專利名稱：擴(kuò)大記憶胞操作區(qū)間的方法及應(yīng)用其的非揮發(fā)記憶體陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作半導(dǎo)體記憶胞的方法，特別是涉及一種程序化氮化物只讀記 憶胞的方法。
背景技術(shù)：
非揮發(fā)半導(dǎo)體記憶裝置可用以維持程序化的資訊，縱使在缺乏電力時亦同。只讀 記憶體(ROM)即為電子設(shè)備中常用的非揮發(fā)記憶體，常見于具有微處理器的數(shù)字電子裝置 與行動電子裝置中。典型的裝置包含多個記憶胞陣列。各記憶胞陣列可視為包含字線和位線的交叉。 各字線和位線(或位線對)的交叉點(diǎn)可對應(yīng)于記憶體的一個位元。在遮罩可程序化金屬氧 化物半導(dǎo)體裝置中，字線和位線交叉點(diǎn)的主動MOS晶體管存在于否，即可代表所儲存的邏 輯為0或1?？沙绦蚧闹蛔x記憶體(PROM)近似于遮罩可程序化ROM，其差別僅在于使用者可 以利用PROM程序器儲存資料數(shù)值(即程序化PR0M)。典型的PROM裝置，是在所有字線與位 線的交叉點(diǎn)制造可熔連結(jié)。此即對應(yīng)使得所有的位元具有一特定的邏輯值，典型的邏輯值 為1。使用PROM程序器，可將所需的位元設(shè)置為相對的邏輯值，其典型是施加高電壓來切斷 對應(yīng)于指定位元的可熔連結(jié)。典型的PROM裝置僅可程序化一次。可擦除與可程序化的只讀記憶體(EPROM)即可如PROM般進(jìn)行程序化，但可同時利 用紫外光的照射來進(jìn)行擦除(例如，造成所有邏輯均為1的狀態(tài))。典型的EPROM裝置在字 線與位線的交叉點(diǎn)具有浮動?xùn)艠OMOS晶體管。各MOS晶體管具有兩個柵極一浮動?xùn)艠O與 一非浮動?xùn)艠O或控制柵極。浮動?xùn)艠O并未于任何導(dǎo)體具有電性連接，同時被高阻抗的絕緣 材料所包圍。為程序化EPROM裝置，可施加高電壓至該位于各個位元位置的非浮動?xùn)艠O，各 個位元位置可儲存一邏輯值(例如，邏輯值為0)。由此造成絕緣材料內(nèi)部的崩潰，同時允許 負(fù)電荷在浮動?xùn)艠O中堆積。當(dāng)高電壓消失時，負(fù)電荷仍然位于浮動?xùn)艠O中。在隨后的讀取 運(yùn)作中，負(fù)電荷防止MOS晶體管在被選取時(即在溝道被開啟時)，在源極位線與漏極位線 之間形成低電阻溝道。EPROM集成電路通常放置于具有石英蓋的封裝之中，而EPROM的擦除即是將EPROM 于紫外光之下照射，使該紫外光穿越石英蓋。在紫外光照射時，包圍浮動?xùn)艠O的絕緣材料會 具有微導(dǎo)電性，因此可以使得堆積在浮動?xùn)艠O的負(fù)電荷發(fā)散。典型的電性可擦除可程序化只讀記憶體(EEPROM)類似于EPROM裝置，其差別在于 個別儲存的位元可被電性擦除。EEPROM裝置中的浮動?xùn)艠O被更薄的絕緣層所包圍，同時，只 要施加與非浮動?xùn)艠O上的程序化電壓極性相反的電壓，即可使堆積在浮動?xùn)艠O上的負(fù)電荷發(fā)散。區(qū)域化的電荷捕捉裝置可亦可做為非揮發(fā)記憶胞，亦同時被稱為電荷捕捉記憶裝置。電荷捕捉記憶裝置已知可在每個記憶胞中儲存多個位元。依據(jù)一種傳統(tǒng)的實(shí)施方式，電荷可儲存在氮化物層的兩個區(qū)域中，其中各區(qū)域形成傳統(tǒng)電荷捕捉記憶胞的一部分。 此外，多位元的電荷捕捉記憶胞可利用單一晶體管形成，使得其密度高于利用多個浮動?xùn)?極的傳統(tǒng)記憶體。程序化電荷捕捉記憶裝置時，可能會引發(fā)一些不希望見到到的影響，此等副作用 會損害決定電荷捕捉記憶裝置的一區(qū)域的程序化狀態(tài)的能力。這些不希望見到的影響，可 能包含程序化干擾與第二位元效應(yīng)，其可能大量縮小電荷捕捉記憶裝置運(yùn)作時的程序化區(qū) 間。因此產(chǎn)生需求，希望一種程序化電荷捕捉記憶胞的方法，希望在程序化電荷捕捉記憶裝置時，可以解決在先前技術(shù)中所不希望見到的效應(yīng)，即例如程序化干擾與第二位元 效應(yīng)。由此可見，上述現(xiàn)有的記憶胞陣列在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來 謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適 切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè) 一種新的擴(kuò)大記憶胞操作區(qū)間的方法及應(yīng)用其的非揮發(fā)記憶體陣列，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課 題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的記憶胞操作區(qū)間的方法存在的缺陷，而提供一種 新的擴(kuò)大記憶胞操作區(qū)間的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其消除第二位元效應(yīng)，同時將 干擾程式程序化至相鄰的電荷儲存記憶胞中，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的非揮發(fā)記憶體陣列存在的缺陷，而提供一種 新的非揮發(fā)記憶體陣列，所要解決的技術(shù)問題是使其消除第二位元效應(yīng)，同時將干擾程式 程序化至相鄰的電荷儲存記憶胞中，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種擴(kuò)大電荷捕捉記憶胞的程序化區(qū)間的方法，包含提供具有多個電荷捕捉記憶胞的 一陣列，該陣列包含多個電荷捕捉記憶胞橫列；指定該陣列中的一橫列；指定該指定橫列 中的一第一電荷捕捉記憶胞，該第一電荷捕捉記憶胞具有一第一資料區(qū)域與一第二資料區(qū) 域；依據(jù)該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域與該第二資料區(qū)域，接受一第一程序化 指令；當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，程序 化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一 電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域以及當(dāng)該第一程序化指令沒有下令程序化該第一電荷 捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，擦除該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的方法，其中該程序化該第一資料區(qū)域的步驟包含將具有一第一極性的一電 荷注入該第一資料區(qū)域。前述的方法，其中該注入具有該第一極性的該電荷包含注入多個溝道熱電子。前述的方法，其中該第二資料區(qū)域的該擦除包含注入具有一第二極性的一電荷進(jìn) 入該第二資料區(qū)域。
前述的方法，其中該注入具有該第二極性該電荷包含注入多個能帶至能帶熱電洞。前述的方法，其中該擦除在該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域之前進(jìn)行。前述的方法，其中該擦除在該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域之后進(jìn)行。前述的方法，還包含依據(jù)位于該陣列的該指定橫列的一第二電荷捕捉記憶胞，接 受一第二程序化指令，該第二電荷捕捉記憶胞具有第一資料區(qū)域與第二資料區(qū)域，其中該 第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域與該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域分享 一位線；當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，程 序化位于該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序 化在該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時及當(dāng)該第二程序化指令沒有下令程序化 該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，擦除該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū) 域。