專利名稱：非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器元件的操作方法，特別是涉及一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件的操作方法。
背景技術(shù)：
在各種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器產(chǎn)品中，具有可進(jìn)行多次數(shù)據(jù)的存入、讀取、抹除等動(dòng)作，且存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)的可電抹除且可程序只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)，已成為個(gè)人計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備所廣泛采用的一種存儲(chǔ)器元件。
另一方面，隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于元件集成度(Integrity)的需求越來越高，元件的尺寸日益縮小。為了配合此一趨勢(shì)，美國專利第5796142號(hào)案提出一種高密度無接點(diǎn)存儲(chǔ)器。由于此存儲(chǔ)器的相鄰的存儲(chǔ)單元共享同一源極/漏極區(qū)，各存儲(chǔ)單元緊密相連，因此其元件尺寸小，能夠提高元件的集成度，且可免除短通道效應(yīng)的不利現(xiàn)象。
然而，此種高密度無接點(diǎn)存儲(chǔ)器，同一列的存儲(chǔ)器必須同時(shí)進(jìn)行程序化或抹除操作，也就是說，存儲(chǔ)器是以固定大小的區(qū)塊作為存儲(chǔ)單元的抹除單元。如此一來，將使得存儲(chǔ)器元件無法針對(duì)單一存儲(chǔ)單元進(jìn)行抹除，因而對(duì)于存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寫入與抹除的方式有相當(dāng)大的限制，導(dǎo)致存儲(chǔ)器的操作十分不方便，且缺乏彈性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，能夠動(dòng)態(tài)地選擇區(qū)塊進(jìn)行抹除操作，提高存儲(chǔ)器的效能。
本發(fā)明提出一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于一存儲(chǔ)單元列，此存儲(chǔ)單元列至少包括主體層，位于絕緣體上硅(Silicon On Insulator)基底中、位于主體層上的多個(gè)浮置柵極、位于相鄰兩浮置柵極之間的主體層中的多個(gè)源極/漏極區(qū)、位于浮置柵極上的控制柵極；此操作方法包括于進(jìn)行抹除操作時(shí)，在存儲(chǔ)單元列選定的第一源極/漏極區(qū)施加第一電壓，于選定的第二源極/漏極區(qū)施加第二電壓，以對(duì)于第一源極/漏極區(qū)與第二源極/漏極區(qū)之間的存儲(chǔ)單元區(qū)塊進(jìn)行抹除操作。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括于控制柵極施加第三電壓。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述的第一電壓與第二電壓為正電壓，第一電壓與第二電壓例如是3伏特～10伏特，第三電壓小于或等于0伏特。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還可以于存儲(chǔ)單元區(qū)塊兩側(cè)的二存儲(chǔ)單元的浮置柵極下方的主體層施加第四電壓，其例如是0伏特，以避免抹除存儲(chǔ)單元區(qū)塊以外的存儲(chǔ)單元。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述于進(jìn)行抹除操作時(shí)，可以利用FN穿隧效應(yīng)(Fowler-Nordheim Tunneling)進(jìn)行抹除操作。
本發(fā)明提出另一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元陣列，存儲(chǔ)單元陣列至少包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)置于主體層上，主體層位于絕緣層上硅基底中，各存儲(chǔ)單元至少包括浮置柵極、位于浮置柵極兩側(cè)的主體層中的多個(gè)源極/漏極區(qū)、位于浮置柵極上的控制柵極，其中相鄰兩存儲(chǔ)單元共享一個(gè)源極/漏極區(qū)；多條字線在列方向平行排列，且各條字線分別連接一列的各存儲(chǔ)單元的控制柵極；多條位線在行方向平行排列，各條位線連接一行的各存儲(chǔ)單元的源極/漏極區(qū)；多條主體線在行方向上平行排列，各條主體線連接一行的各存儲(chǔ)單元的浮置柵極下方的主體層；此操作方法包括進(jìn)行抹除操作時(shí)，于選定的存儲(chǔ)單元所耦接的字線施加第一電壓，于選定的存儲(chǔ)單元的一側(cè)所耦接的第一位線施加第二電壓，于選定的存儲(chǔ)單元另一側(cè)所耦接的第二位線施加第三電壓，以抹除第一位線與第二位線間的存儲(chǔ)單元。