本發(fā)明涉及一種pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，尤其是一種抗輻射sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，具體地說是適用于抗輻射可編程邏輯器件(fpga/cpld)及soc集成電路的sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于微電子集成電路的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

抗輻射flash開關(guān)單元是實(shí)現(xiàn)抗輻射可重構(gòu)的flash型可編程邏輯器件的內(nèi)核基本組成單元，與sram和反熔絲相比，其性能介于二者之間，而且其抗輻射flash型fpga工藝技術(shù)是繼反熔絲fpga工藝技術(shù)的下一代主流技術(shù)，其軍事應(yīng)用領(lǐng)域主要是航天和航空領(lǐng)域，包括基于海、陸、空的軍用系統(tǒng)、雷達(dá)、指揮與控制，以及導(dǎo)航系統(tǒng)，這主要得益于flash型fpga電路的諸多優(yōu)勢，如非易失、可重構(gòu)性、低功耗、高密度、上電即運(yùn)行、高安全性、固件錯(cuò)誤(firm-error)免疫性等?；趂lash技術(shù)的fpga不僅唯一具有asic的特征，而且其高安全性、高可靠性、低功耗等特點(diǎn)正是滿足我們對(duì)于未來fpga的需求，在計(jì)算機(jī)、通信、汽車、衛(wèi)星以及航空航天等領(lǐng)域顯示出產(chǎn)品強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

目前，應(yīng)用flash型可編程邏輯器件的核心開關(guān)單元結(jié)構(gòu)為sence-switch型nflash，該結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)共浮柵型nflash基本單元構(gòu)成，依賴于編程/擦除管控制共享電荷量來實(shí)現(xiàn)信號(hào)管傳輸?shù)摹伴_”、“關(guān)”態(tài)。該結(jié)構(gòu)主要基于體硅cmos工藝集成，具有工藝簡單、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，但其浮柵型nflash基本單元抗輻射加固技術(shù)難點(diǎn)在于總劑量加固，其受總劑量輻射損傷主要表現(xiàn)為擦/寫閾值窗口變窄、場邊緣漏電引起源漏漏電及器件之間漏電，前者因總劑量電離效應(yīng)引起編程態(tài)電子發(fā)射、擦除態(tài)空穴注入導(dǎo)致浮柵電荷損失，后者因總劑量電離效應(yīng)引起場區(qū)sio2介質(zhì)層俘獲陷阱電荷導(dǎo)致p襯底場邊緣的反型閾值電壓降低，目前，該結(jié)構(gòu)的抗總劑量輻射能力約50krad(si)，嚴(yán)重限制了其自身了抗固件錯(cuò)誤免疫、低功耗、可重構(gòu)等方面的優(yōu)勢在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用。而且，該結(jié)構(gòu)目前主要采用的是fn編程與fn擦除方式，其編程方式的選擇給器件高可靠性帶來挑戰(zhàn)，該結(jié)構(gòu)單元可循環(huán)擦/寫的次數(shù)僅有500次左右，同時(shí)，編程時(shí)間效率也低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種抗輻射sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)及其制備方法，其可以應(yīng)用于抗輻射fpga、cpld和soc電路，其結(jié)構(gòu)工藝兼容于cmos，步驟簡單，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述抗輻射sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)，所述pflash開關(guān)單元包括制備于同一襯底上的編程/擦除mos管t1以及信號(hào)傳輸mos管t2，在所述襯底內(nèi)的上部設(shè)有n阱，編程/擦除mos管t1的編程/擦除管有源區(qū)、信號(hào)傳輸mos管t2的信號(hào)傳輸管有源區(qū)均位于n阱內(nèi)，并通過n阱內(nèi)的有源區(qū)隔離體隔離；

在編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管p+漏區(qū)以及編程/擦除管p+源區(qū)，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)；

在編程/擦除管有源區(qū)以及信號(hào)傳輸管有源區(qū)上均設(shè)置隧道氧化層，在所述隧道氧化層上設(shè)有浮柵多晶層，浮柵多晶層覆蓋在隧道氧化層以及有源區(qū)隔離體上，在所述浮柵多晶硅層上設(shè)有ono阻擋層，在所述ono阻擋層上設(shè)有控制柵多晶層；編程/擦除管p+漏區(qū)、編程/擦除管p+源區(qū)分別位于控制柵多晶層的兩側(cè)，信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)、信號(hào)傳輸管p+源區(qū)分別位于控制柵多晶層的兩側(cè)；

在所述控制柵多晶層的外側(cè)設(shè)有側(cè)墻，所述側(cè)墻支撐于隧道氧化層上，且側(cè)墻覆蓋浮柵多晶層、ono阻擋層以及控制柵多晶層的外側(cè)壁；