前述的方法，其中該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域的擦除是在該程序化 該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域之前進(jìn)行。前述的方法，其中該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域的擦除是在該程序化 該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域之后進(jìn)行。前述的方法，其中在該第一程序化記憶胞未程序化時，該程序化改變該第一電荷 捕捉記憶胞的至少一資料區(qū)域的一臨界電壓至一數(shù)值，其與該至少一資料區(qū)域的該臨界電 壓區(qū)隔。前述的方法，其中在該第一程序化記憶胞未程序化時，該程序化改變該第一電荷 捕捉記憶胞的至少一資料區(qū)域的一臨界電壓至多個階級之一，其與該至少一資料區(qū)域的該 臨界電壓區(qū)隔。前述的方法，其中該多個階級包含至少二個階級。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種擴(kuò)大電荷捕捉記憶胞的程序化區(qū)間的方法，包含提供具有多個電荷捕捉記憶胞的多 個橫列的一陣列；指定該陣列中的一橫列；指定該指定橫列中的一第一電荷捕捉記憶胞， 該第一電荷捕捉記憶胞具有一第一資料區(qū)域與一第二資料區(qū)域；在該指定橫列中指定一第 二電荷捕捉記憶胞，該第二電荷捕捉記憶胞具有一第一資料區(qū)域，其與該第一電荷捕捉記 憶胞的該第二資料區(qū)域分享一位線；依據(jù)該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域與該第 二資料區(qū)域，接受一第一程序化指令；依據(jù)該第二電荷捕捉記憶胞之該第一資料區(qū)域，接受 一第二程序化指令；當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料 區(qū)域時，程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令 程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域以及當(dāng)該第二程序化指令沒有下令程序 化該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，擦除該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料 區(qū)域。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的方法，還包含當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序 化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域，以及當(dāng)該第一程序化指令沒 有下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，擦除該第一電荷捕捉記憶胞的 該第二資料區(qū)域。前述的方法，其中該擦除包含選擇性地擦除。前述的方法，其中該選擇性地擦除包含當(dāng)不影響另一電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū) 域的的一實(shí)質(zhì)程序化狀態(tài)時，擦除位于該指定橫列中的一電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū)域， 該另一電荷捕捉記憶胞是與該一電荷捕捉記憶胞分享一位線。
前述的方法，其中該選擇性地擦除該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域包 含指定一第一位線以供該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域與該第二電荷捕捉記憶 胞的該第一資料區(qū)域分享；指定一字線以供該第一電荷捕捉記憶胞與該第二電荷捕捉記 憶胞分享；指定一第二位線與該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域相關(guān)；指定一第三 位線與該第二電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域相關(guān)；施加一第一電位至該第一位線；施 加一第二電位至該第二位線；施加一第三電位至該第三位線；以及施加一第四電位至該字 線；其中該第一電位與該第三電位的一差異足以將多個能帶至能帶熱電子注入該第二電荷 捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及該第一電位與該第二電位的一差異不足以將多個能帶 至能帶熱電洞注入該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。前述的方法，其中該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位均相對于 一基材電位；該第一電位的范圍為3. 5V至5. 5V ；該第二電位的范圍為OV至2V ；該第三電 位與該基材電位相同；以及該第四電位的范圍為-3V至-10V。前述的方法，還包含指定一第三電荷捕捉記憶胞，其與該第一電荷捕捉記憶胞分 享一字線以及該第二位線；指定一第四電荷捕捉記憶胞，其與該第一電荷捕捉記憶胞分享 一位線，該第四電荷捕捉記憶胞具有一第五位線及與該第三電荷捕捉記憶胞分享一第四位 線；施加一第五電位至該第四位線；以及施加一第六電位至該第五位線，其中該第二電位 與該第五電位的一差異不足以將多個能帶至能帶熱電洞注入該第三電荷捕捉記憶胞的一 資料區(qū)域；以及該第五電位與該第六電位的一差異不足以將該多個能帶至能帶熱電洞注入 至該第四電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū)域。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種由多個記憶胞的多個橫列與多個縱行組成的非揮發(fā)記憶體陣列，其中各所述的記憶胞 包含一基材區(qū)域，包含多個源極區(qū)域與多個漏極區(qū)域，該多個漏極區(qū)域與多條位線連接， 該些位線是由該陣列的一縱行的多個記憶胞所分享；一電荷儲存結(jié)構(gòu)具有一第一資料區(qū)域 與一第二資料區(qū)域；以及一個或多個介電結(jié)構(gòu)至少部分設(shè)置于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與該基材區(qū) 域之間，同時至少部分位于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與一柵極連接之間，該柵極連接連接至一字線， 該字線是由該陣列的一橫列的多個記個憶胞所分享，其中該些記憶胞的一操作區(qū)間是由選 擇性地擦除該第一資料區(qū)域而增加，以在該第二資料區(qū)域被程序化時保持被擦除狀態(tài)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的非揮發(fā)記憶體陣列，其中該第一資料區(qū)域與該第二資料區(qū)域放置在相同的 記憶胞。前述的非揮發(fā)記憶體陣列，其中該第一資料區(qū)域放置于一第一記憶胞中，而該第二資料區(qū)域放置于鄰接該第一記憶胞的一第二記憶胞中，該第二記憶胞與該第一記憶胞分
