CN102110692A - 抗辐照eeprom存储阵列隔离结构 - Google Patents

抗辐照eeprom存储阵列隔离结构 Download PDF

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田海燕
封晴
王晓玲
张艳飞
李博
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Abstract

本发明公布了一种抗辐照EEPROM存储单元阵列隔离结构，包括制作在半导体衬底上的EEPROM存储单元，所述EEPROM存储单元呈阵列排列，EEPROM存储单元之间通过场氧相隔离，在所述场氧下面增加场注，使得存储阵列中的每个EEPROM存储单元与其上下左右四个EEPROM存储单元通过所述场注隔开。该设计解决了由辐照所产生的总剂量效应对EEPROM存储阵列中相邻存储单元之间场区漏电的影响。本发明利用场注技术，对相邻的EEPROM存储单元进行隔离。该阵列设计抗总剂量能力达到200KRad（Si）以上，隔离后相邻单元之间不存在漏电流通路。在抗辐照加固的同时，没有影响到存储单元阵列本身的存储性能。

Description

抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构
技术领域
 本发明涉及一种抗辐照EEPROM存储阵列的隔离结构，属于集成电路技术领域。
背景技术
EEPROM存储阵列作为非挥发存储设备，大量用于航空与航天领域。但是由于空间应用环境的复杂性，存储阵列常常会受到辐照的影响而使关键数据丢失或器件失效。如何满足空间应用的需要，提高EEPROM的抗辐照性能，是多年来研究的热点。
现有技术中由NMOS管形成的存储单元之间不增加额外的隔离结构，单元与单元之间由工艺过程中的场氧进行隔离。如图1所示，该EEPROM存储单元制作在半导体衬底8上，包括N型有源区2，栅氧化层3，栅4，左右两个NMOS管之间为场氧1。在常规环境中，场氧1中没有导电沟道，不存在漏电流。在辐照环境中，在场氧1区会产生电离电子-空穴对；由于陷阱的俘获作用，在Si/SiO2系统的SiO2一侧堆积正电荷，形成界面态，有可能形成场氧下反型的漏电沟道。场氧漏电沟道能延伸到邻近的晶体管的N型有源区2，这将在相邻的NMOS管之间产生漏电流Id。所以标准EEPROM存储单元阵列结构不具备在辐照环境中应用的价值。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题，在现有的工艺基础上，研究了辐照对EEPROM存储阵列的影响，提出了一种新的抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，使EEPROM存储阵列具有抗辐照能力。
按照本发明提供的技术方案，所述抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构包括制作在半导体衬底上的EEPROM存储单元，所述EEPROM存储单元呈阵列排列，EEPROM存储单元之间通过场氧相隔离，在所述场氧下面增加场注，使得存储阵列中的每个EEPROM存储单元与其上下左右四个EEPROM存储单元通过所述场注隔开，所述场注与相邻EEPROM存储单元不接触。
所述场注呈现网格状结构。
由EEPROM存储单元构成的存储阵列的字线选择栅采用二铝纵向走线，控制栅和位线采用三铝横向走线。
所述EEPROM存储单元由NMOS管形成。
所述场注是在场氧填充之前向半导体衬底表面注入硼，使得场注区存在大量的空穴。
本次发明的优点是：保证器件性能的条件下，在单元与单元之间使用场注隔离结构，以防止单元之间的漏电，在抗辐照加固的同时没有影响到存储单元阵列的存储性能。
附图说明
图1 为已有技术中EEPROM存储阵列内单元之间漏电原理图。
图2 为本发明隔离结构平面示意图。
图3 为本发明单元之间隔离原理剖面图。
图4 为本发明存储阵列结构平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明的技术方案进行详细说明。本发明对EEPROM存储阵列设计方案如下。
针对辐照效应对EEPROM存储阵列的影响是：辐照会形成场氧下反型的漏电结构，场氧漏电沟道能延伸到邻近的晶体管的有源区，使相邻单元管之间的隔离失效，形成静态漏电流通道，导致器件失效。在设计EEPROM存储阵列设计时，利用场注技术，对相邻的EEPROM单元进行隔离。隔离后相邻单元之间不存在漏电流通路。
抗辐照EEPROM存储单元外围均为场氧1，根据场氧隔离的漏电原理，采用了如图2所示的结构，在每个存储单元外围加入场注5形成一个场注环。该场注环有一定的宽度W，此宽度W保证了一定的注入面积，使得辐照环境下场注5隔离有效；该场注环与相邻单元的N型有源区2保持一定的距离D，此距离D保证了N型有源区2与衬底8之间的击穿电压不会由于场注5的存在而降低。
该结构的工作原理如图3所示，半导体衬底8上制作有场氧1，两个相邻的存储单元各自的N型有源区2，栅氧化层3，栅4，场注5。与图1相比，单元与单元之间的场氧1下面添加了场注5。场注5是在场氧1填充之前向半导体衬底8表面注入一定剂量的硼，使得场注5区存在大量的空穴。由于界面态存在而产生电子漏电流时，会被场注5区的空穴所复合，阻断了电流的通路，因此不会在存储单元与存储单元之间产生漏电流。
图4是本发明采用场注隔离结构的阵列示意图。在该阵列结构中，存储单元的字线选择栅SG1~4由二铝6纵向走线，位线BL1~4和控制栅CG1~4由三铝7横向走线；每一个EEPROM存储单元周围都环绕着场注5，使其与上下左右四个存储单元完全由场注5隔开。该场注5呈网格状结构。
本发明解决了由辐照所产生的总剂量效应（TID）对EEPROM存储阵列中相邻存储单元之间场区漏电的影响，提高了EEPROM器件存储单元阵列的抗辐照能力，采用200 KRad（Si）以上抗辐照存储单元组成的存储阵列抗总剂量能力可达到200 KRad（Si）以上。

Claims (5)

1. 抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，包括制作在半导体衬底上的EEPROM存储单元，所述EEPROM存储单元呈阵列排列，EEPROM存储单元之间通过场氧相隔离，其特征在于：在所述场氧下面增加场注，使得存储阵列中的每个EEPROM存储单元与其上下左右四个EEPROM存储单元通过所述场注隔开，所述场注与相邻EEPROM存储单元不接触。
2.如权利要求1所述抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，其特征在于所述场注呈现网格状结构。
3.如权利要求1所述抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，其特征在于由EEPROM存储单元构成的存储阵列的字线选择栅采用二铝纵向走线，控制栅和位线采用三铝横向走线。
4.如权利要求1所述抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，其特征在于所述EEPROM存储单元由NMOS管形成。
5.如权利要求1所述抗辐照EEPROM存储阵列隔离结构，其特征在于所述场注是在场氧填充之前向半导体衬底表面注入硼，使得场注区存在大量的空穴。
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