在n阱上方設(shè)有ild介質(zhì)層，所述ild介質(zhì)層壓蓋在控制柵多晶層、側(cè)墻以及n阱上，在所述ild介質(zhì)層上設(shè)有金屬層，所述金屬層包括編程/擦除管金屬體以及信號(hào)傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管p+漏區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬以及與編程/擦除管p+源區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬，所述信號(hào)傳輸管金屬體包括與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)歐姆接觸的信號(hào)傳輸管漏極金屬以及與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)歐姆接觸的信號(hào)傳輸管源極金屬。

在所述編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)，編程/擦除管p+漏區(qū)位于編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)，編程/擦除管p+源區(qū)位于編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)；

在所述信號(hào)傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)，信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)位于信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)，信號(hào)傳輸管p+源區(qū)位于信號(hào)傳輸管pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)。

在所述隧道氧化層外圈設(shè)有sab介質(zhì)層，在所述sab介質(zhì)層內(nèi)填充有編程/擦除管漏極連接金屬硅化物以及編程/擦除管源極連接金屬硅化物；在所述編程/擦除管漏極連接金屬硅化物的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層的編程/擦除管漏極連接填充體，編程/擦除管漏極金屬通過編程/擦除管漏極連接填充體、編程/擦除管漏極連接金屬硅化物與編程/擦除管p+漏區(qū)歐姆接觸；在編程/擦除管源極連接金屬硅化物的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層的編程/擦除管源極連接填充體，編程/擦除管源極金屬通過編程/擦除管源極連接填充體、編程/擦除管源極連接金屬硅化物與編程/擦除管p+源區(qū)歐姆接觸；

在控制柵多晶硅層上設(shè)置控制柵連接金屬硅化物，所述控制柵連接金屬硅化物與編程/擦除管漏極連接金屬硅化物、編程/擦除管源極連接金屬硅化物為同一工藝制造層。

當(dāng)同一襯底上具有多個(gè)pflash開關(guān)單元時(shí)，相鄰的兩pflash開關(guān)單元間通過開關(guān)單元隔離體隔離；

對(duì)同一行的pflash開關(guān)單元，在設(shè)置浮柵多晶層后，對(duì)浮柵多晶層進(jìn)行刻蝕，以得到貫通浮柵多晶層的浮柵腐蝕窗口，所述浮柵腐蝕窗口位于開關(guān)單元隔離體的正上方，ono阻擋層覆蓋在浮柵多晶層上并填充浮柵腐蝕窗口。

所述有源區(qū)隔離體、開關(guān)單元隔離體采用sti工藝制備得到，有源區(qū)隔離體、開關(guān)單元隔離體的溝槽深度為n阱的結(jié)深為3μm～7μm。

一種抗輻射sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法，所述開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

a、提供所需的襯底，并在所述襯底內(nèi)的上部設(shè)置n阱，并在n阱形成若干pflash開關(guān)單元所需的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括同一pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的編程/擦除管有源區(qū)與信號(hào)傳輸管有源區(qū)，同一pflash開關(guān)單元內(nèi)編程/擦除管有源區(qū)與信號(hào)傳輸管有源區(qū)通過n阱內(nèi)的有源區(qū)隔離體隔離；相鄰nflash開關(guān)單元間通過n阱內(nèi)的開關(guān)單元隔離體相互隔離；

b、在上述襯底的上表面設(shè)置隧道氧化層，所述隧道氧化層覆蓋n阱的上表面，并在所述隧道氧化層上設(shè)置浮柵多晶層，選擇性地掩蔽所述浮柵多晶層，以得到貫通浮柵多晶層的浮柵腐蝕窗口，所述浮柵腐蝕窗口位于開關(guān)單元隔離體的正上方；

c、在上述浮柵多晶層上設(shè)置ono阻擋層，所述ono阻擋層覆蓋在浮柵多晶層上并填充浮柵腐蝕窗口，并在ono阻擋層上設(shè)置控制柵多晶層；

d、在上述控制柵多晶層的外側(cè)設(shè)置側(cè)墻，所述側(cè)墻支撐于隧道氧化層上，且側(cè)墻覆蓋浮柵多晶層、ono阻擋層以及控制柵多晶層的外側(cè)壁；

e、在上述的編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管p+漏區(qū)以及編程/擦除管p+源區(qū)，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)；

f、在上述n阱上設(shè)置ild介質(zhì)層以及金屬層，所述ild介質(zhì)層壓蓋在n阱上，側(cè)墻以及控制柵多晶層均位于ild介質(zhì)層內(nèi)，所述金屬層包括包括編程/擦除管金屬體以及信號(hào)傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管p+漏區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬以及與編程/擦除管p+源區(qū)歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬，所述信號(hào)傳輸管金屬體包括與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)歐姆接觸的信號(hào)傳輸管漏極金屬以及與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)歐姆接觸的信號(hào)傳輸管源極金屬。