享一字線與一位線。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明提供了一種程序化電荷捕捉記憶胞的虛擬接地陣列的二階程序化方法。該陣列 之一的實(shí)施例多個電荷捕捉記憶胞的多個橫列。該方法的一種實(shí)施方式為指定一第一電荷 捕捉記憶胞，其位于其具有第一資料區(qū)域與第二資料區(qū)域。該實(shí)施例更包含依據(jù)該第一電 荷捕捉記憶胞之該第一資料區(qū)域與該第二資料區(qū)域，接受一第一程序化指令。該方法亦包 含在當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，程序化 該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電 荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域以及當(dāng)該第一程序化指令沒有下令程序化該第一電荷捕 捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，擦除該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。該方法的另一種實(shí)施方式包含指定陣列橫列中的一第二電荷捕捉記憶胞，該第二 電荷捕捉記憶胞具有一第一資料區(qū)域，其中該第二電荷捕捉記憶胞的第一資料區(qū)域與該第 一電荷捕捉記憶胞的第二資料區(qū)域共享位線。該實(shí)施例包含當(dāng)該第一程序化指令下令程序 化該第一電荷捕捉記憶胞之該第二資料區(qū)域時，程序化位于該第一電荷捕捉記憶胞的該第 二資料區(qū)域。該實(shí)施例更包含當(dāng) 該第一程序化指令下令程序化在該第一電荷捕捉記憶胞的 該第二資料區(qū)域時及當(dāng)該第二程序化指令沒有下令程序化該第二電荷捕捉記憶胞的該第 一資料區(qū)域時，擦除該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域。此處所述的裝置與方法均為文句流暢以及功能解釋之用，應(yīng)理解為除非明示依據(jù) 35U. S. C 112的規(guī)定，否則權(quán)利要求范圍不應(yīng)被解釋而限制為「裝置」或「步驟」，而應(yīng)依據(jù) 其完整的異議，以及依據(jù)均等論而解釋的均等范圍而定，而依據(jù)35U. S. C 112而為解釋的 權(quán)利要求范圍則應(yīng)適用35U. S. C 112的均等范圍。此處所描述的任何特征或者特征組合均位于本發(fā)明的范疇之內(nèi)，除了排除此種組 合與說明書中的文字、實(shí)施例及與熟知此技藝人士的知識不一致的特征之外。為摘要說明 本發(fā)明，某些目的、優(yōu)點(diǎn)、以及新特征未揭露于此。當(dāng)然，應(yīng)理解為避風(fēng)所有的目的、優(yōu)點(diǎn)、或 特征均應(yīng)被包含于本發(fā)明的特定實(shí)施例中。以下實(shí)施方式與申請專利范圍將說明本發(fā)明的 額外優(yōu)點(diǎn)與目的。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明是有關(guān)于一種在虛擬接地(ground)電荷捕捉記憶 體EEPROM陣列中，擴(kuò)大其電荷捕捉記憶胞之的程式程序化區(qū)間的方法。該方法可實(shí)質(zhì)上消 除第二位元效應(yīng)，同時將干擾程式程序化至相鄰的電荷儲存記憶胞中。本發(fā)明在技術(shù)上有 顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖IA繪示先前技術(shù)的一種程序化電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的方法的示意圖。圖IB為圖IA的電荷捕捉記憶胞的簡要圖式。圖2為先前技術(shù)中程序化電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的流程圖。
圖3為利用溝道熱電子注入程序化電荷捕捉記憶胞的區(qū)域的剖面示意圖。圖4為程序化電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的方法的一種實(shí)施例的流程圖。圖5為擦除電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域之方法的一種實(shí)施例的流程圖。圖6為剖面圖，說明利用能帶至能帶熱電洞注入來擦除電荷捕捉記憶胞的效應(yīng)。圖7為剖面圖，描述伴隨電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域程序化而來的第二位元效 應(yīng)。圖8為示意圖，表達(dá)電荷捕捉記憶胞的長方形陣列。圖9為圖表，顯示量化的第二位元效應(yīng)。圖IOA為剖面圖，繪示伴隨程序化電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域而生的程序化干 擾。圖IOB為剖面圖，繪示圖IOA的部分的細(xì)節(jié)，并說明程序化干擾的機(jī)制。圖11為一對相鄰電荷捕捉記憶胞的實(shí)施例的剖面圖，其中各記憶胞包含兩個資 料區(qū)域。圖12為圖表，說明在相鄰電荷捕捉記憶胞的多個資料位元之間，第二位元效應(yīng)與 程序化干擾效應(yīng)的情況。圖13剖面圖，繪示先前技術(shù)中的擦除操作，其可影響分享同一位線的多個電荷捕 捉記憶胞的多個資料區(qū)域。圖14為一選擇擦除操作的流程圖。圖15為一剖面圖，繪示電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的選擇擦除。圖16為圖表，說明利用選擇擦除來減低在程序化電荷捕捉記憶胞的右位元時，在 電荷捕捉記憶胞的左位元上所產(chǎn)生的第二位元效應(yīng)。圖17A與圖17B繪示圖16的二階程序化流程的另一實(shí)施例。圖18繪示一種程序化一橫列的電荷捕捉記憶胞的的方法的一種實(shí)施例。圖19A與圖19B繪示電荷捕捉記憶胞的多階操作。10、407、408、409、410、411、500、505 電荷捕捉記憶胞15、415 基材16,416 基材終端20、420:源極21 源極終端25,425 漏極26、426 漏極終端30 第一絕緣層35 電荷捕捉層40 第二絕緣層45 柵極46 柵極終端65、66、67、68 被捕捉電子堆積71 捕捉電洞集合400:陣列
421、422、423、426、428 位線424 位線集合440、445、446 字線446 字線終端450、735:曲線452、455、456 電子或電洞453:電子電洞對460:字元選擇電路系統(tǒng)470:位元選擇電路系統(tǒng)510:位元 A515:位元 B520 位元 C525 位元 D800、805、806 =Vt 階級801 =Vt 分布811 程序化區(qū)間
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的擴(kuò)大記憶胞操作區(qū)間的方法及應(yīng)用其的非揮發(fā)記 憶體陣列其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。以下依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例以及圖式說明本發(fā)明。在可能的范圍內(nèi)，相同或類 似的元件均在圖式或說明書中采用相同的元件符號。由于圖式均經(jīng)簡化，因此并非精確的 尺寸。以下說明所列的方向詞，諸如頂部、底部、左、右、上、下、高于、低于、位于下方、后方、 前方均僅供方便說明之用，其應(yīng)同時參照相對應(yīng)的圖式。這些方向詞無論如何均不應(yīng)被視 為本發(fā)明的任何限制。雖以下所揭露的內(nèi)容論及某些實(shí)施例，但這些實(shí)施例僅為說明的范例，并未限制 本發(fā)明的范疇。采用這些范例實(shí)施例的目的，是在包含其所有的變化、調(diào)整、以及相等的實(shí) 施例。這些實(shí)施例的變化均會落入本發(fā)明的精神與范疇，即如權(quán)利要求范圍所定義者。同 時應(yīng)理解此處所說明的方法步驟與結(jié)構(gòu)并非程序化電荷捕捉記憶胞的方法的完整說明。本 發(fā)明可能結(jié)合多種先前技術(shù)中的方法以共同操作，而本說明書僅揭露為理解本發(fā)明所必須 的先前技術(shù)方法步驟。本發(fā)明在半導(dǎo)體記憶裝置以及其操作方法的領(lǐng)域具有產(chǎn)業(yè)利用性。 然而，為說明所需，以下的說明是關(guān)于程序化電荷捕捉記憶胞的陣列的方法。圖IA繪示傳統(tǒng)電荷捕捉記憶胞10的剖面示意圖，其設(shè)置于半導(dǎo)體基材15之上， 該基材是由淡摻雜的P型硅形成一 P型井，其包含具有濃摻雜的N型材料的源極20與漏極 25區(qū)域形成于該基材中。溝道可能形成于源極20與漏極25區(qū)域之間的基材之中。第一絕 緣層30位于該溝道之上，同時一電荷捕捉層35，其又稱為電荷捕捉結(jié)構(gòu)，位于該第一絕緣 層30之上。電荷捕捉層35是由氮硅化物所組成。第二絕緣層40位于電荷捕捉結(jié)構(gòu)35之上，而導(dǎo)電柵極45則為于該第二絕緣層40之上。第一與第二絕緣層30及40是由二氧化 硅所形成，柵極45則由多晶硅所組成。第一絕緣層30具有約40埃的厚度，電荷捕捉層35 具有約70埃的厚度，而第二絕緣層40的厚度則約為90埃。多個終端可允許外界電壓施加于漏極25、源極20、柵極45以及基材15之上。此 及，漏極終端26連結(jié)至漏極25，源極終端21連接至源極20，柵極終端46連接至柵極45，而 基材終端16連接至基材15。圖IB為圖IA的電荷捕捉記憶胞10的簡要圖式，其中源極終端21、漏極終端26、 柵極終端46及基材終端16均對應(yīng)于圖IA的各個終端，繪示于此簡要圖式中。未程序化的電荷捕捉記憶胞，例如圖IA所繪示的裝置，可施加正向電壓(例如約 為4. 5V)，其施加是由漏極終端26至源極終端21，該源極終端21與基材終端16相互連接。 在偏壓條件下，施加相對于源極終端21為正向的電壓于柵極終端16，通?？稍斐呻娏?即 漏極電流)，該電流可藉由連接至漏極終端26的外部電路所測量。換言之，當(dāng)電壓施加于柵 極終端46與源極終端21之間(即柵極至源極的電壓)，而其數(shù)值超越臨界電位Vt時，即可 觀察到可測量的漏極電流。Vt的典型數(shù)值為接近2伏特，而可測量的漏極電流范圍，舉例而 言，約在1μ A至15 μ A之間，而此時柵極至源極的電壓高于臨界電壓Vt。
