專(zhuān)利名稱(chēng)：提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法以及存儲(chǔ)單元擦除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法以及采用了該提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的存儲(chǔ)單元擦除方法及存儲(chǔ)單元操作方法。
背景技術(shù)：
閃存(Flash Memory)以其便捷，存儲(chǔ)密度高，可靠性好等優(yōu)點(diǎn)成為非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中研究的熱點(diǎn)。從二十世紀(jì)八十年代第一個(gè)閃存產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展和各類(lèi)電子產(chǎn)品對(duì)存儲(chǔ)的需求，閃存被廣泛用于手機(jī)，筆記本，掌上電腦和U盤(pán)等移動(dòng)和通訊設(shè)備中。
閃存為ー種非易變性存儲(chǔ)器，其運(yùn)作原理是通過(guò)改變晶體管或存儲(chǔ)單元的臨界電壓來(lái)控制門(mén)極通道的開(kāi)關(guān)以達(dá)到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的，使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)不會(huì)因電源中斷而消失，而閃存為電可擦除且可編程的只讀存儲(chǔ)器的ー種特殊結(jié)構(gòu)。如今閃存已經(jīng)占據(jù)了非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的大部分市場(chǎng)份額，成為發(fā)展最快的非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。一般地，存儲(chǔ)單元都是利用FN隧穿來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)信息的擦除。具體地說(shuō)，F(xiàn)N隧穿是MOS (金屬一絕緣體一半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)在高電場(chǎng)下的ー種基本的隧穿過(guò)程，是在高電場(chǎng)下載流子遂穿過(guò)絕緣體的禁帶到達(dá)其導(dǎo)帶或價(jià)帶的過(guò)程。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，單個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)信息的擦除所需要的時(shí)間大概是在毫秒(ms，10、)級(jí)。但是，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展以及電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，毫秒(ms，10_3S)級(jí)的存儲(chǔ)單元信息擦除速度已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們的需求。因此，希望能夠提供ー種能夠提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供ー種能夠有效地提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法以及采用了該提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的存儲(chǔ)單元擦除方法及存儲(chǔ)單元操作方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其中存儲(chǔ)單元是ー個(gè)MOS晶體管，其包括布置在襯底中或者襯底中的阱中的漏極和源極、以及布置在襯底上的處于漏極和源極之間的柵極氧化層和柵極多晶硅，所述方法包括在對(duì)存儲(chǔ)単元進(jìn)行擦除吋，MOS晶體管的襯底或者襯底中的阱施加第一電壓的偏置電壓，MOS晶體管的漏極懸空，MOS晶體管的源極施加第二電壓的偏置電壓，MOS晶體管的柵極多晶硅上施加第三電壓的偏置電壓；并且，其中第二電壓為正電壓，第三電壓為負(fù)電壓，并且第一電壓的電壓值介于第二電壓和第三電壓之間。優(yōu)選地，所述提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法用于提高閃存單元擦除速度的方法。在所述偏置電壓下，器件由于柵極與漏極的高壓差產(chǎn)生的高電場(chǎng)，產(chǎn)生襯底價(jià)帶到漏極導(dǎo)帶電荷隧穿，這些隧穿的負(fù)電荷被漏端收集，正電荷在柵極負(fù)壓的吸引下，加速形成熱空穴柵極電流，由于產(chǎn)生這些柵極電流在10_6秒量級(jí)，該方法擦除速度在10_6秒量級(jí)，而普通的存儲(chǔ)器件FN隧穿擦除速度在10_3秒，因此根據(jù)本發(fā)明的第一方面所提供的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法可以用于提高閃存單元擦除速度的方法。由于襯底價(jià)帶到漏極導(dǎo)帶的隧穿電流很小，因而產(chǎn)生所需電壓功耗很低，便于芯片面積微型化設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)品更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。優(yōu)選地，第一電壓為0V。