專利名稱：非易失性存儲(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，且特別是涉及一種非易失性存儲(chǔ)器的操作方法。
背景技術(shù)：
在各種非易失性存儲(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)的可電擦除可編程只讀存儲(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。
典型的可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器以摻雜的多晶硅制作浮置柵極與控制柵極。而且，浮置柵極與控制柵極之間以柵間介電層相隔，而浮置柵極與基底間以穿隧介電層相隔。
對此存儲(chǔ)器進(jìn)行編程(program)操作，將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器的方法，是通過將電壓施加到控制柵極與源極、漏極，利用源極側(cè)注入(source side injection)效應(yīng)以使電荷注入浮置柵極或使電荷從浮置柵極拉出。
然而，隨著市面上對于輕薄短小的可攜式信息電子產(chǎn)品的需求日增，存儲(chǔ)器元件不但要求尺寸小，還要能夠兼顧低電壓、低功率消耗以及穩(wěn)定度高等特性。而上述源極側(cè)注入效應(yīng)，往往需要在控制柵極或漏極側(cè)施加相當(dāng)高的電壓(如10伏特以上)，其功率消耗高，相當(dāng)不利于電子產(chǎn)品的應(yīng)用。
此外，由于上述可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器是將電壓施加到控制柵極與源極、漏極，利用源極側(cè)注入效應(yīng)進(jìn)行編程操作。因此，倘若漏極端的電壓高，很容易會(huì)導(dǎo)致其它未選定的存儲(chǔ)單元，同樣會(huì)有電荷注入浮置柵極，使存儲(chǔ)器因編程干擾而造成錯(cuò)誤寫入的情況，降低了存儲(chǔ)器的可靠度(reliability)。

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易失性存儲(chǔ)器的操作方法，可以降低操作電壓與功率消耗，并且減少編程干擾的現(xiàn)象。
本發(fā)明提出一種非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元，此存儲(chǔ)單元包括設(shè)置于基底中的源極與漏極；堆疊柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置于源極與漏極之間的基底上，堆疊柵極結(jié)構(gòu)由下而上包括浮置柵極與控制柵極；選擇柵極，設(shè)置于堆疊柵極結(jié)構(gòu)與漏極之間的基底上，且位于堆疊柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，此操作方法例如是在進(jìn)行編程操作時(shí)，將第一正電壓施加到控制柵極，將第二正電壓施加到漏極，將第一負(fù)電壓施加到選擇柵極，將第二負(fù)電壓施加到基底，并且使源極浮置，以利用溝道啟始二次電子注入(channel initiatedsecondary electron injection)效應(yīng)，將電子注入浮置柵極中。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，施加到選擇柵極的第一負(fù)電壓使選擇柵極下方的溝道關(guān)閉。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，第一正電壓例如是介于4～6伏特之間。第二正電壓例如是介于4～6伏特之間。第一負(fù)電壓例如是介于-1～-5伏特之間。第二負(fù)電壓例如是介于-2～-4伏特之間。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，基底中還包括設(shè)置有P阱，且存儲(chǔ)單元設(shè)置于P阱上。上述第二負(fù)電壓例如施加于P阱。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，存儲(chǔ)單元還包括位于浮置柵極與基底之間的穿隧介電層。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，存儲(chǔ)單元還包括位于浮置柵極與控制柵極之間的柵間介電層。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，存儲(chǔ)器還包括選擇柵極介電層，位于選擇柵極與堆疊柵極結(jié)構(gòu)，以及選擇柵極與基底之間。
上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，浮置柵極的材料例如是摻雜多晶硅。
本發(fā)明因采用溝道啟始二次電子注入效應(yīng)編程此存儲(chǔ)器，可以降低操作電壓，減少功率消耗。此外，由于將一個(gè)負(fù)電壓施加到選擇柵極，因此能夠關(guān)閉選擇柵極下方的溝道，從而達(dá)到避免編程干擾的效果，提高存儲(chǔ)器的可靠度。
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，以下配合附圖以及優(yōu)選實(shí)施例，以更詳細(xì)地說明本發(fā)明。


圖1是繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器的操作示意圖。
簡單符號說明100基底110P阱120源極130漏極140堆疊柵極結(jié)構(gòu)141穿隧介電層143浮置柵極145柵間介電層147控制柵極150選擇柵極155選擇柵極介電層MC存儲(chǔ)單元具體實(shí)施方式
圖1是繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種非易失性存儲(chǔ)器的操作示意圖。請參照圖1，本發(fā)明提出的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作存儲(chǔ)單元MC，此存儲(chǔ)單元MC設(shè)置于基底100上，其例如由源極120、漏極130、堆疊柵極結(jié)構(gòu)140與選擇柵極150構(gòu)成。
其中，基底100例如是P型硅基底，而源極120、漏極130中例如摻雜有砷等N型摻雜劑?；蛘?，基底100可以是N型硅基底，在基底100中設(shè)置有P阱110，搭配N型的源極120、漏極130。
堆疊柵極結(jié)構(gòu)140例如設(shè)置于源極120與漏極130之間的基底100上。堆疊柵極結(jié)構(gòu)140由下而上包括浮置柵極143與控制柵極147。浮置柵極143與控制柵極147的材料例如是摻雜多晶硅。浮置柵極143與基底100之間例如設(shè)置有一層穿隧介電層141，控制柵極147與浮置柵極143之間例如設(shè)置有一層?xùn)砰g介電層145。穿隧介電層141的材料例如是氧化硅或其它介電材料。柵間介電層145的材料例如是氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅、氧化硅/氮化硅/氧化硅等復(fù)合介電層。