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述的第一電壓小于或等于0伏特、第二電壓與第三電壓為正電壓，且第二電壓與第三電壓例如是3伏特～10伏特。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括于第一位線與第二位線外側(cè)的二主體線施加第四電壓，其例如是0伏特，以針對(duì)選定的第一位線與第二位線間的存儲(chǔ)單元進(jìn)行抹除操作。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，上述于進(jìn)行抹除操作時(shí)，例如是利用FN穿隧效應(yīng)(Fowler-Nordheim Tunneling)進(jìn)行抹除操作。
本發(fā)明提出的操作方法，于選定的兩源極/漏極區(qū)(位線)施加正電壓，抹除兩源極/漏極區(qū)(位線)之間的存儲(chǔ)單元。其不限定于以固定大小的區(qū)塊作為存儲(chǔ)單元的抹除單元，而能夠動(dòng)態(tài)地選擇欲抹除的存儲(chǔ)單元區(qū)塊，此種操作靈活性高，有助于提高存儲(chǔ)器的效能。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)單元陣列的電路簡圖。
圖2所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件的操作示意圖。
簡單符號(hào)說明110絕緣層上硅基底110a基板110b絕緣層110c主體層115柵介電層120浮置柵極125絕緣層130a、130b、130c、130d、130e、130f源極/漏極區(qū)140柵間介電層150控制柵極160存儲(chǔ)單元區(qū)塊
Q11～Q63存儲(chǔ)單元BL1～BL7位線SL1～SL6主體線WL1～WL3字線CL1～CL3存儲(chǔ)單元列具體實(shí)施方式
圖1所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)單元陣列的電路簡圖。在本實(shí)施例中以3列的存儲(chǔ)單元列為例作說明。圖2所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖3所繪示為依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作示意圖。圖2與圖3中只繪示一存儲(chǔ)單元列，以一個(gè)存儲(chǔ)單元列中具有6個(gè)存儲(chǔ)單元為例作說明。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，非揮發(fā)性存儲(chǔ)單元陣列中，至少包括字線WL1～WL3、位線BL1～BL7、主體線SL1～SL6以及存儲(chǔ)單元Q11～Q63。存儲(chǔ)單元Q11～Q61、存儲(chǔ)單元Q12～Q62、存儲(chǔ)單元Q13～Q63分別在列的方向形成存儲(chǔ)單元列CL1、CL2、CL3。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，以第一列存儲(chǔ)單元列CL1(Q11～Q61)為例作說明，存儲(chǔ)單元列CL1至少包括絕緣體上硅基底110(絕緣層上硅基底包括基板110a、絕緣層110b、主體層110c)、位于主體層110c上的多個(gè)浮置柵極120、位于兩相鄰浮置柵極120之間的主體層110c中的源極/漏極區(qū)130a～130g，以及位于浮置柵極120上的控制柵極150。多個(gè)浮置柵極120間例如是以絕緣層125將浮置柵極120兩兩隔開。浮置柵極120與主體層110c之間例如是設(shè)置有柵介電層115。浮置柵極120與控制柵極150之間例如是設(shè)置有柵間介電層140。相鄰的兩存儲(chǔ)單元共享同一源極/漏極區(qū)，舉例來說，存儲(chǔ)單元Q11與存儲(chǔ)單元Q21共享源極/漏極區(qū)130b、存儲(chǔ)單元Q21與存儲(chǔ)單元Q31共享源極/漏極區(qū)130c、存儲(chǔ)單元Q31與存儲(chǔ)單元Q41共享源極/漏極區(qū)130d、存儲(chǔ)單元Q41與存儲(chǔ)單元Q51共享源極/漏極區(qū)130e，存儲(chǔ)單元Q51與存儲(chǔ)單元Q61共享源極/漏極區(qū)130f。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，位線BL1～BL7在行方向上平行排列，各條位線連接同一行的存儲(chǔ)單元的源極/漏極區(qū)。舉例來說，位線BL1連接同一行的存儲(chǔ)單元Q11、Q12、Q13的源極/漏極區(qū)130a，位線BL2連接同一行的存儲(chǔ)單元Q21、Q22、Q23的源極/漏極區(qū)130b，位線BL3連接同一行的存儲(chǔ)單元Q31、Q32、Q33的源極/漏極區(qū)130c，位線BL4連接同一行的存儲(chǔ)單元Q41、Q42、Q43的源極/漏極區(qū)130d，位線BL5連接同一行的存儲(chǔ)單元Q51、Q52、Q53的源極/漏極區(qū)130e，位線BL6連接同一行的存儲(chǔ)單元Q61、Q62、Q63的源極/漏極區(qū)130f，位線BL7連接同一行的存儲(chǔ)單元Q61、Q62、Q63的源極/漏極區(qū)130g。