在得到側(cè)墻前，在所述編程/擦除管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)，在所述信號(hào)傳輸管有源區(qū)內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)；在得到側(cè)墻后，編程/擦除管p+漏區(qū)位于編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)，編程/擦除管p+源區(qū)位于編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)，信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)位于信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)，信號(hào)傳輸管p+源區(qū)位于信號(hào)傳輸管pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)。

在所述隧道氧化層外圈設(shè)有sab介質(zhì)層，在所述sab介質(zhì)層內(nèi)填充有編程/擦除管漏極連接金屬硅化物以及編程/擦除管源極連接金屬硅化物；在所述編程/擦除管漏極連接金屬硅化物的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層的編程/擦除管漏極連接填充體，編程/擦除管漏極金屬通過編程/擦除管漏極連接填充體、編程/擦除管漏極連接金屬硅化物與編程/擦除管p+漏區(qū)歐姆接觸；在編程/擦除管源極連接金屬硅化物的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層的編程/擦除管源極連接填充體，編程/擦除管源極金屬通過編程/擦除管源極連接填充體、編程/擦除管源極連接金屬硅化物與編程/擦除管p+源區(qū)歐姆接觸；

在控制柵多晶層上設(shè)置控制柵連接金屬硅化物，所述控制柵連接金屬硅化物與編程/擦除管漏極連接金屬硅化物、編程/擦除管源極連接金屬硅化物為同一工藝制造層。

所述控制柵多晶層的厚度為

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：利用p溝道類型的襯底00上的場邊緣具有天然的抗總劑量電離效應(yīng)引起的漏電，同時(shí)，pflash無windowcolsure(編程/擦除窗口不存在閉合現(xiàn)象)，可以增加開關(guān)單元閾值窗口(即，開關(guān)態(tài)的可靠性高)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗總劑量輻射能力；采用電子注入效率高的btbt編程方式，可以有效地提升編程速率，同時(shí)，該編程方式與fn相比，可以減小其隧道氧化層質(zhì)量的影響，進(jìn)一步地提升了該結(jié)構(gòu)單元的可靠性；采用底壓摻n超薄柵氧加固工藝，有效增強(qiáng)其可靠性和抗總劑量輻射能力。本發(fā)明得到的開關(guān)單元結(jié)構(gòu)簡單，與cmos工藝兼容，面積小，適用于千萬門級(jí)及以下硅膜的fpga電路的工藝集成。本發(fā)明pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法不僅適用于體硅和外延片襯底cmos工藝，而且也適用于soi襯底cmos工藝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明sence-switch型pflash開關(guān)單元的等效結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為本發(fā)明sence-switch型pflash開關(guān)單元的工作原理圖。

圖3為本發(fā)明sence-switch型pflash開關(guān)單元陣列(4行×3列)結(jié)構(gòu)平面圖。

圖4～圖8為本發(fā)明的sence-switch型pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)具體制備過程的剖視圖，其中

圖4為本發(fā)明完成有源區(qū)工藝制作后的剖視圖(沿圖2中的aa’方向)。

圖5為本發(fā)明得到浮柵腐蝕窗口后的剖視圖(沿圖2中的aa’方向)。

圖6為本發(fā)明得到控制柵多晶層后的剖視圖(沿圖2中的aa’方向)。

圖7為本發(fā)明得到金屬層后的剖視圖(沿圖2中的aa’方向)。

圖8為本發(fā)明沿圖2中bb’方向的剖視圖。

附圖標(biāo)記說明：cg-控制柵、fg-浮柵、t1-編程/擦除mos管、t2-信號(hào)傳輸mos管、d1-編程/擦除mos管的漏極、s1-編程/擦除mos管的源極、d2-信號(hào)傳輸mos管的漏極、s2-信號(hào)傳輸mos管的源極、b-襯底(n阱)、01-n阱、02a-開關(guān)單元隔離體、02b-有源區(qū)隔離體、03-隧道氧化層、04-浮柵多晶層、05-ono阻擋層、06-控制柵多晶層、07a-編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)、07b-編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)、08-側(cè)墻、09a-編程/擦除管p+漏區(qū)、09b-編程/擦除管p+源區(qū)、09c-信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)、09d-信號(hào)傳輸管p+源區(qū)、11-信號(hào)傳輸管有源區(qū)、12-sab介質(zhì)層、13-控制柵連接金屬硅化物、14-ild介質(zhì)層、15a-編程/擦除管漏極連接填充體、15b-編程/擦除管源極連接填充體、15c-信號(hào)傳輸管漏極連接填充體、15d-信號(hào)傳輸管源極連接填充體、16-金屬層、16a-編程/擦除管漏極金屬、16b-編程/擦除管源極金屬、17a-編程/擦除管漏極連接金屬硅化物、17b-編程/擦除管源極連接金屬硅化物、22-編程/擦除管有源區(qū)、33-浮柵腐蝕窗口、44-pflash開關(guān)單元、aa’-與控制柵溝道平行方向；bb’-與控制柵溝道垂直方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖7和圖8所示：為了能夠提升sence-switch型flash開關(guān)單元的可靠性和抗輻射性能，本發(fā)明的pflash開關(guān)單元44包括制備于同一襯底00上的編程/擦除mos管t1以及信號(hào)傳輸mos管t2，在所述襯底00內(nèi)的上部設(shè)有n阱01，編程/擦除mos管t1的編程/擦除管有源區(qū)22、信號(hào)傳輸mos管t2的信號(hào)傳輸管有源區(qū)11均位于n阱01內(nèi)，并通過n阱01內(nèi)的有源區(qū)隔離體02b隔離；

