TW406419B - Memory-cells arrangement and its production method - Google Patents

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經殊部中央搮準局员工消资合#:社印装 煩請委罚明示，本案ί>丘後.;·:!<?£:-父原#質内容 五、發明説明（>) 則須使用埋人式之摻雜曆，埴些摻雑曆須適當地被結構 化且與金靨接觸區相連接。 本發明之目的是避免先前技藝中之缺點。特別是建蟻 一種記憶體單胞配置，其中盡可能多之記憶體單胞数目 可配置在盡可能小之空間中。 此目的是輅由申請專利範圃第1項之記憧體單胞配置 K及申嫌專利範圃第14項之製造方法來達成。本發明之 其它檐造方式敘述在申請專利範醒其餘各項中。 在半導體基艟之主面上配置一些條形匾，埴些條形區 突出於半導體基臞之主面上。條形匾分別具有一種由摻 雜層所形成之堆叠，其中相鄰之各曆分別具有相反之導 雷型。每三個相鄱之摻雑層形成埸效控制之霣晶艚的二 個源極/汲極區Μ及一個通道區。上述堆«之至少一個 側壁設有閘搔介轚質。字媒在堆叠之側壁區域中鄰接於 «極介甯質，且宇線是垂直於條形區而延伸。作為源極 /汲極區用之摻雑層同時可作為記憶嫌單胞配置之位元 線。在記檐體中設置一些摻雑曆，使至少二個互相重叠 配置之霣晶體可由逭些摻雜層來製成，瑄些電晶賬垤由 一曆共同之摻雜曆（其係作為共同之源棰/汲極匾）而互 相串聯。 在此種記憶體單胞配置中，在字線之一和一層攙雜層 (其係作爲通道區用）以及二個相鄰之摻雜層（其係作爲源 極/汲極區用），之間的界定了一個電晶體。相鄰之電晶 體（其互相串）具有一個共同之源極/汲極區。電流在電 晶體中係平行於堆疊之側壁而流動。 請 先 閱 之 注

I 旁 裝 訂 ，'泉 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 406419 A7 B7 五、發明説明（/ 經濟部中央揉半局工消费合作社印製 記憶體單胞已使用在廣泛之技術領域中。在記憧體單 胞中，其不但和唯謓記憶體（其稱為ROM,即，Read only niomory)有關，而且亦和可程式之記憶SI (其稱為PROM,即 .p r* 〇 g r* a η hi a b 1 e R 0 Μ)有關。 在半導體基《上記憶體單胞配置之特徴是：其允許可 對儲存於其中之資訊進行自由之存取（access)。逭些簞 胞含有許多霣晶體。在讓出過程中須確定：是否有電流 流經電晶體。理輯吠態1或0分別對應於”有霣流流經 電晶體”或•霣晶體處於截止狀態"。賁訊之齡存通常是 由於使用H0S電晶體而達成，H0S霣晶嫌之通道區具有一 種與所期望之截止（off)特性相對應之摻雜度。 在文件DR-0S19510042中建雄一種記憧㈣單胞配置，其 具有一些SH置成列（row)之M0S電晶«。在每一罕胞中串 聯複數個M0S電晶體。為了提高記憧臞密度，則相鄰之 各列分別交替地配置在條形縱向溝渠之底部Μ及配置在 相郯之條形縱向溝渠之間基體之表面上》互相連接之源 極/汲極區是Μ相連接之摻雜區構成。藉由逐列（r〇v)之 控制方式，則可謫出此種記慵體簞胞配置之内容。 此種記憶體單胞配置之特微是：記憶»單胞所需之面 積需求由4F降低至2F ,其中P是製造時所使用之撤影 術（photolithography)之最小结構寬度；但其缺點是： 每一面積單元中不可能再提高記憶體單胞之數目。 由文件US-PS5409852中巳知可互相里疊地配置M0S霣 晶體Μ便提高封裝密度。為了接觸此種形式之罨晶臁， 請 先 閱 ΐί 之 注 I 項 再 t 裝 訂 線 本紙張又度逍用中國國家梂半（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） 406419 Α7 Β7

經殊部中央搮準局员工消资合#:社印装 煩請委罚明示，本案ί>丘後.;·:!<?£:-父原#質内容 五、發明説明（>) 則須使用埋人式之摻雜曆，埴些摻雑曆須適當地被結構 化且與金靨接觸區相連接。 本發明之目的是避免先前技藝中之缺點。特別是建蟻 一種記憶體單胞配置，其中盡可能多之記憶體單胞数目 可配置在盡可能小之空間中。 此目的是輅由申請專利範圃第1項之記憧體單胞配置 K及申嫌專利範圃第14項之製造方法來達成。本發明之 其它檐造方式敘述在申請專利範醒其餘各項中。 在半導體基艟之主面上配置一些條形匾，埴些條形區 突出於半導體基臞之主面上。條形匾分別具有一種由摻 雜層所形成之堆叠，其中相鄰之各曆分別具有相反之導 雷型。每三個相鄱之摻雑層形成埸效控制之霣晶艚的二 個源極/汲極區Μ及一個通道區。上述堆«之至少一個 側壁設有閘搔介轚質。字媒在堆叠之側壁區域中鄰接於 «極介甯質，且宇線是垂直於條形區而延伸。作為源極 /汲極區用之摻雑層同時可作為記憶嫌單胞配置之位元 線。在記檐體中設置一些摻雑曆，使至少二個互相重叠 配置之霣晶體可由逭些摻雜層來製成，瑄些電晶賬垤由 一曆共同之摻雜曆（其係作為共同之源棰/汲極匾）而互 相串聯。 在此種記憶體單胞配置中，在字線之一和一層攙雜層 (其係作爲通道區用）以及二個相鄰之摻雜層（其係作爲源 極/汲極區用），之間的界定了一個電晶體。相鄰之電晶 體（其互相串）具有一個共同之源極/汲極區。電流在電 晶體中係平行於堆疊之側壁而流動。 請 先 閱 之 注