主體線SL1～SL6在行方向上平行排列，各條主體線SL1～SL6連接同一行的各個(gè)存儲(chǔ)單元的浮置柵極下方的主體層。舉例來說，主體線SL1連接同一行的存儲(chǔ)單元Q11、Q12、Q13。主體線SL2連接同一行的存儲(chǔ)單元Q21、Q22、Q23。主體線SL3連接同一行的存儲(chǔ)單元Q31、Q32、Q33。主體線SL4連接同一行的存儲(chǔ)單元Q41、Q42、Q43。主體線SL5連接同一行的存儲(chǔ)單元Q51、Q52、Q53。主體線SL6連接同一行的存儲(chǔ)單元Q61、Q62、Q63。
字線WL1～WL3在列方向上平行排列，各條字線連接同一列的各個(gè)存儲(chǔ)單元的控制柵極。存儲(chǔ)單元列CL1(存儲(chǔ)單元Q11～Q61)的控制柵極150耦接至所對(duì)應(yīng)的字線WL1。存儲(chǔ)單元列CL2(存儲(chǔ)單元Q12～Q62)的控制柵極則耦接至所對(duì)應(yīng)的字線WL2。存儲(chǔ)單元列CL3(存儲(chǔ)單元Q13～Q63)的控制柵極則耦接至所對(duì)應(yīng)的字線WL3。
接著說明本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的抹除方法。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1與圖3，當(dāng)對(duì)存儲(chǔ)單元區(qū)塊160的存儲(chǔ)單元Q31、Q41、Q51進(jìn)行抹除操作時(shí)，于選定的字線WL1施加偏壓VG，其例如是0伏特或小于0伏特的負(fù)電壓。其它未選定字線WL2、WL3則使之浮置或接地。于選定的位線BL3(源極/漏極區(qū)130c)施加偏壓VS，其例如是大于0伏特的正電壓，優(yōu)選為3伏特～10伏特；于選定的位線BL6(源極/漏極區(qū)130f)施加偏壓VD，其例如是大于0伏特的正電壓，優(yōu)選為3伏特～10伏特。于主體線SL2與主體線SL6施加例如是0伏特電壓，使得位線BL3與位線BL6之間(源極/漏極區(qū)130c與源極/漏極區(qū)130f之間)的存儲(chǔ)單元區(qū)塊160的存儲(chǔ)單元Q31、Q41、Q51產(chǎn)生足夠的壓差，而得以進(jìn)行抹除操作。
其中，由于偏壓VG為0伏特或小于0伏特的負(fù)電壓，偏壓VS為大于0伏特的正電壓，偏壓VD為大于0伏特的正電壓，利用控制柵極150與主體層110c間所產(chǎn)生的電壓差可以使存儲(chǔ)單元區(qū)塊160產(chǎn)生電性耦合以抹除存儲(chǔ)單元區(qū)塊160的存儲(chǔ)單元Q31、Q41、Q51。其中，抹除操作例如是利用FN穿隧效應(yīng)(Fowler-Nordheim Tunneling)來進(jìn)行之。
在進(jìn)行上述抹除操作時(shí)，由于僅于字線WL1施加偏壓VG，其它未選定的字線WL2、WL3則使之浮置或接地，因此，第二列與第三列存儲(chǔ)單元Q12～Q62與Q13～Q63并不會(huì)被抹除。此外，于主體線SL2與主體線SL6施加如0伏特的電壓，還可以確保同一列的存儲(chǔ)單元Q11、Q21、Q61不受抹除，而得以針對(duì)選定的存儲(chǔ)單元區(qū)塊160的存儲(chǔ)單元Q31、Q41、Q51進(jìn)行抹除操作。
由于在位線BL3(源極/漏極區(qū)130c)與位線BL6(源極/漏極區(qū)130f)施加高壓，且配合于選定欲抹除的存儲(chǔ)單元區(qū)塊160(即存儲(chǔ)單元Q31、Q41、Q51)兩側(cè)的主體線SL2與主體線SL6施加如0伏特電壓，因此能夠把抹除操作的區(qū)域限定在存儲(chǔ)單元區(qū)塊160。也就是說，數(shù)據(jù)的抹除毋須以固定大小的區(qū)塊來進(jìn)行，而能夠以單一存儲(chǔ)單元、字節(jié)、節(jié)區(qū)或區(qū)塊為單位進(jìn)行抹除操作，而形成一種動(dòng)態(tài)區(qū)塊選擇的抹除操作方式。
在上述實(shí)施例中，以六個(gè)存儲(chǔ)單元串接在一起構(gòu)成一存儲(chǔ)單元列為實(shí)例做說明。當(dāng)然，在本發(fā)明中串接的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的數(shù)目，可以視實(shí)際需要串接適當(dāng)?shù)臄?shù)目，舉例來說，一個(gè)存儲(chǔ)單元列可以串接32至64個(gè)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明提出的操作方法，其不限定于以固定大小的區(qū)塊作為存儲(chǔ)單元的抹除單元，而能夠動(dòng)態(tài)地選擇欲抹除的存儲(chǔ)單元區(qū)塊，此種操作靈活性高，有助于提高存儲(chǔ)器的效能。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元列，該存儲(chǔ)單元列至少包括一主體層，位于一絕緣層上硅基底中；多個(gè)浮置柵極，位于該主體層上；多個(gè)源極/漏極區(qū)，位于相鄰兩該些浮置柵極之間的該主體層中；一控制柵極，位于該些浮置柵極上；該操作方法包括進(jìn)行抹除操作時(shí)，在該存儲(chǔ)單元列選定的一第一源極/漏極區(qū)施加一第一電壓，于選定的一第二源極/漏極區(qū)施加一第二電壓，以對(duì)于該第一源極/漏極區(qū)與該第二源極/漏極區(qū)之間的一存儲(chǔ)單元區(qū)塊進(jìn)行抹除操作。