在編程/擦除管有源區(qū)22內(nèi)設(shè)有編程/擦除管p+漏區(qū)09a以及編程/擦除管p+源區(qū)09b，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)11內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d；

在編程/擦除管有源區(qū)22以及信號(hào)傳輸管有源區(qū)11上均設(shè)置隧道氧化層03，在所述隧道氧化層03上設(shè)有浮柵多晶層04，浮柵多晶層04覆蓋在隧道氧化層03以及有源區(qū)隔離體02上，在所述浮柵多晶硅層04上設(shè)有ono阻擋層05，在所述ono阻擋層05上設(shè)有控制柵多晶層06；編程/擦除管p+漏區(qū)09a、編程/擦除管p+源區(qū)09b分別位于控制柵多晶層06的兩側(cè)，信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c、信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d分別位于控制柵多晶層06的兩側(cè)；

在所述控制柵多晶層06的外側(cè)設(shè)有側(cè)墻08，所述側(cè)墻08支撐于隧道氧化層03上，且側(cè)墻08覆蓋浮柵多晶層04、ono阻擋層05以及控制柵多晶層06的外側(cè)壁；

在n阱01上方設(shè)有ild(interlayerdielectrics)介質(zhì)層14，所述ild介質(zhì)層14壓蓋在控制柵多晶層06、側(cè)墻08以及n阱01上，在所述ild介質(zhì)層14上設(shè)有金屬層16，所述金屬層包括包括編程/擦除管金屬體以及信號(hào)傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管p+漏區(qū)09a歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬16a以及與編程/擦除管p+源區(qū)09b歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬16b，所述信號(hào)傳輸管金屬體包括與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c歐姆接觸的信號(hào)傳輸管漏極金屬以及與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d歐姆接觸的信號(hào)傳輸管源極金屬。

具體地，對(duì)一個(gè)pflash開關(guān)單元44，包括編程/擦除mos管t1以及信號(hào)傳輸mos管t2，其中，編程/擦除mos管t1以及信號(hào)傳輸mos管t2均制備于同一襯底00內(nèi)。編程/擦除mos管t1的編程/擦除管有源區(qū)22與信號(hào)傳輸mos管t2的信號(hào)傳輸管有源區(qū)11通過n阱01內(nèi)的有源區(qū)隔離體02b隔離，有源區(qū)隔離體02b采用sti工藝制備得到，即在n阱01內(nèi)刻蝕得到溝槽并在所述溝槽內(nèi)填充隔離介質(zhì)，具體制備有源區(qū)隔離體02b的工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

對(duì)于編程/擦除mos管t1，包括編程/擦除管有源區(qū)22、位于所述編程/擦除管有源區(qū)22內(nèi)的編程/擦除管p+漏區(qū)09a以及編程/擦除管p+源區(qū)09b，在編程/擦除管有源區(qū)22上覆蓋隧道氧化層03，在所述隧道氧化層03上設(shè)置浮柵多晶層04，在所述浮柵多晶層04上設(shè)置ono阻擋層05，在所述ono阻擋層05上設(shè)置控制柵多晶層06，通過控制柵多晶層06用于形成編程/擦除mos管t1的柵極端。在沿控制柵多晶層09溝道的平行方向，隧道氧化層03、浮柵多晶層04、ono阻擋層05以及控制柵多晶層06均沿編程/擦除管有源區(qū)22的長度方向分布。

編程/擦除管漏極金屬16a與編程/擦除管p+漏區(qū)09a歐姆接觸后，利用編程/擦除管漏極金屬16a能將編程/擦除mos管t1的漏極端引出，編程/擦除管源極金屬16b與編程/擦除管p+源區(qū)09b歐姆接觸后，利用編程/擦除管源極金屬16b將編程/擦除mos管t1的源極端引出，編程/擦除管漏極金屬16a以及編程/擦除管源極金屬16b為同一工藝制造層，均支撐在ild介質(zhì)層14上。

對(duì)于信號(hào)傳輸mos管t2，包括信號(hào)傳輸管有源區(qū)11、位于所述信號(hào)傳輸管有源區(qū)11內(nèi)的信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)11上覆蓋隧道氧化層03，在所述隧道氧化層03上設(shè)置浮柵多晶層04，在所述浮柵多晶層04上設(shè)置ono阻擋層05，在所述ono阻擋層05上設(shè)置控制柵多晶層06，通過控制柵多晶層06用于形成信號(hào)傳輸mos管t2的柵極端。