選擇柵極150例如設(shè)置于堆疊柵極結(jié)構(gòu)140與漏極130之間的基底100上，且位于堆疊柵極結(jié)構(gòu)140的側(cè)壁。選擇柵極150的材料例如是摻雜多晶硅，其例如是表面為弧狀的導(dǎo)體間隙壁，如圖1所示。當(dāng)然，選擇柵極150也可以是方型的導(dǎo)體間隙壁，設(shè)置于堆疊柵極結(jié)構(gòu)140的側(cè)壁，而不限于弧狀表面。選擇柵極150與基底100、堆疊柵極結(jié)構(gòu)140之間例如設(shè)置有一層選擇柵極介電層155。
本發(fā)明提出的操作方法例如是在進(jìn)行編程操作時(shí)，于控制柵極147施加正電壓Vg，其例如為4～6伏特；于漏極130施加正電壓Vd，其例如為4～6伏特的；于選擇柵極150施加負(fù)電壓Vs，其例如為-1～-5伏特，負(fù)電壓Vs的施加可以關(guān)閉選擇柵極150下方的溝道，以避免編程干擾的發(fā)生；于P阱110施加負(fù)電壓Vb，其例如為-2～-4伏特，并且使源極120浮置。
在高漏極電壓，以及P阱低電壓的情況下，漏極區(qū)域處會(huì)發(fā)生深度耗盡(deep depletion)的現(xiàn)象。此時(shí)，由于垂直于穿隧介電層表面的高電場，使得電子空穴對自價(jià)帶穿隧至導(dǎo)帶而產(chǎn)生。結(jié)耗盡區(qū)內(nèi)的高橫向電場具有將載流子加速并再碰撞出新的電子空穴對的能力。于是，部分高動(dòng)能的載流子變會(huì)橫越穿隧介電層141而注入浮置柵極143之中。此即為二次電子注入效應(yīng)。
值得注意的是，上述實(shí)施例中雖然是以一個(gè)存儲(chǔ)單元MC為例做說明，惟此存儲(chǔ)單元MC也可以呈行列式排列，將多個(gè)存儲(chǔ)單元MC串接起來，構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列。通過接觸窗、導(dǎo)線的設(shè)置，同樣可以利用上述操作方法，編程此存儲(chǔ)單元陣列。
由于上述非易失性存儲(chǔ)器的操作方法中，于選擇柵極150施加了-1～-5伏特的負(fù)電壓Vs，因此，可以關(guān)閉選擇柵極150下方的溝道，而避免因高漏極電壓而造成錯(cuò)誤寫入的編程干擾的現(xiàn)象，提高存儲(chǔ)器的可靠度。
此外，利用二次電子注入效應(yīng)編程上述的存儲(chǔ)器，無須于漏極130與控制柵極147施加高電壓，而得以降低操作電壓，減少功率消耗，進(jìn)而得以增進(jìn)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
1.一種非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元包括設(shè)置于基底中的源極與漏極；堆疊柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述源極與所述漏極之間的所述基底上，所述堆疊柵極結(jié)構(gòu)由下而上包括浮置柵極與控制柵極；選擇柵極，設(shè)置于所述堆疊柵極結(jié)構(gòu)與所述漏極之間的所述基底上，且位于所述堆疊柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，所述操作方法包括進(jìn)行編程操作時(shí)，于所述控制柵極施加第一正電壓，于所述漏極施加第二正電壓，于所述選擇柵極施加第一負(fù)電壓，使所述選擇柵極下方的溝道關(guān)閉，于所述基底施加第二負(fù)電壓，并且使所述源極浮置，以利用二次電子注入效應(yīng)，將電子注入所述浮置柵極中。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述第一正電壓介于4～6伏特之間。
3.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述第二正電壓介于4～6伏特之間。
4.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述第一負(fù)電壓介于-1～-5伏特之間。
5.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述第二負(fù)電壓介于-2～-4伏特之間。
6.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述基底中還包括設(shè)置有P阱，且所述存儲(chǔ)單元是設(shè)置于所述P阱上。
7.如權(quán)利要求6所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，還包括施加所述第二負(fù)電壓于所述P阱。
8.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述存儲(chǔ)單元還包括位于所述浮置柵極與所述基底之間的穿隧介電層。
9.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述存儲(chǔ)單元還包括位于浮置柵極與控制柵極之間的柵間介電層。
10.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述存儲(chǔ)單元還包括選擇柵極介電層，位于所述選擇柵極與所述堆疊柵極結(jié)構(gòu)，以及所述選擇柵極與所述基底之間。
11.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，其中所述浮置柵極的材料包括摻雜多晶硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非易失性存儲(chǔ)器的操作方法，適用于操作一存儲(chǔ)單元，此存儲(chǔ)單元包括設(shè)置于基底中的源極與漏極；設(shè)置于源極與漏極之間的基底上的堆疊柵極結(jié)構(gòu)，堆疊柵極結(jié)構(gòu)由下而上包括浮置柵極與控制柵極；以及設(shè)置于堆疊柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的選擇柵極，此選擇柵極位于堆疊柵極結(jié)構(gòu)與漏極之間的基底上。這個(gè)操作方法例如是在進(jìn)行編程操作時(shí)，于控制柵極施加第一正電壓，于漏極施加第二正電壓，于選擇柵極施加第一負(fù)電壓，于基底施加第二負(fù)電壓，并且使源極浮置，以利用溝道啟始二次電子注入效應(yīng)，將電子注入浮置柵極中。
文檔編號H01L29/788GK101093837SQ200610094108
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者黃丘宗, 陳育志 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司