2.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第一電壓與該第二電壓為正電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第一電壓與該第二電壓為3伏特～10伏特。
4.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括于該控制柵極施加一第三電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第三電壓小于或等于0伏特。
6.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括于該存儲(chǔ)單元區(qū)塊兩側(cè)的二該些存儲(chǔ)單元的該浮置柵極下方的該主體層施加一第四電壓，以避免抹除該存儲(chǔ)單元區(qū)塊以外的該些存儲(chǔ)單元。
7.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第四電壓為0伏特。
8.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括利用FN穿隧效應(yīng)進(jìn)行抹除操作。
9.一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元陣列，該存儲(chǔ)單元陣列至少包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)置于一主體層上，該主體層位于一絕緣層上硅基底中，各該些存儲(chǔ)單元至少包括一浮置柵極、位于該浮置柵極兩側(cè)的該主體層中的多個(gè)源極/漏極區(qū)、位于該浮置柵極上的一控制柵極，其中相鄰兩該些存儲(chǔ)單元共享一個(gè)源極/漏極區(qū)；多條字線在列方向平行排列，且各該些字線分別連接一列的該些存儲(chǔ)單元的該控制柵極；多條位線在行方向平行排列，各該些位線連接一行的該些存儲(chǔ)單元的該源極/漏極區(qū)；多條主體線在行方向上平行排列，各該些主體線連接一行的各該些存儲(chǔ)單元的該浮置柵極下方的該主體層；該操作方法包括進(jìn)行抹除操作時(shí)，于選定的該或該些存儲(chǔ)單元所耦接的該字線施加一第一電壓，于選定的該或該些存儲(chǔ)單元的一側(cè)所耦接的一第一位線施加一第二電壓，于選定的該或該些存儲(chǔ)單元另一側(cè)所耦接的一第二位線施加一第三電壓，以抹除該第一位線與該第二位線間的該或該些存儲(chǔ)單元。
10.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第一電壓小于或等于0伏特。
11.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第二電壓與該第三電壓為正電壓。
12.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第二電壓與該第三電壓為3伏特～10伏特。
13.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括于該第一位線與該第二位線外側(cè)的二該些主體線施加一第四電壓，以針對(duì)選定的該第一位線與該第二位線間的該或該些存儲(chǔ)單元進(jìn)行抹除操作。
14.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中該第四電壓為0伏特。
15.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，其中于進(jìn)行抹除操作時(shí)，還包括利用FN穿隧效應(yīng)進(jìn)行抹除操作。
全文摘要
一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元列，此存儲(chǔ)單元列至少包括位于絕緣層上硅基底中的主體層、位于主體層上的多個(gè)浮置柵極、位于相鄰兩浮置柵極間的主體層中的多個(gè)源極/漏極區(qū)，以及位于浮置柵極上的控制柵極。此操作方法于進(jìn)行抹除操作時(shí)，在存儲(chǔ)單元列選定的第一源極/漏極區(qū)施加第一電壓，于選定的第二源極/漏極區(qū)施加第二電壓，以對(duì)于第一源極/漏極區(qū)與第二源極/漏極區(qū)之間的存儲(chǔ)單元區(qū)塊進(jìn)行抹除操作。
文檔編號(hào)H01L27/115GK1917214SQ20051009196
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者張格滎, 黃丘宗 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司