信號(hào)傳輸管漏極金屬與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c歐姆接觸后，利用信號(hào)傳輸管漏極金屬能將信號(hào)傳輸mos管t2的漏極端引出，信號(hào)傳輸管源極金屬與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d歐姆接觸后，利用信號(hào)傳輸管源極金屬將信號(hào)傳輸mos管t2的源極端引出，信號(hào)傳輸管漏極金屬以及信號(hào)傳輸管源極金屬為同一工藝制造層，均支撐在ild介質(zhì)層14上，且與編程/擦除管漏極金屬、編程/擦除管源極金屬為同一工藝制造層。

綜上可知，對(duì)pflash開關(guān)單元44內(nèi)的編程/擦除mos管t1與信號(hào)傳輸mos管t2，共用浮柵多晶層04以及控制柵多晶層06，pflash開關(guān)單元44的原理如圖1所示，圖1中，控制柵cg由控制柵多晶層09形成，浮柵fg由浮柵多晶層04形成，對(duì)編程/擦除mos管t1的漏極端d1由編程/擦除管漏極金屬16a形成，編程/擦除mos管t1的源極端s1由編程/擦除管源極金屬16b形成；對(duì)信號(hào)傳輸mos管t2的漏極端d2由信號(hào)傳輸管漏極金屬形成，信號(hào)傳輸mos管t2的源極端s2由信號(hào)傳輸管源極金屬形成，圖中的b由n阱01形成。

浮柵多晶層04為編程/擦除mos管t1與信號(hào)傳輸mos管t2共用，通過浮柵多晶層04存儲(chǔ)電荷量來實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸mos管t2的開關(guān)狀態(tài)，以將編程/擦除mos管t1、信號(hào)傳輸mos管t2的柵極端連接在一起，編程/擦除mos管t1管通過位選擇信號(hào)來控制浮柵fg上電子，從而實(shí)現(xiàn)編程、擦除、校驗(yàn)等功能；而信號(hào)傳輸mos管t2作為信號(hào)控制開關(guān)管。

如圖2所示，為本發(fā)明pflash開關(guān)單元44的工作原理圖，采用漏端的btbt方式對(duì)浮柵多晶層04充入電荷，移去浮柵多晶層04上的電荷主要采用源端fn隧穿方式或全溝道均勻fn隧穿方式，通過編程/擦除mos管t1的編程和擦除兩種方式改變共有浮柵多晶層04中的電荷，進(jìn)而控制信號(hào)傳輸mos管t2的浮柵多晶層04開關(guān)兩種工作狀態(tài)，即當(dāng)浮柵多晶層04上被充電時(shí)，信號(hào)傳輸mos管t2導(dǎo)通，當(dāng)浮柵多晶層04的電子被移除時(shí)，信號(hào)傳輸mos管t2關(guān)閉。

綜上，利用p溝道類型的襯底00上的場邊緣具有天然的抗總劑量電離效應(yīng)引起的漏電，同時(shí)，pflash無windowcolsure(編程/擦除窗口不存在完全閉合現(xiàn)象)，可以增加開關(guān)單元閾值窗口(即開關(guān)態(tài)的可靠性高)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗總劑量輻射能力；采用電子注入效率高的btbt編程方式，可以有效地提升編程速率，同時(shí)，該編程方式與fn相比，可以減小其隧道氧化層質(zhì)量的影響，進(jìn)一步地提升了該結(jié)構(gòu)單元的可靠性；采用底壓摻n超薄柵氧加固工藝，有效增強(qiáng)其可靠性和抗總劑量輻射能力。

進(jìn)一步地，在所述編程/擦除管有源區(qū)22內(nèi)設(shè)有編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)07a以及編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)07b，編程/擦除管p+漏區(qū)09a位于編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)07a內(nèi)，編程/擦除管p+源區(qū)09b位于編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)07b；

在所述信號(hào)傳輸管有源區(qū)11內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)，信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c位于信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)，信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d位于信號(hào)傳輸管pldd注入?yún)^(qū)內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)07a、編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)07b能提高導(dǎo)通壓降，信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)的作用類似，此處不再贅述。

在所述隧道氧化層03外圈設(shè)有sab(salicideblock)介質(zhì)層12，在所述sab介質(zhì)層12內(nèi)填充有編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a以及編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b；在所述編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層14的編程/擦除管漏極連接填充體15a，編程/擦除管漏極金屬16a通過編程/擦除管漏極連接填充體15a、編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a與編程/擦除管p+漏區(qū)09a歐姆接觸；在編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b的正上方設(shè)有貫通ild介質(zhì)層14的編程/擦除管源極連接填充體15b，編程/擦除管源極金屬16b通過編程/擦除管源極連接填充體15b、編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b與編程/擦除管p+源區(qū)09b歐姆接觸；