I 旁 裝 訂 ，'泉 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 406419 b77 五、發明説明（4 ) 在堆叠中最好設置一些摻雜暦·使得在條形區中分別 互相重叠地配置4至32個霣晶體，密些霣晶體分別經由 一個共同之摻雜層（其是作為一傾共闻之源極/汲槿區） 而互相串職。适樣就可達到一個較高之封裝密度。 條形區在平行於基»之主面具有一«條形之横切面。 相鄹之條形匾最好是互相平行地配置著。 多條互相隔開之字烺是垂直於條形匾而延伸。Μ此方 式沿著條形匾之縱向延伸方向相鄰地配置許多電晶體， 埴些罨晶體可經由各自之字線而被控制。 本發明中設計一種記憶《單胞配置，其中所有之三維 空間是用來儲存及/或繼鑛傅送資訊。埴是Μ下述方式 達成：Ν個霣晶體上下簠疊地配置蕃。因此，每個記憧 體所需之面》爾求由4F2降低至4!^/讨。此種面_之降低 是ΚΝ個電晶體上下堆叠之三維（dimension)稹«方式 而達成。 經濟部中央揉準為貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注$項再#寫本頁) 藉由圔示之電晶體的堆叠作用可連成本發明降低面潰 之目的。其它措施可簡化此種記憧《單胞配置之可製造 性且可導致一種盡可能高之切換速率。因此，此處並非 針對圖示各種特擞一種各別之特微。此處所使用之槪念 是指其最廣泛之意義而言。 特別是W槿介電質之概念在意義上根本不會受到限制 。其不但包括傳統之介電質，亦包括一種具有較高之爾 荷載體捕捉横切面之介電質，其例如含有SbH4,Ta2〇5 ，Al2〇3或Ti 02，但其亦可和一種複雜之閜極介霣質有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 406419 A7 _B7 五、發明説明（4 ) 期I,其例如具有一種曆序列0H0(氧化物/氮化物/氧化物） 之结嫌，此種曆序列具有第一 S丨.〇2曆，S i3 &曆和第二 Si 〇2曆。逭樣不但可形成一種在製程中可程式化之記憧 艚單胞配置，而且亦可檐成一種在其操作時程式化可變 換之記憶醚單胞配置。 依據本發明之構成方式·邏輯值〇和1之賊存是以下述 方式來完成：霣晶《在通道匾中具有不同之摻雜物霣濺 度乂可醏存其中一種邏輯值之此種轚晶«之通道區中具 有第一種摻雜物質濃度值。可鮪存第二種邏輯值之此種 電晶《具有和第一種不同之第二種摻轅物質溻度值。在 通埴匾中不闻之摻雜物霣灌度會使霣晶臞有不同之導通 電壓，因此可允許有不同之邇輯值。 可靠地讀出所髄存之賁訊是Μ下述方式達成··通道匾 中摻雑物質之濃度須互相差別2倍至10倍。 下述方式是《當的：其中一種摻雜物質灞度值是在0.5 X 10 18chT3和2Χ IO^ciT3之間的範麵中.·另一種摻雜物 質濺度值是在0.5X ΙΟ1%!»"3和2X 1019C«T3之間的箱圃 中〇 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再€寫本頁) 依據本發明之另一構成方式，閜棰介電質是由一種具 有轚椅載體黏附位置之材料所溝成。阐極介電質特別是 由一種多曆糸統所構成，其中一曆具有一種較相鄹之曆 遢高之電荷載醴捕捉横切面。在此種閘極介罨質中所捕 捉之爾荷載體會影響電晶體之導通電壓。賴由通當地引 入電荷載體，則可使邏輯賁訊儲存在此種記憧膻單胞配 -6 - 本紙張又度適用中國固家標準（cns >A4规格（210x297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 406419 A7 _^_B7___五、發明説明（/ ) 置之構造中。 依據本發明之另一構進，條形匾含有二個由隔離匾所 分皤之層堆蠱。此種隔難區同搛能Μ條形方式構成且可 界定二個條形之曆堆叠。在此種樽造中，在條形®之互 相面對之供鑒上製成一些電晶嫌。Κ此種方式可再提高 封裝密度。 因此，本發明之範酺包括：使每二個配置在相鄰條形 匾中之曆堆叠經由一種摻雜Κ (其配置在半導鱺基體中 且與主面相鼷接）而互相串_。此外，在條形區中所含 有之靥堆叠可薄由一靥共同之導電曆（其配置在暦堆叠 以及隔離S之上方>而互相串»» 藉由串嫌霣路中相鄺之曆堆叠可提高霣性平面之数目。 本發明之記憶體單胞配置不會在其姐件之特殊拓携 (Topology)形成上有所限制。但此處所示之空間配置是 特是有利的。當各《晶«之主動區（active region)互 相重叠時，朗其它之®路元件可具有一種任意之配置。 各電晶體之其它成份亦能Μ不同之方式來K置。但一種 特別好之空闢利用方式是Μ下述方式達成：閛極介霣霣 是垂直於半専腰基嫌之主面而配置着。此種配置方式可 璁當地Κ下述方式達成：閛極介霣質存在於條形匾之側 壁上》 位元烺（其互相簠叠地配置在每一個堆叠中）之接觸作 用可Μ不同之方式來達成。