程序化電荷捕捉記憶胞可利用改變電荷捕捉記憶胞的臨界電位Vt。一種改變電荷 捕捉記憶胞的Vt的方法即是注入具有第一極性的電荷進(jìn)入電荷捕捉層35的一部分。依據(jù) 一種實(shí)施例，注入的電荷為負(fù)電荷。注入的電荷數(shù)量可依據(jù)所欲變更Vt的記憶胞數(shù)量而定。 舉例而言，可以注入一定數(shù)量的電荷，其足以提升電荷捕捉記憶胞的臨界電壓的一個程度， 譬如為4V，則在此例中電荷捕捉記憶胞可視為被程序化。一種公知程序化電荷捕捉記憶胞的方法繪示于圖2。繼續(xù)參考圖1A，則圖2所述 的方法可稱為溝道熱電子(CHE)程序化，其開始于步驟100、并接著進(jìn)行步驟105以施加OV 至源極終端21(所有施加的電壓均與基材終端16的電壓相較，舉例而言，其可接地。)。程 序化漏極電壓(例如約4. 5V)可于步驟110中施加于漏極終端26，而相對小的程序化柵極 電壓(例如約5V)可在步驟115中施加于柵極終端，并于步驟120中結(jié)束。前述方法所采 用的電壓可能建立一電場(通常為由右至左，但亦具有垂直分量)于溝道中(未顯示于圖 1A)，該溝道形成于基材15之上的源極20于漏極25之間。在特定的偏壓條件下，源自源極 20的電子可能受到電場的影響，往漏極25的方向加速。部分被加速的電子可能具有足夠的 動能以達(dá)到電荷捕捉層35，并被其所捕捉。此種被捕捉電子的聚集65顯示于圖1A。應(yīng)注 意被捕捉電子的聚集分布相對寬廣(另一種被捕捉電子66聚集的方式可見于圖3)。電荷捕捉記憶胞可能為至少兩種程序化狀態(tài)之一程序化與未程序化對應(yīng)至儲存 資訊的一位元。稱為正向讀取與反向讀取的方法，已知可應(yīng)用于電荷捕捉記憶胞中，利用探 測的方法以決定電荷捕捉記憶胞的程序化狀態(tài)。通常而言，施加于記憶胞終端的電位與造 成電流的數(shù)值與電流臨界比較。依據(jù)電流與電流臨界的相對值，即可決定電捕捉記憶胞的 程序化狀態(tài)。將圖IA中的源極20與漏極25的角色對換，另一種被捕捉電子67的聚集可能被 注入電荷捕捉層35。利用此種方法，電荷捕捉記憶胞10可能用于儲存兩個資料數(shù)值，一者 在第一資料區(qū)域(即被捕捉電子65)，而另一者則在第二資料區(qū)域(被捕捉電子67)。此即 表示，在單一電荷捕捉記憶胞可以儲存兩個位元的資訊的前提下，各資料區(qū)域可能分別為程序化或未程序化。然而，如圖所示，兩個被捕捉電荷聚集65與67可能重疊，也因此會限 制決定電荷捕捉記憶胞10之中左側(cè)資料區(qū)域與右側(cè)資料區(qū)域的程序化狀態(tài)的能力。一種解決圖IA中所述第一資料區(qū)域與第二資料區(qū)域(例如分別為左資料區(qū)域與 右資料區(qū)域)的方法，即應(yīng)用如圖4所述的調(diào)整過的CHE程序化方法。該所述的方法，其可 適用于圖3所述的實(shí)施例，其包含開始的步驟200，以及如先前所述者，在步驟205中施加 OV至源極終端21。程序化漏極電壓(例如約4. 5V)亦在步驟210中施加于漏極終端26。 在步驟215中，相對大的程序化柵極電壓(例如約9V)施加于柵極終端46。相對較大的程 序化柵極電壓可能用以強(qiáng)化如圖IA所繪示的電場的垂直分量。因此，可能在電荷捕捉記憶 胞10中靠近源極25的部分產(chǎn)生較高濃度的電子。這些電子可能在目前較大的電場垂直分 量的影響下，加速朝向柵極45，因此造成分布相對狹窄的被捕捉電子聚集66，其位于電荷 捕捉層35的右側(cè)資料區(qū)域。當(dāng)圖3中所繪示的源極與漏極角色對調(diào)時，即應(yīng)用圖4中的方 法，另一個分布相對狹窄的被捕捉電荷聚集68可能注入電荷捕捉層35的左側(cè)。左側(cè)資料 區(qū)域與右側(cè)資料區(qū)域的電子分布可能實(shí)質(zhì)上未有重疊，因此可利用先前技術(shù)，增強(qiáng)決定左 側(cè)資料區(qū)域與右側(cè)資料區(qū)域程序化狀態(tài)的能力。如前所述，電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域可被認(rèn)定處于至少兩種狀態(tài)之一。在二位 元的情況下，資料區(qū)域可能為程序化或未程序化。未程序化的資料區(qū)域可能同時稱為「擦 除」。一種擦除電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的方法，即在該資料區(qū)域內(nèi)注入一具有第二極性 的電荷，其可能與第一極性相反。一種特殊的方法繪示于圖5，其可稱為「能帶至能帶熱電 洞」(BBHH)法。同時參考圖6，該方法開始于步驟300，并繼續(xù)在步驟310中施加OV的電壓 至源極終端21。在另一實(shí)施例中，源極終端21可能為浮動。擦除漏極電壓(例如約4.5V) 可能在步驟310中施加于漏極終端26，同時擦除柵極電壓(例如約-7V)可能在步驟315中 施加于柵極終端46。該方法終結(jié)于步驟320。上述特定的偏壓條件有效地提供位于P型基 材15與N型漏極25之間的P-N結(jié)一個反面偏壓。產(chǎn)生于空乏區(qū)域中的電洞電子對，使得電 子均被掃到源極，而電洞均被掃至P型基材15，此種現(xiàn)象都是因?yàn)榘殡S著空乏區(qū)域產(chǎn)生的 電場所造成。前述偏壓條件，更進(jìn)一步在溝道中建立具有垂直分量與側(cè)向分量的電場，而該 溝道可形成于基材15上的漏極25與源極20之間。電場的側(cè)向分量可使電洞加速通往源 極20。這些電子中的一部分可能包含足夠的動能，使得其與基材15的原子撞擊時產(chǎn)生其他 電洞，這些電洞亦可稱為熱電洞，其在垂直方向上具有相對較大的動能與速度。這些熱電洞 可能更進(jìn)一步被電場的垂直分量加速，該垂直分量可能被施加于柵極45的負(fù)電壓所增強(qiáng)。 熱電洞可能因此到達(dá)電荷捕捉層35，而被捕捉于電荷捕捉記憶胞10的右資料區(qū)域。圖6繪 示被捕捉的電洞71的集合。舉例而言，若右資料區(qū)域先前已經(jīng)被程序化如圖3所繪示，則前述擦除操作所制 造的電洞可能重新與電荷捕捉層35中的電子結(jié)合，有效地中和該右資料區(qū)域中的電荷，亦 即有效地將右資料區(qū)域改為擦除(或未程序化)的狀態(tài)。應(yīng)理解在電荷捕捉記憶胞10中， 當(dāng)源極20與漏極25的角色互換時，類似的敘述同樣適用于左資料區(qū)域。圖7為剖面示意圖，顯示第二位元效應(yīng)可能產(chǎn)生于電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域 (其可能如下述，稱為資料位元)程序化時。該圖顯示三個電荷捕捉記憶胞409、410、411 代表橫列電荷捕捉記憶胞的部分，其可能如圖7所繪示向兩個方向延伸?？v行方向的電荷 捕捉記憶胞亦可能延伸進(jìn)入圖7的平面，但并未顯示于該圖式中。圖7的實(shí)施例包含一柵極，其連接至所有橫列的電荷捕捉記憶胞；該柵極可稱為字線445。字線445可能具有終端 446，其可施加一程序化/擦除柵極電壓。在垂直于字線445、源極420與漏極425的區(qū)域， 其可能沿著垂直于圖式平面的方向延伸。依據(jù)偏壓條件，電荷捕捉記憶胞410的源極420 區(qū)域可能被認(rèn)為電荷捕捉記憶胞409的源極或漏極。類似地，電荷捕捉記憶胞410的漏極 區(qū)域425可能被認(rèn)為電荷捕捉記憶胞411的源極或漏極。