在控制柵多晶層06上設(shè)置控制柵連接金屬硅化物13，所述控制柵連接金屬硅化物13與編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a、編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b為同一工藝制造層。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述sab介質(zhì)層12為二氧化硅層，sab介質(zhì)層12位于隧道氧化層03的外圈，制備得到sab介質(zhì)層12后，需要對(duì)sab介質(zhì)層12進(jìn)行刻蝕，在刻蝕后填充得到編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a以及編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b。為了能實(shí)現(xiàn)編程/擦除管漏極金屬16a與編程/擦除管p+漏區(qū)09的歐姆接觸，需要在ild介質(zhì)層14制備若干接觸孔，并對(duì)接觸孔填充后分別得到編程/擦除管漏極連接填充體15a以及編程/擦除管源極連接填充體15b，從而編程/擦除管漏極金屬16a通過編程/擦除管漏極連接填充體15a、編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a與編程/擦除管p+漏區(qū)09a歐姆接觸，且編程/擦除管源極金屬16b通過編程/擦除管源極連接填充體15b、編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b與編程/擦除管p+源區(qū)09b歐姆接觸?？刂茤哦嗑?6上的控制柵連接誒金屬硅化物13能提高控制柵多晶層06連接的導(dǎo)電能力。

信號(hào)傳輸管漏極連接填充體、信號(hào)傳輸管源極連接填充體、編程/擦除管漏極連接填充體15a與編程/擦除管源極連接填充體15b為同一工藝制造層，填充的材料可以為鎢、銅等。信號(hào)傳輸管漏極連接金屬硅化物、信號(hào)傳輸管源極連接金屬硅化物、編程/擦除管漏極連接金屬硅化物17a、編程/擦除管源極連接金屬硅化物17b為同一工藝制造層，材料為tixsiy、coxsiy等，具體材料的類型為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

對(duì)于信號(hào)傳輸mos管t2，在信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c上方設(shè)置信號(hào)傳輸管漏極連接金屬硅化物，在信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d上方設(shè)置信號(hào)傳輸管源極連接金屬硅化物，在信號(hào)傳輸管漏極連接金屬硅化物的上方設(shè)置信號(hào)傳輸管漏極連接填充體15c，在信號(hào)傳輸管源極連接金屬硅化物的上方設(shè)置信號(hào)傳輸管源極連接填充體15d，從而信號(hào)傳輸管漏極金屬通過信號(hào)傳輸管漏極連接填充體15c、信號(hào)傳輸管漏極連接金屬硅化物與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c歐姆接觸，且信號(hào)傳輸管源極金屬通過信號(hào)傳輸管源極連接填充體15d、信號(hào)傳輸管源極連接金屬硅化物與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d歐姆接觸。

當(dāng)同一襯底00上具有多個(gè)pflash開關(guān)單元44時(shí)，相鄰的兩pflash開關(guān)單元44間通過開關(guān)單元隔離體02a隔離；

對(duì)同一行的pflash開關(guān)單元44，在設(shè)置浮柵多晶層07后，對(duì)浮柵多晶層07進(jìn)行刻蝕，以得到貫通浮柵多晶層07的浮柵腐蝕窗口33，所述浮柵腐蝕窗口3位于開關(guān)單元隔離體02a的正上方，ono阻擋層05覆蓋在浮柵多晶層04上并填充浮柵腐蝕窗口33。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述有源區(qū)隔離體02b、開關(guān)單元隔離體02a采用sti工藝制備得到，有源區(qū)隔離體02b、開關(guān)單元隔離體02a的溝槽深度為n阱01的結(jié)深為3μm～7μm。當(dāng)然，利用開關(guān)單元隔離體02a也能實(shí)現(xiàn)相鄰編程/擦除mos管t1間、以及相鄰信號(hào)傳輸mos管t2間的隔離。

當(dāng)襯底00上的多個(gè)pflash開關(guān)單元44呈陣列分布時(shí)，由不同的控制柵多晶層09控制得到不同行的pflash開關(guān)單元44，即同一行的pflash開關(guān)單元44具有相同的浮柵多晶層09，而同一行的pflash開關(guān)單元44內(nèi)不同浮柵多晶層07通過浮柵腐蝕窗口33隔離，以保證不同pflash開關(guān)單元44間的獨(dú)立。

如圖3所示，為多個(gè)pflash開關(guān)單元44呈陣列分布的示意圖(圖中的陣列大小為4行×3列)，陣列結(jié)構(gòu)中的行方向(即aa’方向)上的控制柵多晶層06是共用的；所述sence-switch型pflash開關(guān)單元44的編程/擦除管有源區(qū)22和信號(hào)傳輸管有源區(qū)11之間是通過有源區(qū)隔離體02b進(jìn)行有效隔離；所述sence-switch型flash開關(guān)單元44是通過浮柵多晶硅層04實(shí)現(xiàn)了編程/擦除mos管t1與信號(hào)傳輸mos管t2的電荷共享，并通過浮柵腐蝕窗口33實(shí)現(xiàn)了不同sence-switch型flash開關(guān)單元44共享浮柵的有效分離。