特別是可分別對雇堆叠進行 结構化，使每一條位元線在單胞陣列（array)之邊錄處 (請先閲讀背面之注^^項再續寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210XW7公釐） A7 B7 經濟部中央梂準局負工消费合作杜印装 五、發明説明（6 ) 裸露出來。此種層堆蠱在此種情況中於單胞陣列之邊緣 處具有一種階梯形式之横切面，其中配置於層堆叠中更 下曆之位元線在傅向中突出於逭些®置於其上方之位元 線之外脚。 本發明之範圃亦包括：鞴由解碼器來控制逋些互相簠 疊配置之位元線。此種解碼器最好是製作在曆堆疊中° 因此須設置其它之記擇媒，逭些遵擇媒是與曆堆疊相交 。在薄擇媒中之一與曆堆疊之間的交叉點處分刖製作一 個此種解碼器所用之電晶體。此種解碼器之霣晶髓之構 造因此類似於記憶體單胞陣列中之霣晶臞構造°解碼器 之每一個霣晶體是連接在二條相郾之位元線之間。許多 解碼器之霣晶體互相重叠地配置且互相串_，就像記懂 髑單胞陣列中各霣晶黼互相重叠地配置一樣。解碼器各 轚晶體之各種不同之導通電壓是由電晶腫通道@中各種 不同之摻雑物質灞度所造成。若需要時·則在一個條形 直中可製成多個解碼器•在解蔼器之間分別配置此種記 億體單胞®置之電晶體。Μ此種方式可防止位元線上有 太大之窜艫降。 為了製，造此種紀憧«單胞配置，則須在半専體基體之 主面上沈稹一些摻雑曆，其中相邾之摻雜曆是分別W相 反之導甯型式來摻雑。藉由逋些摻雜靥之结構化而形成 條形區。條形區之至少一個側壁設有閘極介電層°須形 些字線，埴些字線垂直於條形區而延伸且在條形區 之脚壁區域中是與閘極介電質相鄰接° -8 "* 本紙張纽it财S®家鮮（CNS) Α4^ ( 210x297公釐） ----------裝丨-----訂I------線 (请先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印裝 406419 at ______B7_ 五、發明説明（7 ) 摻雜層是藉由磊晶（epitaxy)方式沈穰而成。磊晶過 程最好是K原處（in situ)摻雜之方式來進行。若各種 不闻之資訊須Μ不同之摻雜形式而形成在通道匾中，則 各M0S霣晶體所需之摻雜物霣濃度在各摻雑層（其包含通 道匾）生長完成之後須賴由植入通程來調整。 本發明之其它優點，特殊處Μ及竈當之其它形式敘述 在申諫専利範疆各附騰項中且依據鼸式而描述在較佳實 嫌例之國式中。鼸式簡單說明： 第1麵記憶體單胞配置之一部份之側視圃。 第2圖顧示於第1園中之記憧體單胞配置之放大圖〇 第3圖一種霣路配置，其是用來控制記憧體單胞配置 中所含有之字媒和位元線。 在第1 Β中所示之記憶«單胞配置中顯示二個條形匾 10,20其形成記憧醴單胞之列（row)。條形匾10和20存在 於半_艚基體30之表面上，半導體基體30最好是由單晶 矽檐成。半導體基體30至少在單胞陣列之區城中是P-摻 雜的•其摻雑物質濃度大約是10i7 ciT3。在半導體基體 30中配置一些n-摻雑區90a。逭些m-摻雑區90a之深度大 約是200^1且摻雜物霣濃度是4父101^1~3。在每一個條 形區10,20下方配置二個n-摻雑區9〇a。 在條形區10和20上配置一些字線40。逭些字埭40是由 導電性材料（例如，高摻雑之半導體材料，例如，多晶 矽）所構成。由矽所構成之逭些字線40可另外再被矽化。 但瑄些字媒40由金属所嫌成亦是可能的》逭些宇線40基 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------裝-----l·訂L-----線 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 406419 a? ____B7_ 五、發明説明（/ ) 本上是平行於半導體基體30之表面而延伸，因此是與條 形區10和20之縱向延伸方向相垂直。 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 條形區20之正確構造顯示在第2圖中。條形區10和20 分別含有層堆叠50和60,此二個曆堆叠是由隔離區70而 互相隔開。隔離區70具有Si〇2。每一個曆堆叠50和60都 含有多個互相重叠而配置之曆。其中一個暦堆叠含有曆 90.93,10,103.110,113,120,123,130,133,140.143,150, 153.160,163和 170。另一個曆堆叠 60含有曆 90,95,100， 105.110,115,120,125,130,135.140,145.150,155,160, 165和 170〇 層 90,100,110,120,130,140,150*160和 170 具有一種盡可能高之η-型摻雜。由於η-摻雜曆90 ,100, 110,120,130,140,150,16 0和170在記憶《單胞中作為位 元線用，它們具有一種盡可能高之接雜物質（例如，磷） 濃度。為了使軌道電阻保持盡可能低，則位元線中捿雜 物質之濃度最好較5X 10 l9Cn~3堪高。