu)具有截面，在其中所述 第二節(jié)點(diǎn)具有通過絕緣電介質(zhì)層與多個相鄰元件隔絕的相對面。
21、 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括提供邏輯，其可施加偏壓安排以決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電 荷儲存狀態(tài)，且可測量流經(jīng)所述二極管結(jié)構(gòu)的反向偏壓電流，以決定 所述電荷儲存結(jié)構(gòu)的所述電荷儲存狀態(tài)。
22、 一種可以儲存數(shù)據(jù)的非易失性存儲元件集成電路，包括 電荷儲存結(jié)構(gòu)裝置；一或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其至少部分位于所述電荷儲存結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)與二極管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間，也至少部分位于所述電荷儲存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與柵極電壓源之間；以及第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)，位于所述二極管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所述第一與 所述第二節(jié)點(diǎn)由擴(kuò)散阻擋結(jié)設(shè)計(jì)所分隔，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié) 點(diǎn)至少部分與所述一或多個電荷儲存電介質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)連接，同時所述 二極管結(jié)構(gòu)具有截面，在其中所述第二節(jié)點(diǎn)具有通過絕緣電介質(zhì)層與 多個相鄰元件隔絕的相對面。
23、如權(quán)利要求22所述的元件，還包括-邏輯裝置，其可施加偏壓安排以決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的所 述電荷儲存狀態(tài)，且可測量流經(jīng)所述二極管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反向偏壓電 流，以決定所述電荷儲存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的所述電荷儲存狀態(tài)。
全文摘要
具有柵極的二極管非易失性存儲單元，其具有電荷儲存結(jié)構(gòu)，包括具有額外柵極端的二極管結(jié)構(gòu)、與位于二極管節(jié)點(diǎn)之間的擴(kuò)散阻擋結(jié)構(gòu)。實(shí)施例包括個別存儲單元、這種存儲單元的陣列、操作所述存儲單元或所述存儲單元陣列的方法、以及其制造方法。
文檔編號H01L27/115GK101221955SQ200710169688
公開日2008年7月16日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者歐天凡, 蔡文哲, 高瑄苓 申請人:旺宏電子股份有限公司