專利名稱：非易失性半導(dǎo)體存儲裝置及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置如閃時存儲器，具有一浮置門和一控制門，其上當存儲單元工作時，加有正負電壓。
圖15到17為常規(guī)的該類型非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的簡圖。圖17是該常規(guī)非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的平面視圖。圖15是圖17中沿A-A′線的剖面圖，圖16是圖17中沿B-B′線的剖面圖。參照上述附圖，對該常規(guī)非易失性半導(dǎo)體存儲裝置進行描述如下。
在P型半導(dǎo)體基片1上，對著P型半導(dǎo)體基片1，制作一個N型井2，在N型井上，再對著N型井2制作一個P型井3，在P型井的主表面上制作一個復(fù)合門8。該復(fù)合門8包括依次疊壓的一個第一門絕緣膜4，一浮置門5，一第二絕緣膜6，和一控制門7。在鄰近復(fù)合門6旁邊的P型井3的表面上還用N+擴散層制出一源10和漏11。而且，在部分P型井3上再覆上一層第一層間絕緣膜12，和一接點13，再在它們上面覆蓋一第一金屬布線14，一第二層間絕緣膜15，一第二金屬布線16，和一包覆膜17。
還有，已知將控制門7通過一導(dǎo)線層連接一二極管，就可以防止刻蝕時的充電。然而在該類型的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置中，在存儲單元工作時，控制門7上已加有正負兩種電壓。所以就不可能再將控制門7連接到防止充電的二極管上。于是，充電就不可避免地加到具有浮置門5的存儲單元上。
常規(guī)工藝所存在的問題是當刻蝕布線層時，充電使得存儲單元的浮置門可以陷落電子或空穴，致使性能不穩(wěn)定，絕緣膜可靠性下降或絕緣遭損。這是因為當存儲單元工作時，控制門上加有正負兩種電壓，而且控制門又不能連接到一個防止充電二極管上，亦即，如果將防止充電二極管連接到控制門上，則防止充電二極管就會由于施加其上的正壓或負壓而正向上產(chǎn)生偏壓，相應(yīng)地控制門上就不可能被施加上所需的電壓了。
所以本發(fā)明的一個目的就是提供一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，該裝置具有一浮置門和一控制門，當存儲單元工作時，其上都加有正負電壓，該裝置可以在布線層刻蝕時防止因充電而引起的性能不穩(wěn)定和絕緣可靠性下降或絕緣受損。
根據(jù)本發(fā)明的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是一種改進了的在一半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于在半導(dǎo)體基片上制作一個與半導(dǎo)體基片的第一導(dǎo)電型相反的一第二導(dǎo)電型的第一井。在第一井上制作一第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層與控制門電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于，在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基片上制作一個與半導(dǎo)體基片上的第一導(dǎo)電型相反的一第二導(dǎo)電型的第一井，在第一井上制作一第一導(dǎo)電型的第二井，其上制作一第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層是與控制門電連接的。亦即，在半導(dǎo)體基片上制作有一個與半導(dǎo)體基片具有相反導(dǎo)電型的第一井。再在第一井上制作一個與第一井具有相反導(dǎo)電型的第二井，并在第二井上制作一個與第二井具有相反導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層連接到存儲單元的控制門上，以便構(gòu)成一個防止充電元件。
根據(jù)本發(fā)明的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的生產(chǎn)方法是一個改進了的用以生產(chǎn)具有在半導(dǎo)體基片上的一浮置門和一控制門的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法。該方法的第一實施例的特征在于其有下列步驟在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基片上制作一個與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層；將該半導(dǎo)體層與控制門作電氣連接，而當導(dǎo)線層刻蝕過程中絕緣開。
根據(jù)第二實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的生產(chǎn)方法的特征在于具有下列步驟在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基層上制作一個與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層；將該半導(dǎo)體層用布線與控制門作電氣連接，而當刻蝕該導(dǎo)電層過程中或在其過程之后，切斷半導(dǎo)體層與控制門之間的布線連接；換言之，存儲單元控制門是連接到防止充電二極管上，而在最后布線層刻蝕期間，控制門再和防止充電二極管切斷。