η-摻雜層90,100, 110,120.130,130,140,150和160所具有之厚度分別是50 nm,n-接雑層170之厚度是400nm。 銼濟部中央揉準局負工消费合作社印袈 層堆叠 50在 η-摻雜曆 90,100,110,120,130,140,150, 160 和 170 之間具有 ρ -摻雑餍 93 ,103,113,123,133,143, 153和163,這些Ρ -摻雑層之厚度分別是ΙΟΟηη。此處瑄些 曆93,1 1 3,1 23和163是高摻雜的。反之，其它p-摻雜曆 103,133,143和153是低摻雑的。曆堆叠60同搛是具有由 P -型之摻雜物質所形成之摻雜曆95,105,115,125,135, 145,155和165,埴呰摻雜曆之厚度分別是lOOna。曆105, -1 〇 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標準局Μζ工消费合作社印裝 406419 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 135,145和165是高摻雜的。反之，其它P-摻雜曆95,115 ,125和155是低摻雜的。低摻雑度最好是在lx 1019c·-3 之範匾中，而高摻雜度是好是在1X1 〇19c 1«-3之範圃中。 較低之摻雜度和較髙之摻雜度所對應之導通霣壓是不同 的，因此可儲存不同之钃輯狀態0或型摻雑物霣 所摻雜之位元嬢之摻雜度取好至少是4X 1019cif3其中 此種摻雜度最好是1X1 O ca 或更离。在摻雑物質濃 度是4X 1019cnT3時位元嬢所具有之比（specif ic)電阻 是大約2βιΩ cm。 藉由曆堆叠60之互相重*配置之曆90,95,100,105, 110,115,120,125,130,135,140,145,150,155,160,165, 170,刖可形成8個互相重叠之霣晶體。層堆叠50之互相 簠叠配置之層 90,93,100,103,110,113,120,123,130, 133,140,143,150,153,160,163,170同樣可形成 8 俚互 相重叠之電晶》。在曆堆叠50和60之側面中於條形E10 .20之邊緣區域中存在著隔雕區175和185(其含有Si 〇2) 。隔離區175和185作為由曆堆叠50和60所形成之霣晶Η 用之阉棰介笛質。瑄些作為閛槿介罨質用之隔離匾175 和185所具有之厚度大約是ΙΟηηι。 為了使記憶髅單胞可程式化，ftil閛槿介罨質由一種具 有較高之電荷載體捕捉横切面之材料所構成是缠當的。 埴例如可以使用缠當之氮化物（例如，Si3N4)或氧化物（ 例如，Ta2〇5, Al2〇3或TiOp來達成。 須形成記憶體單胞之各列（row),使介於所埋取之13億 -11- 本紙張尺度適用中國网家揉丰（CNS > Λ4规格（210X297公釐） -----------裝—----^訂1·------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 406419 A7 B7 五、發明説明（I。） (請先《讀背面之注f項再填寫本頁) 髓電晶》和周邊元件之間的位元線之有效電阻是由所謂 薄的位元線100至160之心電阻•所謂厚的位元線90,90a 和17 0之比電阻以及埴些位元媒之長度所造成。層9〇和 相酈之η-摻蝓區9〇a因此共_作為厚的位元嬢用。在位 元嬝長度是2000F,位元嬢之長度和厚度分別是最小之 结構寬度F Μ及比S阻是1»Ω cn(逋相當於IX i〇2Qc»·^ 之摻雑度）且最小结構It度F = 0.5u 時，厚的位元線之 霣阻是40kQ。薄的位元線之爾阻最高是20k Ω是可接受 的。在此種尺寸時二條位元媒之間的電容在1000儒軍胞 所形成之畏度中是0.6PP。此時在最不利之情況中會造 成最大之存取（access)時間，其大小是2x (20 + 20)kQ X 0 . 6PF«>50ns (奈秒）。 相邾字線之中心之間的距離例如是2F,其中P是可製成 之最小之结構大小，其值例如是介於O.lw 和0.5α 之 鬮。 經濟部中央樣準局属工消費合作社印製 條形匾10和20具有ft面之邊緣。字鑲40鲺由此種側面 之邊緣缅前進。在側面之邊嫌上在位元線90,100,110, 120,130,140,150, 16 0和170和字嬢40之間存在一些交叉 點。此種交叉匾定義成紀憶嫌單胞。埴樣所两之面積需 求是4P2/M。當N = 8條位元嬢互相重叠配置時，則每一傾 記憶體單胞之面»霈求是0.5F2·即，F = 0.5W·時：0.125 μ # ° 字嬢 40與位元媒 90,100,110,120,130,140,150,160 · 170相交之此種區域即為記憶髓單胞配置之記植髏單胞 -12- 本紙張尺度適用中國鬮家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 406419 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（) 陣列。在記憶«單胞陣列外部設置一些未顯示於圔中之 理擇開W。埴些遵擇開鼷具有位元選擇線。