多個終端可能連接至這些源極/ 漏極區(qū)域，以形成位線，其可有效地分享相鄰的電荷捕捉記憶胞。舉例而言，電荷捕捉記憶 胞409與410分享位線421 ；電荷捕捉記憶胞410與411分享位線426。所有的位線均更進(jìn) 一步被成對的電荷捕捉記憶胞(未顯示)所分享，該些記憶胞成橫列排列，并與圖7中所示 的橫列平行。圖8繪示電荷捕捉記憶胞的陣列400的示意圖，其包含三個電荷捕捉記憶胞409、 410與411，即如圖7所繪示者。陣列400，其亦稱為虛擬接地NOR型陣列，可能形成于基材 上，其具有一基材終端416。在陣列400中的多個電荷捕捉記憶胞的源極與漏極示為源極 /漏極(S/D)區(qū)域。位線421連接至縱行排列的電荷捕捉記憶胞的源極/漏極區(qū)域，其包 含電荷捕捉記憶胞409與410。類似地，位線426連接至縱行排列的源極/漏極區(qū)域，其包 含電荷捕捉記憶胞410與411，而位線428連接至縱行排列的源極/漏極區(qū)域，其包含電荷 捕捉記憶胞411以及設(shè)置于電荷捕捉記憶胞411右側(cè)的另一電荷捕捉記憶胞(未繪示于本 圖)。圖8所繪示的陣列400包含位線的集合424 (包括位線421、426與428)，其設(shè)置如 上述，以及更包含多個獨(dú)立字線的集合440 (包含字線446)。字元選擇電路系統(tǒng)460可能組 態(tài)為可施加程序化/擦除電壓至陣列400的任一橫列的字線440，而位元選擇電路系統(tǒng)470 可組態(tài)為可施加程序化/擦除電壓至陣列400的縱行的源極/漏極。藉此，即可采用多種 程序化/擦除方法(舉例而言，包含圖2、圖4與圖5所繪示的方法)。回到圖7，圖4的CHE方法可用于程序化右資料區(qū)域，舉例而言，電荷捕捉記憶胞 410可能設(shè)置于另外兩個電荷捕捉記憶胞409與411之間。當(dāng)電子455注入進(jìn)入該右資料 區(qū)域時，位于電荷捕捉記憶胞410中部分基材415的表面電位，可能因?yàn)殡娮?55而提升。 正向讀取時，該表面電位的提升可能造成為電荷捕捉記憶胞410的左資料區(qū)域的Vt提升。 這個顯著的提升可能稱為第二位元效應(yīng)。雖然與施加于終端446(圖7)的相對較高的Vg值比較，第二位元效應(yīng)仍較微小， 然該第二位元效應(yīng)在記憶胞具有相對較小的長度時，極可能變得顯著。提高電荷捕捉記憶 胞410的右資料區(qū)域的Vt，由于二位元效應(yīng)，將降低Vt與未程序化資料區(qū)域的差異，以及一 程序化資料區(qū)域的Vt的差別。這樣的差異降低顯示了程序化區(qū)間中所不欲見到的降低，該 程序化區(qū)間在此稱為操作區(qū)間，其與電荷捕捉記憶胞410的運(yùn)作相關(guān)。應(yīng)注意，以正向讀取 的方法探測電荷捕捉記憶胞時，該提升的表面電位無法被消弭。圖6與圖7的代表圖僅描述電子455的分布的近似形狀。通常而言，柵極45(圖 6)頗為狹小，而第二位元效應(yīng)可能由注入的電荷，即電子455的寬度與高度所決定。采用相 對較大的Vg值，程序化傾向于產(chǎn)生一較高，但較狹窄的電子455分布型態(tài)時，當(dāng)元件尺寸下 降時，第二位元效應(yīng)可能變得更加明顯，同時此處所述的方法可更可能實(shí)質(zhì)上消滅在此種 狀況下產(chǎn)生的第二位元效應(yīng)。圖9的圖表顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時更精確地依據(jù)電荷捕捉記憶胞的一種特定實(shí)施例，量化第二位元效應(yīng)。圖表中的曲線450顯示程序化電荷捕捉記憶胞右資料區(qū)域(在某 些實(shí)施例中亦可能稱為右位元)至約3V或更高的起始值(即，當(dāng)右位元的AVt約為3V)。 曲線450顯示在電荷捕捉記憶胞的左資料區(qū)域(即左位元)的Vt觀察到一個約0. 6V的電 荷。以另一種方法而言，程序化與未程序化的資料位元的差別是由約3-0 = 3V降低至約 3-0. 6V = 2. 4V。亦即，記憶胞的程序化區(qū)間由約3V降低至約2. 4V。當(dāng)繼續(xù)程序化右資料 位元至較高Vt值時，例如AVt為5乂，圖9的圖表顯示如此會增加左位元的八\至約1.6乂。 可觀察到AVt仍然較高的右位元對應(yīng)至左位元中1 1的AVt改變(參考圖9中斜率為 1的區(qū)域455)，操作區(qū)間無法提升。因此希望采用其他提高程序化區(qū)間的方法。另一寄生效應(yīng)，亦稱為程序化干擾，可能會在應(yīng)用如圖4所繪示的CHE方法時產(chǎn) 生，以下利用圖IOA與圖IOB說明。舉例而言，程序化干擾可能在CHE程序化電荷捕捉記憶 胞410時產(chǎn)生。電子電洞會產(chǎn)生于基材415的表面，其中該些電洞可能造成在基材415中 的第二次離子化(secondaryionization)。此種產(chǎn)生電子電洞對的第二次離子化，可能產(chǎn) 生某些第二次熱電子，其具有足夠的動能，可抵達(dá)電荷捕捉記憶胞411的電荷捕捉層435， 并為其所捕捉。這些被捕捉的電子即如圖IOA中的456所示。同樣地，若電荷捕捉記憶胞 411的左資料區(qū)域不會被程序化，則該被捕捉的電子456即可有效地提高電荷捕捉記憶胞 411的左資料區(qū)域的Vt，并由此在操作電荷捕捉記憶胞411時，造成不欲見的程序化區(qū)間縮 小。圖IOB為一剖面示意圖，其繪示圖IOA的區(qū)域451。在CHE程序化時，可能會因?yàn)榛?415表面的沖擊離子化而產(chǎn)生電洞452。依據(jù)所施加的偏壓條件，電洞傾向于往基材415之 內(nèi)移動。某些電洞可能在基材415的次表面(subsurface)造成第二次沖擊離子化，也因此 產(chǎn)生額外的電子電洞對45 3，其中包含第二次熱電子。這些第二次熱電子454的一部分可能 到達(dá)相鄰的記憶胞，并造成程序化干擾。圖11為一對記憶胞500與505的實(shí)施例的剖面示意圖，其可與個別的電荷捕捉記 憶胞410與411(圖10A)比較。為求簡化，許多記憶胞的結(jié)構(gòu)均已刪節(jié)，但標(biāo)明四個資料區(qū) 域分別為字元A510、字元B515、字元C520與字元D525。由上述關(guān)于圖7與圖9的討論，即 可了解程序化位元B515可能提高位元A510的Vt (第二位元效應(yīng))。此外，由上述關(guān)于圖 IOA的討論，即可知道程序化位元B515可能提高位元C520的Vt (程序化干擾)。圖12為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖表，其說明第二位元與程序化干擾效應(yīng)在電荷捕捉記憶胞 的相鄰資料位元的現(xiàn)象；例如電荷捕捉記憶胞500與505 (圖11)的位元A510、位元B515、 位元C520與位元D525在一特定實(shí)施例中為電荷捕捉記憶胞的集合。該圖表顯示在未程序 化的位元中的Vt變化(例如位元A510與位元C520)其Vt變化來自于另一位元程序化(位 元B515)過程中所引發(fā)的寄生效應(yīng)。在位元B515程序化至稍微高于3V時，位元A510的Vt 改變會多于0.75V，此是第二位元效應(yīng)所造成。位元C520的Vt，是與位元B515分享位線， 其于同樣的條件下改變超過0. 5V，而程序化干擾的范例即由第二曲線735所說明。一種減少第二位元效應(yīng)與程序化干擾效應(yīng)的方法，即在受到寄生效應(yīng)影響的資料 區(qū)域中進(jìn)行擦除操作，而使得該受到影響的資料區(qū)域保持為未程序化。舉例而言，圖5中所 述的BBHH擦除方法可施加于電荷捕捉記憶胞410(請參圖7)的左資料區(qū)域，藉以中和第二 位元效應(yīng)。類似地，參考圖10A，BBHH擦除方法亦可施加于電荷捕捉記憶胞411的左資料區(qū) 域，藉以中和因寄生效應(yīng)(程序化干擾)而加入至電荷捕捉記憶胞411的左資料區(qū)域的電 子 456。
然而，BBHH擦除本身亦會引發(fā)在操作電荷捕捉記憶胞的過程中所不欲見到的寄生 效應(yīng)。圖13即繪示一種如圖5所示的BBHH方法，其是應(yīng)用于將電洞456注入電荷捕捉記 憶胞411的左資料區(qū)域。由于近于平衡的偏壓條件，將電洞456注入電荷捕捉記憶胞411 的左資料區(qū)域亦可能將電洞455注入電荷捕捉記憶胞410的右電荷區(qū)域。若電荷捕捉記憶 胞410的右電荷區(qū)域即將被程序化，則將電洞455注入電荷捕捉記憶胞410的右資料區(qū)域 可能會造成電荷捕捉記憶胞410的右資料區(qū)域的Vt變化，并因此造成電荷捕捉記憶胞410 的相關(guān)程序化區(qū)間縮小，此乃操作時所不欲見。
