本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種SONOS器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及所述SONOS器件結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)：

非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(NVM)技術(shù)，主要有浮柵(floating gate)技術(shù)、分壓柵(split gate)技術(shù)以及SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)技術(shù)。SONOS技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有操作電壓低，速度快，容量大等優(yōu)點(diǎn)。但SONOS技術(shù)也存在缺陷，即漏端干擾。

如圖1所示，SONOS器件所組成的陣列中，當(dāng)目標(biāo)存儲(chǔ)單元(target)正在被編程時(shí)，未被選中并且已經(jīng)被編程的存儲(chǔ)單元B將會(huì)受到干擾，該干擾被定義為漏端干擾(drain disturb)。如表1所示，是該SONOS器件工作時(shí)的偏壓。由分析得，存儲(chǔ)單元B發(fā)生漏端干擾時(shí)的偏壓V_WLS/V_BL/V_BPW/V_SL為-3.8V/0.6V/-3.8V/Float，由于SONOS為N溝道耗盡型晶體管，所以漏端的電壓會(huì)嚴(yán)重影響到器件的溝道表面的電勢。當(dāng)存儲(chǔ)單元B的溝道電勢增加后，會(huì)更容易將原來存儲(chǔ)在氮化硅(nitride)中的電子拉向溝道導(dǎo)致存儲(chǔ)電子流失，因此降低了器件編程狀態(tài)的閾值電壓V_TP，如果漏端干擾的作用時(shí)間偏長就會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

表1

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種能降低溝道表面電勢，改善漏端干擾的SONOS器 件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供一種所述SONOS器件結(jié)構(gòu)的制造方法。

本發(fā)明提供的一種SONOS器件，包括：P型襯底上部的N型輕摻雜耗盡區(qū)，N型輕摻雜耗盡區(qū)兩側(cè)的N型重?fù)诫s區(qū)，順序排布的氧化層、氮化硅層和氧化層形成ONO結(jié)構(gòu)，ONO結(jié)構(gòu)分別位于N型輕摻雜耗盡區(qū)和柵極多晶硅之間以及柵極多晶硅的兩側(cè)；其中：所述N型輕摻雜耗盡區(qū)是左右非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述N型輕摻雜耗盡區(qū)是通過兩次N型離子注入形成的。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述N型輕摻雜耗盡區(qū)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)為靠近源端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度大于靠近漏端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度。

本發(fā)明提供上述任意SONOS器件的制造方法，包括：

步驟1、在P型襯底涂光刻膠，去除部分光刻膠形成注入窗口，進(jìn)行第一次N型離子注入形成第一N型注入?yún)^(qū)，并進(jìn)行熱擴(kuò)散處理；

步驟2、去除步驟1中剩余的光刻膠，進(jìn)行第二次N型離子注入，形成第二N型注入?yún)^(qū)，第一N型注入?yún)^(qū)和第二N型注入?yún)^(qū)共同構(gòu)成N型輕摻雜區(qū)；

步驟3、依次淀積氧化層、氮化硅層和氧化層形成第一ONO結(jié)構(gòu)，在第一ONO結(jié)構(gòu)上淀積柵極多晶硅；

步驟4、采用本領(lǐng)域常用技術(shù)手段，逐層刻蝕形成柵極多晶硅；

步驟5、經(jīng)氧化熱過程在柵極多晶硅的側(cè)壁形成氧化層，氧化層形成后，進(jìn)行LDD(lightly-doped drain)注入；

步驟6、在柵極多晶硅兩側(cè)淀積氮化硅層后，進(jìn)行第三次N型離子注入，形成N型重?fù)诫s區(qū)；

步驟7、淀積氧化層，與步驟5中的形成的熱氧化層、步驟6中淀積的氮化硅層分別形成了第二、第三ONO結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)行第一次N型離子注入為能量范圍為15kev-75kev,劑量范圍是2*10¹²cm^-2～8*10¹²cm^-2。

進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)行第二次N型離子注入為能量范圍為10kev-30kev,劑量范圍是10¹²cm^-2～5*10¹²cm^-2。