如圖4～圖8所示，上述結(jié)構(gòu)的pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)可以通過下述工藝步驟實(shí)現(xiàn)，具體地，所述開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

a、提供所需的襯底00，并在所述襯底00內(nèi)的上部設(shè)置n阱01，并在n阱01形成若干pflash開關(guān)單元44所需的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括同一pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的編程/擦除管有源區(qū)22與信號(hào)傳輸管有源區(qū)11，同一pflash開關(guān)單元44內(nèi)編程/擦除管有源區(qū)22與信號(hào)傳輸管有源區(qū)11通過n阱01內(nèi)的有源區(qū)隔離體02b隔離；相鄰nflash開關(guān)單元44間通過n阱01內(nèi)的開關(guān)單元隔離體02a相互隔離；

具體地，襯底00的材料包括硅，襯底00的導(dǎo)電類型為p型，通過本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段依次在襯底00內(nèi)制作得到開關(guān)單元隔離體02a、有源區(qū)隔離體02b、n阱01、編程/擦除管有源區(qū)22以及信號(hào)傳輸管有源區(qū)11，如圖4所示。

得到的開關(guān)單元隔離體02a以及有源區(qū)隔離體02b中包括溝槽以及填充在溝槽內(nèi)的隔離介質(zhì)，槽深度為填充在溝槽內(nèi)的隔離介質(zhì)的類型為sio2或者sinxoy。n阱01的結(jié)深為3μm～7μm。利用有源區(qū)隔離體02b將編程/擦除管有源區(qū)22以及信號(hào)傳輸管有源區(qū)11進(jìn)行隔離。

此外，按照業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝，在上述襯底00上還制作犧牲氧化層，并對(duì)編程/擦除管有源區(qū)22和信號(hào)傳輸管有源區(qū)11進(jìn)行表面溝道離子濃度調(diào)節(jié)的光刻和注入工藝，實(shí)現(xiàn)pflash開關(guān)單元的編程/擦除管t1和信號(hào)傳輸管t2所需的本征閾值電壓，具體光刻與注入過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

b、在上述襯底00的上表面設(shè)置隧道氧化層03，所述隧道氧化層03覆蓋n阱01的上表面，并在所述隧道氧化層03上設(shè)置浮柵多晶層04，選擇性地掩蔽所述浮柵多晶層04，以得到貫通浮柵多晶層04的浮柵腐蝕窗口33，所述浮柵腐蝕窗口33位于開關(guān)單元隔離體02a的正上方；

具體地，當(dāng)在襯底00上制作犧牲氧化層的工藝時(shí)，為了進(jìn)行后續(xù)的工藝，還需要采用濕法工藝去除相應(yīng)的犧牲氧化層，具體可以采用本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)犧牲氧化層的去除，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

在去除犧牲氧化層后，采用低壓摻n熱生長工藝生長隧道氧化層03，隧道氧化層03生長在編程/擦除管有源區(qū)22以及信號(hào)傳輸管有源區(qū)11上，存在開關(guān)單元隔離體02a以及有源區(qū)隔離體02b的位置無法生長隧道氧化層03。在得到隧道氧化層03的表面上覆蓋原位摻雜的n型多晶硅層，以得到浮柵多晶層04；在得到浮柵多晶層04后，利用業(yè)界光刻、腐蝕工藝形成編程/擦除管t1與信號(hào)傳輸管t2共享的浮柵多晶層04，即通過對(duì)浮柵多晶層04刻蝕后，得到貫通浮柵多晶層04的浮柵腐蝕窗口33，所述浮柵腐蝕窗口33位于開關(guān)單元隔離體02a的正上方，具體如圖5所示；所述形成隧道氧化層03的隧道氧化工藝的摻n熱生長工藝氣氛為n2o或者no，工藝壓力<100torr，工藝溫度800～900℃，其中，隧道氧化層03的厚度為摻n量為：0.01％～0.1％atm/cm²；所述浮柵多晶層04由原位pocl3摻雜多晶硅工藝制備而成，其中工藝溫度為：900℃～970℃，浮柵多晶層04的厚度為

c、在上述浮柵多晶層04上設(shè)置ono阻擋層05，所述ono阻擋層05覆蓋在浮柵多晶層04上并填充浮柵腐蝕窗口33，并在ono阻擋層05上設(shè)置控制柵多晶層06；

本發(fā)明實(shí)施例中，在上述的表面上形成ono阻擋層05；所述ono阻擋層05由下至上依次為底層氧化、氮化硅層、頂層氧化層；所述底層氧化層是厚度為氮化硅層厚度為頂層氧化層為其中，底層氧化層和頂層氧化層均采用摻n的hto工藝完成，其含n量為20％-40％。ono阻擋層05的厚度小于窗口33的深度，ono阻擋層05覆蓋在窗口33的側(cè)壁及底壁。