根據(jù)本發(fā)明，用于防止在導(dǎo)線層刻蝕期間充電的防止充電元件可保證有一電流通路，以便防止充電而引起存儲單元特性的波動和絕緣膜可靠性的下降或絕緣的破壞，而且又能在存儲單元工作時，加上正負兩個電壓。
更具體的是，有一N型井被制作在P型基片上。在N型井上制作一P型井，在P型井中，制作N+擴散層，該擴散層與控制門相連，其中P型基片和N型井是接地的。當布線層刻蝕期間發(fā)生充電而引起一正電壓加到上述的N+擴散層上時，則從P型井到N型井的方向上是正方向，又因為N型井是接地的，所以有可能用一個在P型井上具有N+擴散層的二極管以保證一個電流通路。而且，當布線層刻蝕期間充電而引起一負電壓加到上述的N+擴散層上時，則從N+擴散層到P型井的方向是正向偏置的，這樣就可以用一個在N型井上有P型的二極管以保證電流的通路。
加之，在防止充電二極管連接控制門上這種情況中，在最后的布線層刻蝕期間，控制門與防止充電二極管的連接被切斷，于是即可用防止充電二極管確保電流通路，且利用刻蝕(如一最后布線層刻蝕)斷開防止充電二極管以實現(xiàn)在存儲器元件工作時可以加上正負電壓。
圖1是沿圖3中A-A′線的剖面視圖，以表示本發(fā)明第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
圖2是沿圖3中B-B′線的剖面視圖，以表示本發(fā)明第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
圖3是本發(fā)明第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的平面視圖。
圖4是沿圖6中A-A′線的剖面視圖，以表示第一實施例中的布線層刻蝕時的情況。
圖5是沿圖6中B-B′線的剖面視圖，以表示第一實施例中的布線層刻蝕時的情況。
圖6是第一實施例的布線層刻蝕時的平面視圖。
圖7是沿圖9中A-A′線的剖面視圖，以表示第一實施例的一個特例。
圖8是沿圖9中B-B′線的剖面視圖，以表示第一實施例的一個特例。
圖9是第一實施例的特例的平面視圖。
圖10是沿圖12中A-A′線的剖面視圖以表示特例中布線層刻蝕的情況。
圖11是沿圖12中B-B′線的剖面視圖以表示特例中布線層刻蝕的情況。
圖12是特例中布線層刻蝕的平面視圖。
圖13是圖14中沿B-B′線的剖面視圖，以表示本發(fā)明第二實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
圖14是本發(fā)明第二實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的平面視圖。
圖15是圖17中沿A-A′線的剖面視圖，以表示常規(guī)的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
圖16是圖17中沿B-B′線的剖面視圖，以表示常規(guī)的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
圖17是常規(guī)非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的平面視圖。
現(xiàn)在參考附圖詳細描述本發(fā)明的各實施例。
圖1到圖3簡略地表示了本發(fā)明的第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。圖1是圖3沿A-A′線的剖面視圖，而圖2是圖3沿B-B′線的剖面視圖。圖3是表示第一實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的平面視圖。后面就參考這些附圖進行說明。
在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基片51上，制作一個與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的第一井52。在第一井52中，制作一第一導(dǎo)電型的第二井53。在第二井53的主表面上，一層接一層地相繼制作一第一門絕緣膜4，一浮置門5，一第二門絕緣6和一控制門7以構(gòu)成一組合門8。在鄰近復(fù)合門8的第二井53的表面上，在即將成為一防止充電元件擴散層的一部分中，用離子注入方法制作出一源10、一漏11，和一防止充電元件擴散層18。它們部分地被第一層間絕緣膜12和一觸點13所復(fù)蓋，再在其上相繼制作出一第一金屬布線14，一第二層間絕緣膜15，一第二金屬布線16，和一包覆膜17，從而構(gòu)成一非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。
而且，控制門7是用第一金屬布線14與防止充電擴散層18相連接的。第一金屬布線14和第二金屬布線16相連接。半導(dǎo)體基片51和第一井52是接地的。
應(yīng)該指明，在本實施例中有兩層金屬布線層，但也可以用一層或三層甚至更多層金屬布線層。
圖4至圖6簡略地表示了本實施例的布線刻蝕過程。圖4是圖6沿A-A′線的剖面視圖，而圖5是圖6沿B-B′的剖面視圖。圖6是平面視圖。此后即參考這些


本實施例的功能。
半導(dǎo)體基片51和第二井53是第一導(dǎo)電型的，而第一井52和防止充電元件擴散層18則是第二導(dǎo)電型的。半導(dǎo)體基片51和第一井52又是接地的。因此，當在布線層刻蝕期間發(fā)生充電時從擴散層18到第二井53上加有一個正向的電壓；則第二井53和第一井52就相當于起一個防止充電二極管的功能(圖4)。而且，當由于充電而從擴散層18到第二井53上有一反向電壓時，則有一正向的電流從第二井53流到第一井52所以擴散層18和第二井53就相當于起一防止充電二極管的功能(圖5)。