優(yōu)選地，第二電壓的電壓絕對(duì)值和第三電壓的電壓絕對(duì)值相等。優(yōu)選地,第二電壓為6V,第三電壓為-6V。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的存儲(chǔ)單元擦除方法。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明第二方面所述的存儲(chǔ)單元擦除方法的存儲(chǔ)單元操作方法。通過(guò)采用根據(jù)本發(fā)明所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，可以采用GIDL (柵極引起的漏端漏電流)來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)單元的信息擦除，而柵極引起的漏端漏電流的產(chǎn)生時(shí)間是在微秒(us，10_6S)級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)采用FN隧穿擦除存儲(chǔ)單元信息所花費(fèi)的時(shí)間(ms，10-3s),從而有效地實(shí)現(xiàn)了提高存儲(chǔ)單元擦除速度的有益效果。并且，通過(guò)采用根據(jù)本發(fā)明所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，不僅可以提高存儲(chǔ)單元擦除速度，而且，由于在編程時(shí)浮柵注入電子，為負(fù)電位，閾值電壓較高，而擦除時(shí)注入空穴，為正電位，閾值電壓較低，這樣使得擦除和編程的電位差較大，從而増大了閾值電壓窗ロ。由于增加了閾值電壓的窗ロ，所以一方面可以提高存儲(chǔ)器件的耐久性可靠性能，另ー方面可以降低設(shè)計(jì)的難度，提高設(shè)計(jì)的便利性。


結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的ー個(gè)具體示例。需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類(lèi)似的元件標(biāo)有相同或者類(lèi)似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。圖I示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法。如圖I所示，存儲(chǔ)單元是ー個(gè)MOS晶體管，其包括布置在襯底中的阱I中的漏極3和源極4、以及布置在襯底上的處于漏極3和源極4之間的柵極氧化層5和柵極多晶硅2。其中，柵極多晶硅2布置在柵極氧化層5上，從而共同形成MOS晶體管的柵極。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，MOS晶體管的漏極3和源極4可直接布置在襯底中，而無(wú)需布置在襯底中的阱中。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法中，與現(xiàn)有技術(shù)利用FN隧穿來(lái)擦除存儲(chǔ)單元的信息不同的是，柵極引起的漏端漏電流被用來(lái)擦除存儲(chǔ)單元的信息。更具體地說(shuō)，如圖I所示，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法中，在對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除時(shí)，MOS晶體管的襯底或者襯底中的阱施加第一電壓Vl的偏置電壓，MOS晶體管的漏極3懸空，MOS晶體管的源極4施加第二電壓V2的偏置電壓，MOS晶體管的柵極多晶硅2上施加第三電壓V3的偏置電壓。并且，其中第二電壓V2為正電壓，第三電壓V3為負(fù)電壓，并且第一電壓Vl的電壓值介于第二電壓V2和第三電壓V3之間。 優(yōu)選地，在一個(gè)優(yōu)選不例中，第一電壓Vl為0V。 優(yōu)選地，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選示例中，第二電壓V2的電壓絕對(duì)值和第三電壓V3的電壓絕對(duì)值相等。通過(guò)采用上述電壓偏置方案，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以產(chǎn)生柵極引起的漏端漏電流(如圖I和圖2中的箭頭所示)。具體地說(shuō)，利用漏端的高電壓在柵漏重疊區(qū)域長(zhǎng)生帶間遂穿(Band-to-band tunneling)而產(chǎn)生熱空穴，同時(shí)，由于柵極低電位，空穴會(huì)改變方向從溝道注入柵氧，進(jìn)入到浮柵介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)器件的編程(擦除)。從而，可以采用柵極引起的漏端漏電流來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)單元的信息擦除，而柵極引起的漏端漏電流的產(chǎn)生時(shí)間是在微秒(us，10_6S)級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)采用FN隧穿擦除存儲(chǔ)單元信息所花費(fèi)的時(shí)間(ms，10-3s),從而有效地實(shí)現(xiàn)了提高存儲(chǔ)單元擦除速度的有益效果。并且，通過(guò)采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，不僅可以提高存儲(chǔ)單元擦除速度，而且，由于在編程時(shí)浮柵注入電子，為負(fù)電位，閾值電壓較高，而擦除時(shí)注入空穴，為正電位，閾值電壓較低，這樣使得擦除和編程的電位差較大，從而増大了閾值電壓窗ロ。