如圖13所繪示，此種我們不欲見到的BBHH擦除效應(yīng)可利用調(diào)整BBHH擦除為選 擇擦除的方式來緩和，其實(shí)施方式說明于圖14與圖15。利用此方法，可施加選擇性的擦除 至選定電荷捕捉記憶胞的411左資料區(qū)域，其開始于步驟600。該方法繼續(xù)在步驟605施 加OV電壓至選定記憶胞的源極(例如位線428)，其中該電荷捕捉記憶胞(例如電荷捕捉 記憶胞411)的基材(例如基材415)的基材位能作為電壓參考值。擦除漏極電壓(例如約 4.5V)施加于選定的電荷捕捉記憶胞411的漏極(例如位線426)。在步驟615中，增加的 擦除源極電壓(例如約2.5V)施加于鄰接電荷捕捉記憶胞(例如電荷捕捉記憶胞410)的 源極(即位線421)，其漏極(即位線426)是與選定的電荷捕捉記憶胞411所共享。在步驟 620中，一擦除柵極電壓(例如約-7V)施加于選定記憶胞的柵極(例如具有終端446的字 線445)，而該方法終止于步驟625。圖15所說明的偏壓條件可能足以造成熱電洞456注入 選定電荷捕捉記憶胞411的左資料區(qū)域。施加該增加的擦除源極電壓至該接電荷捕捉記憶 胞410的源極(即位線421)，即可能產(chǎn)生降低電場的效應(yīng)，該電場是建立于相鄰電荷捕捉記 憶胞410的源極420與漏極425之間的溝道中。因此，利用傳統(tǒng)BBHH擦除方法所產(chǎn)生的其 他「熱」電洞的動能可能降低，而由此造成實(shí)質(zhì)上無電洞注入鄰接電荷捕捉記憶胞(在本實(shí) 施例中為電荷捕捉記憶胞410)的右資料區(qū)域?？倸w而言，選擇擦除提供一種擦除單一左資 料區(qū)域或右資料區(qū)域的方法，其不會實(shí)質(zhì)影響鄰接電荷捕捉記憶胞的程序化狀態(tài)。換言之， 選擇擦除可提供一種擦除特定陣列橫列中的電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域的方法，而不會影 響同一橫列中其他相鄰電荷捕捉記憶胞的程序化狀態(tài)，而該二電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域 分享同一位線。更概括而論，偏壓電壓可施加于額外的相鄰位線(即位于位線421左側(cè)的位線，但 未顯示于圖15中)以進(jìn)一步減低額外不欲見的電子注入相鄰電荷捕捉記憶胞的可能性。相 鄰位線電壓的差距可能在OV至2V之間。在特定實(shí)施例中，圖8的陣列400中，除了電荷捕 捉記憶胞409、410與411之外，亦可同時考慮參考電荷捕捉記憶胞407與408。電荷捕捉記 憶胞407與電荷捕捉記憶胞409分享位線422 ；電荷捕捉記憶胞407與電荷捕捉記憶胞408 分享位線423。除了前述偏壓電壓外，亦可在執(zhí)行電荷捕捉記憶胞410左資料區(qū)域的選擇擦 除時，施加偏壓電壓至位線422與423。選擇這些偏壓電壓，舉例而言，即可能使位線422與 423及位線422與421之間的電位差為在OV至2V之間的范圍內(nèi)，藉此確保電洞不會注入 至電荷捕捉記憶胞410、409、408與407的資料區(qū)域中。依據(jù)另一實(shí)施例，為了執(zhí)行電荷捕 捉記憶胞411的左資料區(qū)域的選擇擦除，擦除柵極電壓可施加于字線446，其范圍在約-3V 至-IOV之間，較佳實(shí)施例則約在-3V至-7V之間(較低的范圍可預(yù)防Fowler-Nordheim隧 穿的發(fā)生，其可能影響擦除運(yùn)作)。此外，可施加OV于位線428，同時可施加在3. 5V至5. 5V 之間的電壓至位線426(施加至位線428的電壓的上限可由元件的崩潰電壓決定。在依實(shí)施例中，較佳的范圍為4. 5V至5V)。范圍小于位線428上的電壓而位于大約OV至2V的電壓 可施加于位線421，例如約為0. 5V。位線422與423的電壓可能個別約為4. 5V與4. 0V，而 位于位線423左側(cè)的多個額外位線電壓則可能依序調(diào)降0. 5V，故接下來兩條位線的電壓可 為3. 5V與3. 0V。此即表示，由位線421逐漸遠(yuǎn)離的位線電壓逐條降低，如此可防免BBHH注 入非選擇擦除的電荷捕捉記憶胞的資料區(qū)域。將電壓下降制約3. OV通常即足以避免BBHH 注入任何非選定的記憶胞。
圖16的圖表說明在程序化電荷捕捉記憶胞的右位元(例如圖11中的位元B)時， 發(fā)生于同一電荷捕捉記憶胞的左位元(例如圖11中的位元A)的第二位元效應(yīng)可利用如圖 14以及相關(guān)敘述所描述的選擇擦除操作來減輕。該圖表描繪當(dāng)電荷捕捉記憶胞的第二位 元(例如左位元)未程序化時，以二階步驟程序化電荷捕捉記憶胞的第一位元(例如右 位元)的影響。第一階段為圖示的700，其中右位元程序化至約為3. 3V的階級。如其所示， 左位元的Vt在程序化右位元的過程中增加(非所欲見)約0.6V。在第二階段中，如圖表中 的705，選擇擦除執(zhí)行于左位元，其操作實(shí)質(zhì)上消滅了在左位元中的第二位元效應(yīng)，同時將 右位元的Vt降低至約3. 0V。事實(shí)上，將前述二階段程序化流程反轉(zhuǎn)亦可有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，一如圖16的所示。換 言之，擦除運(yùn)作(其可為選擇擦除，亦可為非選擇擦除)可在第一階段中執(zhí)行，即如圖示的 710，而右位元可接著在標(biāo)示為715的地二階段程序化至約3. 3V的階級，并同樣地消除第二 位元效應(yīng)。圖17A與圖17B繪示圖16的二階程序化流程的另一種說明方式。圖17A顯示兩 種Vt分布未程序化的Vt分布800以及程序化的Vt分布805，舉例而言，其中未程序化的 Vt階級是選定為約0V，而程序化的Vt階級是選定為約3. 3V。程序化后，未程序化位元的Vt 階級可能移動約0.75V的階級，其在圖17A中以寄生Vt分布801表示。記憶胞的程序化區(qū) 間即可能因此由約3. 3-0V或3. 3V(如圖17中的810所示)，降低至3. 3-0. 75或2. 55V(如 圖中820所示)。如此處所述的選擇擦除可能具有如圖17B所示的效應(yīng)，其中寄生Vt分布801實(shí)質(zhì) 上被消除，因此儲存該未程序化的Vt階級800至實(shí)質(zhì)上為0的位置，并稍微將程序化Vt階 級805降低約3V至程序化Vt階級806。如此形成的程序化區(qū)間811即由約2. 55V增進(jìn)至 約3-0或3V。當(dāng)握有CHE程序化以及選擇BBHH擦除的工具在手時，如圖4、圖14與前述說明所 示，一種程序化整個電荷儲存記憶胞陣列的方法即屬可行。雖然對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人 而言，某些方法可能得輕易完成，但一種特定的實(shí)施方式揭露于圖18的流程圖。該實(shí)施例 可應(yīng)用于一橫列上，舉例而言，如圖8所示的虛擬接地NOR型陣列。該實(shí)施方式在收集到陣 列中各橫列的程序化指令后，開始于步驟900，同時陣列中的一橫列被選擇。在一實(shí)施例中， 一橫列的電荷捕捉記憶胞分享的字線446(如圖8)可被選擇。在此未詳細(xì)說明的程序化指 令，可指明是否在各橫列中的各個位元均須被程序化。同樣地，橫列選擇的方法在此并未說 明，而該選擇可利用先前技藝中所為人熟知的方式進(jìn)行。該步驟接著包含在步驟905中將 記憶胞指標(biāo)CI啟動至1。如此CI可能指向陣列中一選定橫列的一指定記憶胞(identified cell)(開始時為最左邊的記憶胞)。在步驟910中，需選擇程序化指令是否表明該指定記 憶胞(例如圖8中的電荷捕捉記憶胞409)應(yīng)被程序化。若該左位元不應(yīng)被程序化，則接下來在步驟915中的方法決定是否指定記憶胞的右位元應(yīng)被程序化。若該指定記憶胞的右位 元未被程序化，則該方法即會繼續(xù)進(jìn)入到如后述的步驟960。若在步驟915中，程序化指令表明該指定記憶胞的右位元應(yīng)被程序化，則會在步 驟940進(jìn)行一測試，以知悉是否已經(jīng)連結(jié)(reached)指定橫列中的最后一個記憶胞。若是， 則該步驟繼續(xù)進(jìn)行于后述的步驟955。若未能連結(jié)(reach)最后一個記憶胞，則會進(jìn)行步 驟945中的測試，以知悉右方連接(right adjacent)至該指定記憶胞(例如，圖8中的電 荷捕捉記憶胞410)的記憶胞的左位元是否應(yīng)被程序化。若在右方連接記憶胞的左位元不 會被程序化，則該右方記憶胞的左位元即在步驟950中利用前述擦除與選擇擦除方法之一 進(jìn)行擦除，而該方法繼續(xù)于步驟955。