圖7到圖9簡略地表示了本實施例的一個特例。圖7是圖9中沿A-A′線的剖面視圖，圖8是圖9中沿B-B′線的剖面視圖。圖9是平面視圖。下面即結(jié)合附圖進行說明。
在P型半導(dǎo)體基片上，制有一相反于P型半導(dǎo)體基片1的導(dǎo)電型的N型井2，在N型井中，制有一相反于N導(dǎo)電型的P型井3。在P型井3的主表面上制作一復(fù)合門8，它包括一第一門絕緣膜4、其厚度是100埃的量級，一浮置門5，其厚度為1000埃的量級，一第二門絕緣膜6，其厚度為150埃，和一控制門7，其厚度為2000埃量級，且逐層制出。在鄰近復(fù)合門8的P型井3的表面，在將成為防止充電元件擴散層的這一部分上用離子注入方法制作出一源10，一漏11，和一防止充電元件擴散層18。這些都將被具有厚度為7000埃量級的一第一層間絕緣膜12，和第一觸點13所覆蓋，再在其上相繼制作出一第一金屬布線14，其厚度為5000埃量級，一第二層間絕緣膜15，其厚度為6000埃量級，一第二金屬布線16，其厚度為7000埃量級，和一具有9000埃量級厚度的包覆膜17，從而構(gòu)成一閃瞬存儲器。
而且，控制門7是用第一金屬布線14和防止充電元件擴散層18相連接的。第一金屬布線14是與第二金屬布線16相連接，而且，P型半導(dǎo)體基片1和N型井是接地的。
圖10到圖12簡略地表示了本實施例中布線層的刻蝕過程。圖10是圖12中A-A′線的剖面視圖，圖11是圖12中沿B-B′線的剖面視圖。圖12是一平面視圖。下面將參考附圖對本實施例的功能予以說明。
P型半導(dǎo)體基片1和P型井3具有一種相同的導(dǎo)電類型，而N型井2和防止充電元件擴散層18則是另一種相同的導(dǎo)電類型。半導(dǎo)體基片1和N型井2是接地的。因此，當布線層刻蝕期間發(fā)生充電時有一正向的電壓從擴散層18加到P型井3上，則P型井3和N型井2就起一個防止充電二極管的功能(圖10)。而且，當因充電而引起的從擴散層18到P型井53上有一反向電壓時，則有一正向的電流從P型井3流向N型井2。因此擴散層18和P型井3就起了一個防止充電二極管的作用(圖11)。
圖13和圖14簡略地表示了本發(fā)明第二實施例的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置。圖13是圖14中沿B-B′線的剖面視圖，圖14是平面視圖。下面將參考附圖給予說明。與圖1中相似的部件則采用相同的標號，并省略了對它們的注釋。
在第二實施例中，為了防止布線層刻蝕時充電，在存儲單元運作期間，當只有正負電壓加到控制門7上時，采用一個防止充電二極管，且有一電流通路以確保防止充電。在最后的布線刻蝕時，控制門7再從存儲單元中的防止充電二極管上切斷開。這樣，可在存儲單元運作期間加上正負兩個電壓，同時又在布線層刻蝕期間防止充電。
必須指明，上述的將控制門7從存儲單元中防止充電二極管上切斷開，可以不在刻蝕最后布線層這一步驟時進行，而是在一專門的切斷刻蝕過程中進行。
在一非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，例如閃瞬存儲器中，其控制門上加有正負兩個電壓；本發(fā)明可以在布線層刻蝕期間發(fā)生充電時，在存儲單元浮置門中防止電子或空穴的陷落。這樣，就可以防止存儲單元性能的不穩(wěn)定和絕緣膜可靠性的下降或絕緣破壞。
本發(fā)明的優(yōu)點可理解如下，在提供了一防止充電元件之后，即使在存儲單元控制門上加上正負兩種電壓也不致使運行出現(xiàn)困難。該防止充電元件連接控制門，或有一防止充電二極管通過一布線層而接在控制門上，但隨后即在一刻蝕(如最后的布線層刻蝕)期間彼此切斷開。這樣，就可以在布線層刻蝕期間，在存儲單元運行期間加有正負兩種電壓時，防止對存儲單元的充電。
本發(fā)明可用其他別的方式實施而并不脫離其本質(zhì)或主要特征，本實施例的各個方面都用于圖解說明，但并不以此為限，本發(fā)明的范圍則由所申請的權(quán)利要求表示，而不局限于前述的說明，各種在權(quán)利要求的等同物的范圍和含意之中的變化亦應(yīng)屬此范疇之內(nèi)。
日本特許申請?zhí)?-255697(1997.09.19申請)的全部公開文本包括其說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要作為一個整體都包含在本申請文本之中。
權(quán)利要求
1.一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，在其第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于其中，在所說的半導(dǎo)體基片上制作一與所說的半導(dǎo)體基片的所說的第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的第一井；和在所說的第一井中制作一所說的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層是與所說的控制門電連接。