其中，進(jìn)行第一次和第二次N型離子注入時(shí)，注入為砷離子。

在常規(guī)SONOS器件制造過程中，將輕摻雜的N型離子注入在整個(gè)SONOS襯底上。本 發(fā)明增加一塊屏蔽注入的光刻膠PR后，N型離子注入只注入在SONOS的整個(gè)源端到柵極多晶硅的右邊緣上，將柵極多晶硅右邊緣及整個(gè)漏端不進(jìn)行N型離子注入。進(jìn)行形成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由于非對(duì)稱的N型離子注入導(dǎo)致器件的閾值電壓窗(V_th Window，threshold voltage window：編程后的閾值電壓V_TP減去擦除后的閾值電壓V_TE的值，T表示threshold，P和E分別表示Program和Erase)整體向正的方向移動(dòng)，為了保證初始狀態(tài)的閾值電壓(initial V_th，initial threshold voltage；表示未經(jīng)任何編程和擦除操作的SONOS晶體管的閾值電壓)基本不變，再在N型離子注入后增加一道低劑量和低能量的N型離子注入，使得器件的初始狀態(tài)的閾值電壓基本保持不變。在形成非對(duì)稱的溝道后，由于漏端耦合到溝道中的電壓大部分削減在漏-柵重疊區(qū)，因此從漏端耦合到溝道中的電壓被削弱，降低了溝道表面的電勢，使得漏端干擾得到很大改善。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是一種現(xiàn)有SONOS器件陣列結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明器件制造方法示意圖一。

圖4是本發(fā)明器件制造方法示意圖二。

圖5是本發(fā)明器件制造方法示意圖三。

附圖標(biāo)記說明

1柵極多晶硅

2、4、6是氧化層

3、5是氮化硅層

7是N型輕摻雜區(qū)

7.1是第一N型注入?yún)^(qū)

7.2是第二N型注入?yún)^(qū)

8是P型襯底

9是N型重?fù)诫s區(qū)

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本發(fā)明SONOS器件一實(shí)施例，包括：P型襯底上部的N型輕摻雜耗盡區(qū)，N型輕摻雜耗盡區(qū)兩側(cè)的N型重?fù)诫s區(qū)，順序排布的氧化層、氮化硅層和氧化層形成ONO結(jié)構(gòu)，ONO結(jié)構(gòu)分別位于N型輕摻雜耗盡區(qū)和柵極多晶硅之間以及柵極多晶硅的兩側(cè)；其中：所述N型輕摻雜耗盡區(qū)是左右非對(duì)稱結(jié)構(gòu)；圖2所示為一側(cè)高一側(cè)低的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述N型輕摻雜耗盡區(qū)是通過兩次N型離子注入形成的。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述N型輕摻雜耗盡區(qū)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)為靠近源端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度大于靠近漏端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度。

本發(fā)明提供上述SONOS器件的制造方法，包括：

如圖3所示，步驟1、在P型襯底涂光刻膠，去除部分光刻膠形成注入窗口，進(jìn)行第一次N型離子注入形成第一N型注入?yún)^(qū)，并進(jìn)行熱擴(kuò)散處理；由于熱擴(kuò)散處理，N型注入?yún)^(qū)會(huì)擴(kuò)散到光刻膠下方一部分，并形成為靠近源端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度大于靠近漏端一側(cè)的N型輕摻雜耗盡區(qū)寬度。

如圖4所示，步驟2、去除步驟1中剩余的光刻膠，進(jìn)行第二次N型離子注入，形成第二N型注入?yún)^(qū)，使第一N型注入?yún)^(qū)和第二N型注入?yún)^(qū)連接，第一N型注入?yún)^(qū)和第二N型注入?yún)^(qū)共同構(gòu)成N型輕摻雜區(qū)；

如圖5所示，步驟3、依次淀積氧化層、氮化硅層和氧化層形成第一ONO結(jié)構(gòu)，在第一ONO結(jié)構(gòu)上淀積柵極多晶硅；

步驟4、逐層刻蝕形成柵極多晶硅；

步驟5、經(jīng)氧化熱過程在柵極多晶硅的側(cè)壁形成氧化層，氧化層形成后，進(jìn)行LDD(lightly-doped drain)注入；

步驟6、在柵極多晶硅兩側(cè)淀積氮化硅層后，進(jìn)行第三次N型離子注入，形成N型重?fù)诫s區(qū)；

步驟7、淀積氧化層，與步驟5中的形成的熱氧化層、步驟6中淀積的氮化硅層分別形成了第二、第三ONO結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)行第一次N型離子注入為能量范圍為15kev-75kev,劑量范圍是2*10¹²cm^-2～8*10¹²cm^-2。

進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)行第二次N型離子注入為能量范圍為10kev-30kev,劑量范圍是10¹²cm^-2～5*10¹²cm^-2。

其中，進(jìn)行第一次和第二次N型離子注入時(shí)，注入為砷離子。

以上通過具體實(shí)施方式和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。