如圖6所示，在上述ono阻擋層05表面淀積控制柵多晶層06，并填充浮柵腐蝕窗口33；所述控制柵多晶層06為非摻雜的多晶硅；所述控制柵多晶層06的厚度為并通過業(yè)界多晶硅層/ono/多晶硅層疊層光刻、腐蝕工藝，以形成控制柵；具體光刻、腐蝕工藝為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

d、在上述控制柵多晶層06的外側(cè)設(shè)置側(cè)墻08，所述側(cè)墻08支撐于隧道氧化層03上，且側(cè)墻08覆蓋浮柵多晶層04、ono阻擋層05以及控制柵多晶層06的外側(cè)壁；

具體實(shí)施時(shí)，在制備側(cè)墻08前，需要先在編程/擦除管有源區(qū)22內(nèi)設(shè)有編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)07a以及編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)07b，并在所述信號(hào)傳輸管有源區(qū)11內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)。編程/擦除管漏極pldd注入?yún)^(qū)07a、編程/擦除管源極pldd注入?yún)^(qū)07b、信號(hào)傳輸管漏極pldd注入?yún)^(qū)以及信號(hào)傳輸管源極pldd注入?yún)^(qū)的具體作用可以參考上述說明，具體制備過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

由于同一pflash開關(guān)單元44中浮柵多晶層04、ono阻擋層05以及控制柵多晶層06共用，因此，側(cè)墻08需要沿編程/擦除mos管t1以及信號(hào)傳輸mos管t2的連接方向分布，并分布在控制柵多晶層06的兩側(cè)，側(cè)墻08的材料可以為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，側(cè)墻08可以采用本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段制備，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

e、在上述的編程/擦除管有源區(qū)22內(nèi)設(shè)有編程/擦除管p+漏區(qū)09a以及編程/擦除管p+源區(qū)09b，在信號(hào)傳輸管有源區(qū)11內(nèi)設(shè)有信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d；

本發(fā)明實(shí)施例中，具體制備編程/擦除管p+漏區(qū)09a、編程/擦除管p+源區(qū)09b、信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c以及信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d的工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

f、在上述n阱01上設(shè)置ild介質(zhì)層14以及金屬層16，所述ild介質(zhì)層14壓蓋在n阱01上，側(cè)墻08以及控制柵多晶層06均位于ild介質(zhì)層14內(nèi)，所述金屬層包括包括編程/擦除管金屬體以及信號(hào)傳輸管金屬體，所述編程/擦除管金屬體包括與編程/擦除管p+漏區(qū)09a歐姆接觸的編程/擦除管漏極金屬16a以及與編程/擦除管p+源區(qū)09b歐姆接觸的編程/擦除管源極金屬16b，所述信號(hào)傳輸管金屬體包括與信號(hào)傳輸管p+漏區(qū)09c歐姆接觸的信號(hào)傳輸管漏極金屬以及與信號(hào)傳輸管p+源區(qū)09d歐姆接觸的信號(hào)傳輸管源極金屬。

本發(fā)明實(shí)施例中，ild介質(zhì)層14可以為二氧化硅層，金屬層16的材料可以為鋁或銅，制備ild介質(zhì)層14以及金屬層16的具體工藝過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。當(dāng)然，在制備ild介質(zhì)層14前，還可以制備sab介質(zhì)層12、接觸孔硅化物等工藝過程，具體可以參考上述說明，只要能實(shí)現(xiàn)編程/擦除mos管t1、信號(hào)傳輸mos管t2相對(duì)應(yīng)的漏極端、源極端的引出與連接即可，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

本發(fā)明利用p溝道類型的襯底00上的場邊緣具有天然的抗總劑量電離效應(yīng)引起的漏電，同時(shí)，pflash無windowcolsure(編程/擦除窗口不存在閉合現(xiàn)象)，可以增加開關(guān)單元閾值窗口(即，開關(guān)態(tài)的可靠性高)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗總劑量輻射能力；采用電子注入效率高的btbt編程方式，可以有效地提升編程速率，同時(shí)，該編程方式與fn相比，可以減小其隧道氧化層質(zhì)量的影響，進(jìn)一步地提升了該結(jié)構(gòu)單元的可靠性；采用底壓摻n超薄柵氧加固工藝，有效增強(qiáng)其可靠性和抗總劑量輻射能力。本發(fā)明得到的開關(guān)單元結(jié)構(gòu)簡單，與cmos工藝兼容，面積小，適用于千萬門級(jí)及以下硅膜的fpga電路的工藝集成。本發(fā)明pflash開關(guān)單元結(jié)構(gòu)的制備方法不僅適用于體硅和外延片襯底cmos工藝，而且也適用于soi襯底cmos工藝。