多條上下配 置之位元媒可藉由未顯示之金羼曆而組合成一個節點。 在此種節點和其它摻雜曆之間配置許多條位元埋擇線， 就像多條位元線相會成一傾節點一樣。 位元媒特別有利之連接方式是Μ下述方式達成：解碼 器積體化於單胞陣列中。此種稹«化通程最好是以三維 (dimension)方式進行，特刖是Κ相同之结構（躭像逭些 位元線具有條形區10和20—樣）來進行。為了讀出記慵 «單胞配置之內容，則至少須設置一個8理1之解碣器。 此解碼器具有6條依序之字線A,?T,B,r,C,rm 3画），逭些字線允許每二條上下配置之位元線（100至 160)導電性地與厚的位元線（90,170)相邃接（例如，150 輿170相連K及140與90相連）。因此•由8互相簠叠配置 之霣晶«所形成之堆叠中可選取一種位置。迪些M0S電 晶臞具有各種不同之導通電壓。在上述8理1之解碼器 之第一條形匾中交替地上下配置一傾具有較高導通1壓 之M0S霄晶體以及一個具有較低導通電壓之HOSfB晶髓。 在此種8選1之解碼器之第二條形匾中則交替地上下K置 二個具有較高導通電懕之M0S爾晶體Μ及二個具有較低 専通電壓之M0S霣晶通。在8埋1之解碣器之第三條形匾 中上下Κ置四個具有較髙導通«懕之M0S罨晶體以及四 個具有較低導通霣壓之M0S電晶體。每二條宇線因此是 沿著第一條形區，第二條形匾或第三條形匾之互相面對 -13- 請 先 閲 之 注

I 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > Α4規格（210X297公釐） 406419 A7 B7 五、發明説明（>) 之邊緣而配置。與同一位置中同一條形匾之相面對之邊 緣相鄰接之埴些MOS霣晶體因此是互補的。只有厚的位 元線90,170由單胞陣列中延伸而出。配置於其間之薄的 位元線100，11〇,120,130,140,150,160是拜由解磚器之 遘當控制而壤取。 在Η選1之解碼器中，由單胞陣列蓮行至周邊元件中 之位元線的網目（raster)大小是2F。在2Ν選1之解碼器 中此種網目大小提高至4F。在4N理1之解磚器中此種網 目大小甚至可達8 F。 第1瞳中所示之記慵髓單胞配置可以下述方式製成： 在例如由P-摻雜之單晶矽（其基本摻雜物霣濃度是2X 10 15 ciT3)所製成之基體30中，藉由箍人方式而形成一 種摻雑物質湄度例如是lx 1017cnT3之P-摻雑之盆狀區 。此種P -摻雑之盆狀區之深度最好大約是lwm。 n-摻雜區90a是利用光罩以劑量大約是5X loMat/cnT2 之磷原子且例如M lOOkeV之較低之植入能量來進行植入 作用而製成Μ作為擴散匾。因此，η-摻雜匾90a可在已 製成之記憧《單胞中作為源極或汲捶用。醣後之η-接雜 暦笸較低灌度之Ρ-摻雜層是藉由磊晶生長及原處Un situ)摻嫌而製成。 η-摻雜層 90,100,110,120,130,140,150,160和 170M 及低摻雜之 Ρ-摻雜暦 95 ,103,115,125,133 ,143 ,153 和 155 是在溫度T = 1000t：之範圃中生長且在1〇〇托（Torr)(即， 133奄巴（bar))之壓力中加壓。η -摻雜作用是在由H2，

SiH 4和As H3所構成之氣體混合物中進行β P-摻雜作用是 -14 - 本紙張尺度適用中國國家楳準（CNS) ( 210x297公羡） ----------裝— (请先聞讀背面之注項寫本頁) 訂 線 經濟部中央梯準局舅工消费合作社印装 406419 A7 B7 五、發明説明（。） 在由H2, SiH4ftB2H6所構成之氣體混合物中逸行。 (請先閲讀背面之注意事項再塊寫本頁) 高摻雑之P-摻雑曆Μ下述方式製成：在磊晶沈積各別 之曆之後進行植入通程。此種植人遇程中須使用光罩。 此瘇植入過程例如以繭量大約是3X 1012c>T2且能量大 小為25keV之砸來進行。 ft下履之η-摻嫌曆90和η-接雜匾9 0a之靥厚度較其上 所存在之其它 η-摻 _ 曆 100,110,120,130,140,150和 160 者*大。曆90,90a之此種較大的厚度因此是由於其有一 部份是存在於最好是單晶之半導體基艚30之內部中而造 成。特別是當半導»基體30是由犟晶矽構成時•則靥90 之電阻可缠當地鞴由與其相鄰之η-摻雜厘90a而減小。 最上層之η-摻雜暦17〇所具有之霣阻較層1〇〇,11〇,120, 130,140,150和160者堪小。埴例如可由下述方式達成： 最上曆之η-摻雑曆170是由矽化物或金羼所構成。 然後藉由蝕刻而製成一種溝渠结構，使溝渠195在條 形區10和20之間形成。溝渠和堆叠之»度是F,溝渠之深 度大小是NX(100nm = 50nB>·其中H最好是在4和32之間。 經濟部中央揉準局貞工消费合作社印策 在溝榘195蝕刻之後須沈稹一些字媒40,逭钶如K下述 方式達成： 首先在一種習知之曆產生方法中，例如，CVD(Cheiical Vapour Deposition)方法中，Μ 保形（conform)方式沈 積一餍由多晶之半導體材料或由金黼所構成之曆，然後 藉由傅統之微影術對此層進行结嫌化，使形成各別之宇 線40。