2.一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，在其第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于其中，在所說的半導(dǎo)體基片上制作一與所說的半導(dǎo)體基片的所說的第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的第一井；和在所說的第一井中制作一所說的第一導(dǎo)電型的第二井，在該第二井中制作一所說的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，所說的半導(dǎo)體層和所說的控制門電連接。
3.一種如權(quán)利要求2的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于所說的半導(dǎo)體基片和所說的第一井是接地的，且所說的第二井是浮置的或者是接地的。
4.一種用于生產(chǎn)非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，該裝置在半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于，所說的方法包括的步驟為在第一導(dǎo)電型的所說的半導(dǎo)體基片上制作一與第一導(dǎo)電型相反的一第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門電連接，和在布線層刻蝕期間將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門電絕緣。
5.一種用于生產(chǎn)非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，該裝置在半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于，所說的方法包括的步驟為在第一導(dǎo)電型的所說的半導(dǎo)體基片上制作一與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門電連接，和在布線層刻蝕之后將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門電絕緣。
6.一種用于產(chǎn)生非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，該裝置在半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于所說的方法包括的步驟為在第一導(dǎo)電型的所說的半導(dǎo)體基片上制作一與和第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門電連接，和當布線層刻蝕期間切斷所說的半導(dǎo)體層到控制門的所說的布線連接。
7.一種用于產(chǎn)生非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，該裝置在半導(dǎo)體基片上具有一浮置門和一控制門，其特征在于所說的方法包括的步驟為在第一導(dǎo)電型的所說的半導(dǎo)體基片上制作一與和第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，將所說的半導(dǎo)體層與所說的控制門用布線作電連接，和在布線層刻蝕期間切斷之后所說的半導(dǎo)體層到所說的控制門的所說的布線連接。
8.一種如權(quán)利要求1的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
9.一種如權(quán)利要求2的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
10.一種如權(quán)利要求3的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
11.一種如權(quán)利要求4的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的生產(chǎn)方法，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
12.一種如權(quán)利要求5的方法，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
13.一種如權(quán)利要求6的方法，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
14.一種如權(quán)利要求7的方法，其特征在于其中所說的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置是閃瞬存儲器。
全文摘要
本發(fā)明可防止在非易失性半導(dǎo)體存儲裝置中的布線刻蝕期間的充電。該裝置具有一浮置門和一控制門,其在存儲器工作時加在正負兩種電壓。在第一導(dǎo)電型的芯片51上制作一相反于第一型的第二導(dǎo)電型的第一井52,在第一井52中制作一第一導(dǎo)電型的第二井53,在第二井53的主表面上相繼制作一復(fù)合門8,包括了一第一絕緣膜4、一浮置門5、一第二門絕緣膜6和一控制門7。在第二井53的表面用離子注入法制作一源、一漏和一第二導(dǎo)電型的防止充電元件擴散層18。
文檔編號H01L21/8247GK1212466SQ9811983
公開日1999年3月31日 申請日期1998年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月19日
發(fā)明者石毛清一 申請人:日本電氣株式會社