若在步驟945中，該右方記憶胞的左位元會被程序化， 則該方法在步驟955中以程序化指定記憶胞的右位元繼續(xù)。如此，該方法即在步驟960中 繼續(xù)。若在步驟910中，程序化指令表明指定記憶胞的左位元應(yīng)被程序化，則該方法繼 續(xù)于920決定該指定記憶胞的右位元是否應(yīng)被程序化。若該指定記憶胞的右位元不應(yīng)被程 序化，則該指定記憶胞的右位元即會在步驟930中，舉例而言利用前述方法與圖5所述的內(nèi) 容進(jìn)行擦除。另一實(shí)施例中，擦除步驟930可能為前述參照圖14所說明的選擇擦除步驟 930。該指定記憶胞的左位元可能 在步驟935中被程序化，舉例而言是利用圖4以及相關(guān)說 明所揭露的方法，之后則繼續(xù)進(jìn)入后述的步驟960。若在步驟920中，程序化指令指明該指定記憶胞的右位元應(yīng)被程序化，則該指定 記憶胞的左位元會在步驟925被程序化，而該方法即會回到上述的步驟940。在步驟960中，記憶胞指標(biāo)CI提高，而步驟965則會進(jìn)行測試，以知悉是否橫列中 的最后一個記憶胞是否已連結(jié)(reached)。若尚未連結(jié)至最后一個記憶胞，則該方法會回到 前述的步驟910。若該最后記憶胞已經(jīng)連接，則該方法會終結(jié)于步驟970。以上參照圖18敘述其實(shí)施方式，無論程序化前即有或未有第二位元效應(yīng)和/或程 序化干擾者均可適用。在這些狀況下，選擇擦除亦可在程序化前與程序化后進(jìn)行。在其他 情況下，可進(jìn)行選擇擦除，以完成特定的程序化區(qū)間。舉例而言，參照圖11，當(dāng)位元A510將 被擦除而位元B515將被程序化時，位元B515可能先被程序化，然后即可測量位元A510的 Vto依據(jù)測量到的位元A510的Vt偏移，可知是否需要選擇擦除。舉例而言，當(dāng)特定2. 5V的 操作區(qū)間，程序化位元B515至3V的階級可能引發(fā)位元A510有IV的Vt偏移，如此即須要 位元A510的選擇擦除，以將程序化區(qū)間由2V增加到至少2. 5V。依據(jù)另一實(shí)施例，將位元B515程序化至3V的階級可能造成位元C520有0. 6V的程 序化干擾，同時若將位元D525以Δ Vt為3乂進(jìn)行程序化，考慮B515程序化過程中造成的程 序化干擾則505的操作區(qū)間會為3-0. 6 = 2. 4V ；此外，程序化位元D至3V的Δ Vt的同時對 位元C造成第二位元效應(yīng)將會使操作區(qū)間更加惡化，得位元C的AVt總位移共約1.6V(二 位元效應(yīng)加上程序化干擾)，將操作區(qū)間降低至約1.4V。此種操作區(qū)間的縮小可以利用在 位元C520上執(zhí)行選擇擦除來修正。在另一實(shí)施例中，程序化位元D525至3V可能造成位元 C520的Δ Vt位移0. 4V，使得操作區(qū)間成為3. 0-0. 4 = 2. 6V，其大于2. 5V，所以位元C520的 選擇擦除即非必須。讀者應(yīng)理解上述元件符號僅供說明參考之用，并非用以限制本發(fā)明的 范疇。在另一實(shí)施例中，各電荷捕捉記憶胞中的各左資料區(qū)域與右資料區(qū)域可儲存兩個以上的資料數(shù)值。舉例而言，各左資料區(qū)域與各右資料區(qū)域均可被程序化至四種可區(qū)別的 Vt階級之一，使得可在各資料區(qū)域中儲存兩個位元，或者在一個電荷捕捉記憶胞的兩個資 料區(qū)域中具有四個位元。此處所揭露的方法可利用增進(jìn)探知該三個可區(qū)別的階級的程序化 或未程序化資料區(qū)域狀態(tài)，來擴(kuò)大與該多階級運(yùn)作相關(guān)程序化區(qū)間。圖19A與圖19B繪示 目前的方法如何增進(jìn)電荷捕捉記憶胞的多階操作。圖19A說明四個Vt階級825、830、835、 840，這些階級可能與電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū)域?qū)?yīng)，并個別對應(yīng)至四個程序化狀態(tài)1、 2、3、4。程序化資料區(qū)域的最大的Vt階級840可能帶來不欲見到的副作用，即增加程序化階 級至程序化狀態(tài)1，而該不欲見到的Vt階級即圖中的826區(qū)域。利用本發(fā)明所揭露的方法， 程序化狀態(tài)為1的程序化階級825即可實(shí)質(zhì)上回復(fù)至其所須的數(shù)值，如圖19B所示。當(dāng)程序 化狀態(tài)4的程序化階級840受到最小影響時，可能會移向縮小的程序化階級841 (圖19B)。由前述，熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人即會了解本發(fā)明的方法可促進(jìn)只讀記憶裝置的程序 化，尤其是在集成電路中具有兩個資料區(qū)域的只讀記憶裝置。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更 動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作 的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種擴(kuò)大電荷捕捉記憶胞的程序化區(qū)間的方法，其特征在于包含提供具有多個電荷捕捉記憶胞的一陣列，該陣列包含多個電荷捕捉記憶胞橫列；指定該陣列中的一橫列；指定該指定橫列中的一第一電荷捕捉記憶胞，該第一電荷捕捉記憶胞具有一第一資料區(qū)域與一第二資料區(qū)域；依據(jù)該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域與該第二資料區(qū)域，接受一第一程序化指令；當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域以及當(dāng)該第一程序化指令沒有下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，擦除該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該程序化該第一資料區(qū)域的步驟包含 將具有一第一極性的一電荷注入該第一資料區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其中該注入具有該第一極性的該電荷包含 注入多個溝道熱電子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其中該第二資料區(qū)域的該擦除包含注入具 有一第二極性的一電荷進(jìn)入該第二資料區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于其中該注入具有該第二極性該電荷包含注 入多個能帶至能帶熱電洞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該擦除在該第一電荷捕捉記憶胞的該 第二資料區(qū)域是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域之前進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該擦除在該第一電荷捕捉記憶胞的該 第二資料區(qū)域是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域之后進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包含依據(jù)位于該陣列的該指定橫列的一第二電荷捕捉記憶胞，接受一第二程序化指令，該 第二電荷捕捉記憶胞具有第一資料區(qū)域與第二資料區(qū)域，其中該第二電荷捕捉記憶胞的該 第一資料區(qū)域與該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域分享一位線；當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，程序化 位于該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化在該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時及當(dāng) 該第二程序化指令沒有下令程序化該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，擦除該第 二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其中該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料 區(qū)域的擦除是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域之前進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其中該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資 料區(qū)域的擦除是在該程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域之后進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其中在該第一程序化記憶胞未程序化時， 該程序化改變該第一電荷捕捉記憶胞的至少一資料區(qū)域的一臨界電壓至一數(shù)值，其與該至少一資料區(qū)域的該臨界電壓區(qū)隔。