各別之字線40之間的間距須遵成盡可能小。二條 *15- 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局負工消费合作社印«. 406419 Δ7 Α7 _ . _Β7_五、發明説明（β) 元件線中央之間的距離的下限是由所使用之微影術來決 定。二條相鄰字線40之中央之間的距離因此是F。 在形成字線40之後，介於條形區10和20之間的溝渠可 Μ適當之絕緣材料填入。當條形區10和20上方須設置其 它平面（其含有電性導線）時•則Κ此種方式填入一種絕 緣材料是特別瑾當的。 在此種實施例的一種變型中，條形Κ之互相重鱷配s 之霣晶«所形成之堆«須互相串聯•使所鼸之位元媒17〇 互相速接。此外，配置在不同條形匾中之堆ft可互相串 賺•使所臛之η-摻雜區互相連接，逭最好是賴由形成共 闻之摻雑匾或共同之曆來達成。埴樣可提离電性平面之 數目。 Μ下依據第3 _所示之作為字線和位元媒控制用之電 路配置是特別有利的。 在第3画所示之電路配置中，其是和一種8理1之解爾 器有闞。8壤1之解碼器Μ上述方式構成。在第3黼中， 使用一般之竃路符號來表示-通道-M0S轚晶艚和與其互補 之Ρ-通道- M0S電晶«。解碼器是一種具有多偁資料_入 .1 I ___^_|__裝 I —II 訂 -~~ml ^ (請先閲讀背面之注意事項#.壤寫本頁} 切位 之二 端之 第須 在 · 中 孀 <鼴取 換元 3 遘 中。 皤鳙 入出 II输 使之 ，同 制共 控傾 行一 進在 端現 入出 输後 些隨 瑾訊 對資 須y) r » a 路in 選 述 所 上 如 已 造 構 線 元 位 之 中 匾 形 i ΤΠΓ (J條 器於 碼置 解配 之之 L鄘 相 之意 示任 所條 中二 嫌和 晶90 霣面 的平 間與 之而 線制 元控 位當 條適 二之 此器 於碼 介解 種由 此藉 取可 讀線 可元 樣位 瑄條 二 此 之 獅 家 國 國 中 用 適 卑 一吣 9. 406419 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印*. 五、發明説明 ( 位 元 線 電 性 相 m 接 〇 位 元 媒 90和 170較平面100至 160之 位 元 線 m 厚 因 此 霣 阻 亦 較 低 〇 面 90和170進一步延伸 至 圃 中 未 顯 示 之 計 算 電 路 〇 選擇 過 程是計對所有 之單胞 陣 列 來 進 行 0 H選1之 解 碼 器 是由 LOG 2(m *2條宇烺所構 成 * 例 如 9 N = 16時 有 8 條 字 線， N = 32時有10條字 線。N 堪 1 之 解 碼 器 之 構 造 是 和 單 胞陣 列 之記慵tt棋組 者相同 的 9 因 此 其 積 體 密 度 是 較 其 餘之 周 邊元件（其最好是Μ 平 面 方 式 構 成 )者堪高< ，重要的是： 資訊須在理擇 «路之 匾 域 中 決 定 〇 為 了 使 位 元 媒 之有 效 窜阻最小化， 則在單 胞 陣 列 中 多 次 (例如， 典型上是所有之200條字線 )簠複 此 種 解 碼 器 是 竈 當 的 〇 此 種 解 碾 器 可 積 體 化 於 單 胞陣 列 中而不會使單 胞陣列 中 斷 〇 可 進 一 步 藉 由 各 條 位 元 烺 之集 结 而使位元媒之 有效霣 阻 降 低 〇 本 發 明 並 不 限 於 圓 示 之 實 施例 0 特別是導霣型 式η和 P 可 互 換 〇 此 外 ， 本 發 明 之 範 画 亦 包 括： 設 計一種可程式 化之記 憧 體 單 nt-» 胞 配 置 (PROM) 〇 逭 能 以特 別 缠當之方式進 行，使 闸 棰 介 電 質 由 一 種 具 有 霣 荷 載髖 用 之黏附位置之 材料所 構 成 其 最 好 是 由 —* 種 0N0- 介電 質 (氧化物/氮化 物/氧 化 物 >所取代， 此穡介電質含有第- -S ί 〇2 曆，S i3 (U曆和 第 二 Si〇2 層 〇 記 憶 體 單 胞 配 置 之 程 式 化 可鞴 由 電子之注入且 填入上 17- 請 先 Μ 之 注 項 f 本 頁 訂 線 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 裝 406419 at B7 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 五、發明説明（々） 述之黏附位置而達成。逭樣可提高上述之導通霣颳，其 中在各別之字線（其作為閜極鬣捶用）下方形成一個導霣 通道。導通電壓所提离之值在程式化期間是由時間和所 _加霣壓之大小來調整。 在ΟΝΟ-介電質（氧化物/氮化物/氧化物）之情況中可省 略單胞陣列中之植入過程，使植入通程只有在解磚器中 才需要。轚荷之脯存Μ及記镰髏單胞ffi置之程式化可在 使用0N0-介電霣時例如藉由霣子之F〇wler)Hordhein-|il 道效應以及鶊由热窜子之注入而達成。 為了藉由FovUr-Nordhein-隧道效應來寫人賁訊，則 須藉由相《之字媒和相醑之位元嬢來壤取可程式化之e 憧體蕈胞。