[发明专利]半导体非挥发性存储元件结构

说明书

本发明公开一种半导体非挥发性存储元件结构，包含:一第一N型金属氧化物半导体晶体管与一第二N型金属氧化物半导体晶体管，该第一N型金属氧化物半导体晶体管与该第二N型金属氧化物半导体晶体管串联；该第一N型金属氧化物半导体晶体管具有一第一栅极、一第一源极、与一第一漏极，该第一栅极为一控制栅极；该第二N型金属氧化物半导体晶体管具有一第二栅极、一第二源极、与一第二漏极，该第二栅极为一浮动栅极，该第一漏极同时做为该第二源极；其中，该第二栅极的长度小于该第一栅极的长度，且该第二源极与该第二漏极间的距离小于该第一源极与该第一漏极间的距离。

技术领域

本发明是有关一种半导体非挥发性存储元件结构。

背景技术

非挥发性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)是指当电流关掉后，所存储的数据不会消失的存储器；除了早期的机械式的磁带、硬盘或光盘机等产品外，基于半导体材料(semiconductor-based)的非挥发性存储器中，最知名的当是快闪存储器(flash memory)，快闪存储器是一种允许在操作中被多次擦或写的存储器，主要用于一般性数据存储，以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据，如存储卡与U盘。快闪存储器一般来说是归类于一种电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)，泛指一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储装置。

近年来，随着资通产业与数字媒体应用的蓬勃发展，如智能手、平板电脑、智能穿戴式等便携式电子产品日益普及，非挥发性存储器应用与需求更是与日俱增。现代的非挥发性存储器基本上植基于浮动栅极(Floating-Gate)的技术；浮动栅极架构是由D.Kahng和S.M.Sze在贝尔(Bell)实验室于1967年公开，所谓浮动栅极元件的结构主要由穿遂氧化层(Tunneling Oxide Layer)、浮动栅极层(Floating Gate Layer)和控制氧化层(Controlling Oxide Layer)这三层所构成，而控制栅极(Controlling Gate)一般而言是设置于控制氧化层上面，通过控制栅极的电位改变，浮动栅极内的电子将会受到控制栅极而影响，并且使得元件原本的阈值电压(Threshold Voltage)产生位移。当施加正电压于控制栅极，电子会被注入于浮动栅极内，而阈值电压会产生右移现象，且称之为写入(Program/Write)；相反地，当施加一负电压于控制栅极，电子将会从浮动栅极内排出，而阈值电压将会产生左移现象，称之为消除(Erase)。

随着市场需求的增长与相关制程技术的演进，产业界与学术界也对浮动栅极元件的结构、材料、或制程等方面投入许多人力与资金，以符合对于外型短小轻薄、存储性能、容量、价格的日趋严苛的消费市场需求。

发明内容

本发明的实施例公开一种半导体非挥发性存储元件结构，包含:一第一N型金属氧化物半导体晶体管与一第二N型金属氧化物半导体晶体管，该第一N型金属氧化物半导体晶体管与该第二N型金属氧化物半导体晶体管串联；该第一N型金属氧化物半导体晶体管具有一第一栅极、一第一源极、与一第一漏极，该第一栅极为一控制栅极；该第二N型金属氧化物半导体晶体管具有一第二栅极、一第二源极、与一第二漏极，该第二栅极为一浮动栅极，该第一漏极同时做为该第二源极；其中，该第二栅极的长度小于该第一栅极的长度，且该第二源极与该第二漏极间的距离小于该第一源极与该第一漏极间的距离。

在一优选实施例中，该第二栅极的长度缩小的程度是足以缩短该第二型金属氧化物半导体晶体管的第二源极与第二漏极之间距离，达到短通道效应。

在一优选实施例中，该第二栅极的长度比该第一栅极的长度小10％至30％。