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其中在該第一程序化記憶胞未程序化時， 該程序化改變該第一電荷捕捉記憶胞的至少一資料區(qū)域的一臨界電壓至多個階級之一，其 與該至少一資料區(qū)域的該臨界電壓區(qū)隔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中該多個階級包含至少二個階級。
14.一種擴(kuò)大電荷捕捉記憶胞的程序化區(qū)間的方法，其特征在于包含 提供具有多個電荷捕捉記憶胞的多個橫列的一陣列；指定該陣列中的一橫列；指定該指定橫列中的一第一電荷捕捉記憶胞，該第一電荷捕捉記憶胞具有一第一資料 區(qū)域與一第二資料區(qū)域；在該指定橫列中指定一第二電荷捕捉記憶胞，該第二電荷捕捉記憶胞具有一第一資料 區(qū)域，其與該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域分享一位線；依據(jù)該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域與該第二資料區(qū)域，接受一第一程序化 指令；依據(jù)該第二電荷捕捉記憶胞之該第一資料區(qū)域，接受一第二程序化指令； 當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，程序化 該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域以及當(dāng)該 第二程序化指令沒有下令程序化該第二電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，擦除該第二 電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包含當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域時，程序化 該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及當(dāng)該第一程序化指令下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域，以及當(dāng)該 第一程序化指令沒有下令程序化該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域時，擦除該第一 電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于其中該擦除包含選擇性地擦除。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于其中該選擇性地擦除包含當(dāng)不影響另一 電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū)域的的一實(shí)質(zhì)程序化狀態(tài)時，擦除位于該指定橫列中的一電荷 捕捉記憶胞的一資料區(qū)域，該另一電荷捕捉記憶胞是與該一電荷捕捉記憶胞分享一位線。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于其中該選擇性地擦除該第二電荷捕捉記 憶胞的該第一資料區(qū)域包含指定一第一位線以供該第一電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域與該第二電荷捕捉記 憶胞的該第一資料區(qū)域分享；指定一字線以供該第一電荷捕捉記憶胞與該第二電荷捕捉記憶胞分享； 指定一第二位線與該第一電荷捕捉記憶胞的該第一資料區(qū)域相關(guān)； 指定一第三位線與該第二電荷捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域相關(guān)； 施加一第一電位至該第一位線； 施加一第二電位至該第二位線；施加一第三電位至該第三位線；以及 施加一第四電位至該字線；其中該第一電位與該第三電位的一差異足以將多個能帶至能帶熱電子注入該第二電荷捕 捉記憶胞的該第一資料區(qū)域；以及該第一電位與該第二電位的一差異不足以將多個能帶至能帶熱電洞注入該第一電荷 捕捉記憶胞的該第二資料區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于其中該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位均相對于一基材電位； 該第一電位的范圍為3. 5V至5. 5V ； 該第二電位的范圍為0V至2V; 該第三電位與該基材電位相同；以及 該第四電位的范圍為-3V至-10V。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于還包含指定一第三電荷捕捉記憶胞，其與該第一電荷捕捉記憶胞分享一字線以及該第二位線.一入 ，指定一第四電荷捕捉記憶胞，其與該第一電荷捕捉記憶胞分享一位線，該第四電荷捕 捉記憶胞具有一第五位線及與該第三電荷捕捉記憶胞分享一第四位線； 施加一第五電位至該第四位線；以及 施加一第六電位至該第五位線，其中該第二電位與該第五電位的一差異不足以將多個能帶至能帶熱電洞注入該第三電荷 捕捉記憶胞的一資料區(qū)域；以及該第五電位與該第六電位的一差異不足以將該多個能帶至能帶熱電洞注入至該第四 電荷捕捉記憶胞的一資料區(qū)域。
21.一種由多個記憶胞的多個橫列與多個縱行組成的非揮發(fā)記憶體陣列，其特征在于 其中各所述的記憶胞包含一基材區(qū)域，包含多個源極區(qū)域與多個漏極區(qū)域，該多個漏極區(qū)域與多條位線連接，該 些位線是由該陣列的一縱行的多個記憶胞所分享；一電荷儲存結(jié)構(gòu)具有一第一資料區(qū)域與一第二資料區(qū)域；以及 一個或多個介電結(jié)構(gòu)至少部分設(shè)置于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與該基材區(qū)域之間，同時至少部 分位于該電荷儲存結(jié)構(gòu)與一柵極連接之間，該柵極連接連接至一字線，該字線是由該陣列 的一橫列的多個記個憶胞所分享，其中該些記憶胞的一操作區(qū)間是由選擇性地擦除該第一 資料區(qū)域而增加，以在該第二資料區(qū)域被程序化時保持被擦除狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的非揮發(fā)記憶體陣列，其特征在于其中該第一資料區(qū)域與該 第二資料區(qū)域放置在相同的記憶胞。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的非揮發(fā)記憶體陣列，其特征在于其中該第一資料區(qū)域放置 于一第一記憶胞中，而該第二資料區(qū)域放置于鄰接該第一記憶胞的一第二記憶胞中，該第 二記憶胞與該第一記憶胞分享一字線與一位線。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種擴(kuò)大記憶胞操作區(qū)間的方法及應(yīng)用其的非揮發(fā)記憶體陣列，是在虛擬接地(ground)電荷捕捉記憶體EEPROM陣列中，擴(kuò)大其電荷捕捉記憶胞的程序化區(qū)間的方法。該方法可實(shí)質(zhì)上消除第二位元效應(yīng)，同時將干擾程序化至相鄰的電荷儲存記憶胞中。
文檔編號G11C16/06GK101833993SQ20091025880
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者張耀文, 楊怡箴, 林慧芝, 陳柏舟 申請人:旺宏電子股份有限公司