記植體單胞之位元繚設定在較小之霣位，例 如0伏特。反之，相鼷之字線設定在較高之«位，例如· 12伏特。其它位元線則提高至一種霣位，須测定此種電 位，使其較此種程式化霣壓小很多◊其它之字镍則提高 至一種電位，此種電位較它位元媒之電位Μ及睡界（th-resho丨e)^壓所形成之和（sub)埋大。 在處於瞄界罨醞時，在ft後之時間中此M0SFET之導通 電懕有顯著之提高是藉由Fovler-Nordhein-隧道效隳來 達成，此種事實是與所需之電颳有顒。 由於在程式化時所有其它與所遘取之字線相交之位元 線是處於較高之窜位，則其它與所壤取之字線相連接之 記憶體簞胞未被程式化。記憧«單胞最好是連接成NAND -組態。於是可將一些記憧髗單胞相連接，使汲極甯流 -18 - 本紙張A度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注項再壤寫本頁) 406419 Α7 Β7 五、發明説明（π 經濟部t央橾準局貝工消費合作社，5-製 流經記镛體單胎。埴樣所具有之優點是：整僩程式化遇 程能Κ非常少之功率來進行。 一個單胞之程式化所爾之能量大約是E¾5X 10~121荷 載體 /C# X 10VX (0.5/i ·χ O.lw 鼸 >=4X 1 (Γ15 J。 藉由热霉子之注入來進行程式化同搛亦是可能的。解 碼器須薄取一個平面，所有單胞都被寫入此平面中，逭 些單胞之字媒都麇於高電位。未處於高爾位中之字媒因 此未被程式化。為了進行程式化，則須在可程式化之M0S 電晶膻上豳加一種脃和電壓。於是覼於此記憧髑單胞之 位元媒被設定在一種低電位（最好是接地罨位）和一種高 電位（通常是大約6伏特）之間。属於記憶«單胞之字埭 則處於一種電位中，M〇sm晶髓在此種鬣位中是處於飽 和搡作中。施加至字線之電歷小於所存在之te和轚κ且 通常大的是4伏特。其它字媒則處於較髙之電位，其大 小例如是7伏特。此種電壓須依據W極介電霣之厚度來 薄取，使不畲發生Fowler-Hordhein-»道效應。所有其 它之位元線在二個末端處是處於相同之霣位，此種«位 例如是飽和電壓之一半。 在程式化時重要的是：程式化時未被理取之位置是處 於一個較低之電位中。 因此，沿著所S取之字線而位於其它位元鑲上之記憶 體單胞的程式化會被禁止且可避兔鼋流流動。箱由高電 颸時之飽和操作而在所選取之記慵體單胞之H0S霣晶嫌 之通道操作中產生富有能量之甯子，逭些電子亦稱為热 -19- ----------裝—----訂IJ-----線 (請先聞讀背面之注f項1填寫本頁) 私纸張尺度遥用中國國家樑準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 406419 A7 B7 五、發明説明（彳） 電子。這些熱電子之一部份會注入閘檯介霄質中。逭些 電子將被上述之黏附位置固定在蘭極介電質中且使M0S 電晶體之臨界電壓升高依據即將馘存在各記愤體單胞中 之資訊，則K此種方式可適當地改變各M0S電晶體之臨 界電懕。 由於較小之程式化時間及程式化功率而可使Fowler*-Nordheim -程式化較有利。 ----------^-------iiT—^-----^ (請先閲讀背面之注意事項务试寫本頁) 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印装 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 406419 g 五、發明説明（l9 ) 參考符號說明 10,20.....條形匾 30........半導體基體 40........字線 50,60 .....曆堆叠 70........隔離匾 90,93,100,103,110,113,120,123,130, 133, 140,143,150.153,160 ,163.170 .…層 95,105,115,125,135,145,155,165.層 175 , 185 ...隔濉區 A . Γ, B ,『，C , Γ.字線 ----------^-----------線 (請先閲讀背面之注^^項再>¥寫本頁.) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 -21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）

Claims (1)