由于增加了閾值電壓的窗ロ，所以一方面可以提高存儲(chǔ)器件的耐久性可靠性能，另ー方面可以降低設(shè)計(jì)的難度，提高設(shè)計(jì)的便利性。例如，圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的ー個(gè)具體示例。如圖2所示，MOS晶體管的襯底或者襯底中的阱施加OV的偏置電壓，MOS晶體管的漏極3懸空，MOS晶體管的源極4施加-6V的偏置電壓，MOS晶體管的柵極多晶硅2上施加6V的偏置電壓。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，圖2所示的“襯底(或者阱)加0V，漏極懸空，柵極加6V電壓，源極加-6V電壓”的擦除方案是示意示例，本發(fā)明并不限于此。實(shí)際上，具體的電壓值可以使用其它合適的電壓偏壓方式，具體可以根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要所決定，但是電壓的極性不會(huì)變。優(yōu)選地，例如，所述提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法用于提高閃存單元擦除速度的方法。根據(jù)本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了ー種有利地采用了根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施例所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法的存儲(chǔ)單元擦除方法。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)単元操作方法，其采用了上述存儲(chǔ)單元擦除方法。
可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，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(duì) 以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其中存儲(chǔ)單元是一個(gè)MOS晶體管，其包括布置在襯底中或者襯底中的阱中的漏極和源極、以及布置在襯底上的處于漏極和源極之間的柵極氧化層和柵極多晶硅，其特征在于所述方法包括 在對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除時(shí)，MOS晶體管的襯底或者襯底中的阱施加第一電壓的偏置電壓，MOS晶體管的漏極懸空，MOS晶體管的源極施加第二電壓的偏置電壓，MOS晶體管的柵極多晶硅上施加第三電壓的偏置電壓； 并且，其中第二電壓為正電壓，第三電壓為負(fù)電壓，并且第一電壓的電壓值介于第二電壓和第三電壓之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其特征在于，在所述偏置電壓下，器件由于柵極與漏極的高壓差產(chǎn)生的高電場(chǎng)，產(chǎn)生襯底價(jià)帶到漏極導(dǎo)帶電荷隧穿，這些隧穿的負(fù)電荷被漏端收集，正電荷在柵極負(fù)壓的吸引下，加速形成熱空穴柵極電流，產(chǎn)生的這些柵極電流在10_6秒量級(jí)，該方法擦除速度在10_6秒量級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其特征在于，所述提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法用于芯片面積微型化設(shè)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其特征在于，第一電壓為OV0
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其特征在于，第二電壓的電壓絕對(duì)值和第三電壓的電壓絕對(duì)值相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法，其特征在于，第二電壓為6V，第三電壓為-6V。
7.一種存儲(chǔ)單元擦除方法，其特征在于采用了根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法。
8.一種存儲(chǔ)單元操作方法，其特征在于采用了根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)單元擦除方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法以及存儲(chǔ)單元擦除方法。在根據(jù)本發(fā)明的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法中，存儲(chǔ)單元是一個(gè)MOS晶體管，其包括布置在襯底中或者襯底中的阱中的漏極和源極、以及布置在襯底上的處于漏極和源極之間的柵極氧化層和柵極多晶硅。根據(jù)本發(fā)明的提高存儲(chǔ)單元擦除速度的方法包括在對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除時(shí)，MOS晶體管的襯底或者襯底中的阱施加第一電壓的偏置電壓，MOS晶體管的漏極懸空，MOS晶體管的源極施加第二電壓的偏置電壓，MOS晶體管的柵極多晶硅上施加第三電壓的偏置電壓；并且，其中第二電壓為正電壓，第三電壓為負(fù)電壓，并且第一電壓的電壓值介于第二電壓和第三電壓之間。
文檔編號(hào)G11C16/14GK102708921SQ20121019144
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者曹子貴 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司