1. 第87119667號"記憶體單胞配置及其製造方法"專利案月修Η —4ΠΜ19- 六、申請專利範園 1一一—J 1. 一種記憶體單胞配置，其特撤為： -在半導«基體之主面上配置條形®，埴些條形區 突出於半専體基體之主面， -逭些條形區分別具有摻雜餍所形成之堆蠱，其中 相鄰之曆是以相反之導電型來摻雜， -每三僩相鄰之接雑蹰形一個霣晶體之二個源租/ 汲極區及一個通道匾， -堆叠之至少一個側壁設有w極介霉霣， -宇級是垂直於條形區而延伸，埴些宇線分別在堆 叠之側壁區中鄰接於閘槿介電質， -作為源極/汲棰匾用之接雑曆是作為位元線用， -在堆叠設置許多摻雜Μ,Κ便由埴些摻雜曆製成 至少二傾互相重ft配置之霣晶體，埴些電晶體經由一 層共同之摻雜靥（其係作為共同之源棰/汲極匾）而串聯。 2. 如申請專利範圍第1項之記憶《單胞配置，其中在堆 叠中設置許多摻雑曆，以便在條形區中互相重II地配 置4至32個霣晶體，埴些電晶髏分別經由一曆共同之 摻雜層（其係作為共同之源極/汲棰區）而串_。 3. 如申猜專利範画第1或第2項之記憶艟單胞配置，其 中多條字線分別垂直於條形區而延伸，埴些字線互相 隔開。 4. 如申請專利範圍第1項之記憶體單胞配置，其中作爲通 道區用之摻雜層在與字線相交之區域中具有一種摻雜物 質濃度，此種濃度等於二個不同之摻雜物質濃度値中之 —* 〇 -22- 本紙乐尺度適用中國國家梯準（CNS M4规格（210X297公釐） Γ.' •-Bq示，本-修正後是否p'v 經濟部中央榇準局貝工消費合作社卬製 (請先聞讀背面之注項再填寫本頁) 第87119667號"記憶體單胞配置及其製造方法"專利案月修Η —4ΠΜ19- 六、申請專利範園 1一一—J 1. 一種記憶體單胞配置，其特撤為： -在半導«基體之主面上配置條形®，埴些條形區 突出於半専體基體之主面， -逭些條形區分別具有摻雜餍所形成之堆蠱，其中 相鄰之曆是以相反之導電型來摻雜， -每三僩相鄰之接雑蹰形一個霣晶體之二個源租/ 汲極區及一個通道匾， -堆叠之至少一個側壁設有w極介霉霣， -宇級是垂直於條形區而延伸，埴些宇線分別在堆 叠之側壁區中鄰接於閘槿介電質， -作為源極/汲棰匾用之接雑曆是作為位元線用， -在堆叠設置許多摻雜Μ,Κ便由埴些摻雜曆製成 至少二傾互相重ft配置之霣晶體，埴些電晶體經由一 層共同之摻雜靥（其係作為共同之源棰/汲極匾）而串聯。 2. 如申請專利範圍第1項之記憶《單胞配置，其中在堆 叠中設置許多摻雑曆，以便在條形區中互相重II地配 置4至32個霣晶體，埴些電晶髏分別經由一曆共同之 摻雜層（其係作為共同之源極/汲棰區）而串_。 3. 如申猜專利範画第1或第2項之記憶艟單胞配置，其 中多條字線分別垂直於條形區而延伸，埴些字線互相 隔開。 4. 如申請專利範圍第1項之記憶體單胞配置，其中作爲通 道區用之摻雜層在與字線相交之區域中具有一種摻雜物 質濃度，此種濃度等於二個不同之摻雜物質濃度値中之 —* 〇 -22- 本紙乐尺度適用中國國家梯準（CNS M4规格（210X297公釐） Γ.' •-Bq示，本-修正後是否p'v 經濟部中央榇準局貝工消費合作社卬製 (請先聞讀背面之注項再填寫本頁) 406419 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第4項之記憶體單胞配置，其中該二 個不同之摻雜物質濃度值相差2至10倍。 6. 如申請專利範圍第4或第5項之記憶臏單胞配置，其 中 該二個不同之摻雜物質濃1值中之一是介於0. 5 X 1 0 1β c ηΓ土和 2 X 1 Ο18 c η “3 另一個摻雜物質濃度值是

   .5 X 1 019cnT3 和 2 X 1 0 nT'J 之間。 如申請專利範圍第1或2項之記憶|1聲胞配置，其中閘 極介電質含有一種具有電荷載體黏附位置之材料。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 8 .如申請專利範圍第1或2項之記憶體單胞配置，其中閘 極介電質含有一種多層系統。 9 .如申請專利範圍第1項之記憶體單胞配置，其中條形區 含有二個由隔離區所隔離之層堆疊。 10. 如申請專利範圍第9項之記憶賭單胞配置，其中每二 個配置在相鄰條形區中之曆堆叠是經由摻雜區（其配 置在半導體基體中且與主面相鄰接）而串聯。 11. 如申請專利範圍第9或第10項之記憶體單胞配置，其 中形成區中所含有之曆堆叠是經由一曆共同之導電廇 (其配置在層堆叠和隔雛區上方）而串聯。 12·如申請專利範圍第1或2項之記憶體單胞配置，其中設 置一個解碼器以便控制位元線，解碼器在每二條位元線 -23- -----；-----裝--------— 訂-—------在 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8406419_§_六、申請專利範圍之間具有相連接之MOS電晶體。 13. 如申請專利範圍第12項之記憶髖單胞配置，其中解碼 器含有串聯之M0S電晶體，逭些電晶體互相重叠地配 置在條形區中。 14. 一種記憶體單胞配置之製造方去，其特激為： -在半導體基體之主面上沈積一些摻雑曆，其中相 鄰之摻雜層是Μ相反之導電型式來摻雑， -藉由摻雜層之結構化來形成條形區， 1 -條形區之至少一個側陰設有閘棰介電質， -須形成一些字線，逭些字線是垂直於條形區而延 伸且分刖在側壁區中鄰接於閘極介電質。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中摻雑層是Μ磊晶 方式沈積而成。 -----------裝-------.訂丨：-----線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 本紙張尺度適用t國國家榇準（CNS ) A4規格（2】〇X；297公釐）