CN1414626A - P型信道氮化硅只读存储器的擦除方法 - Google Patents

P型信道氮化硅只读存储器的擦除方法 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，此擦除方法对一个在电荷陷入层中储存有电荷的p型信道氮化硅只读存储器，在控制栅极施加一个正电压，在漏极施加一个负电压，将源极浮置以及将此p型信道氮化硅只读存储器所在的n井接地。并且使得控制栅极与漏极之间的电压差足以使p型信道氮化硅只读存储器以频带间引发热电子注入法进行擦除。

Description

p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法
技术领域
本发明是有关于一种p型信道氮化硅只读存储器(p-channel SiliconNitride Read Only Memory，p-channel NROM)的擦除(erase)方法，且特别是有关于一种以频带间引发热电子注入法(band-to-band induced hotelectron injection)擦除p型信道氮化硅只读存储器的方法。
背景技术
电气擦除式可编程只读存储器(EEPROM)具有可写入、可擦除、以及断电后仍可保存数据的优点，是个人计算机和电子设备广泛采用的一种内存元件。
在现今发展的电气擦除式可编程只读存储器中，具有氧化物-氮化硅-氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，以下简称为ONO)结构的只读存储器，已被提出的有硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，以下简称SONOS)只读存储器以及氮化硅只读存储器(NROM)等结构。上述的ONO结构与传统以掺杂的复晶硅制作浮置栅的只读存储器比较之下，其中SONOS只读存储器具有一般的只读存储器的操作电压低的优点，元件的尺寸能够缩小，有助于元件集成度的提高。NROM具有射入于氮化硅层的电子仅集中于局部的区域，对于隧穿氧化层其缺陷的敏感度较小，而较不容易产生漏电流，并且其为一记忆单元二比特(1cell 2bit)的只读存储器，可以在单一记忆单元中写入四种状态等的优点，因此，能够使用此种具有ONO结构的只读存储器以取得更好的元件性能。
在另一方面，p型信道的内存元件具有几项异于n型信道的内存元件的特性，包括高电子注入效率、较高的元件缩小幅度(high scalability)、具有较低的穿隧氧化层电场、并且能够避免热电洞注入所导致的元件可靠性问题。因此，此种结合p型信道与ONO结构只读存储器将具有相当大的发展空间以及优势。
然而，对于p型信道SONOS只读存储器而言，在进行编程时采用Fowler-Nordheim穿隧法(FN Tunneling)，信道中的电子将会全面的穿过穿隧氧化层的能障进入氮化硅层中，并且均匀的分布在氮化硅层中，因此，SONOS只读存储器的一个记忆单元将只能储存一个比特的数据。
并且，此p型信道SONOS只读存储器在进行擦除时，同样采用FN穿隧法，分布在氮化硅层中的电子将会全面穿过穿隧氧化层进入基底中。然而SONOS只读存储器元件在擦除时并无法针对单一记忆单元进行擦除，而仅能一区块(block)一区块的擦除，因此在元件的编程、擦除以及读取的操作上受到相当多的限制。
对于p型信道NROM而言，公知进行擦除的方法是采用信道热电子注入法(channel hot electron injection)，电子将会从氮化硅层穿过穿隧氧化层而注入漏极中。然而使用信道热电子注入法进行擦除的其中一个缺点是必须打开信道，因此相当容易产生漏极漏电流的情况。使用信道热电子注入法进行擦除的另一个缺点是在擦除时会将单一记忆单元中的两个比特的数据同时删除，因此在元件的擦除操作上也会受到局限。
因此，有鉴于上述p型信道SONOS只读存储器以及p型信道NROM在擦除操作上产生的缺点，本发明的目的在于提出一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，能够在操作时不须打开信道，因此不会造成漏极漏电流，也较为省电。
发明内容
本发明的另一目的在提出一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，能够进行单一记忆单元的单一比特、二比特的擦除，也能够进行字节(byte)、节区(sector)、区块(block)的擦除。
本发明提出一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，此擦除方法是采用频带间引发热电子注入法，对一个在电荷陷入层中已储存有电荷的p型信道氮化硅只读存储器，在控制栅极施加一个正电压，在漏极施加一个负电压，将源极浮置(floating)以及将此p型信道氮化硅只读存储器所在的n井(well)接地。其中控制栅极与漏极之间的电压差足以使p型信道氮化硅只读存储器以频带间引发热电子注入法进行擦除。
附图说明
图1为本发明实施例的一种P型信道氮化硅只读存储器的擦除方法。
附图标记说明：
10：基底           12：氧化物-氮化物-氧化物(ONO)结构
14：穿隧氧化层     16：电荷陷入层
18：氧化介电层     20：栅极导体层
22：源极           24：漏极
26：信道           Vg、Vd、Vs、Vnw：电压
具体实施方式
图1为本发明实施例的一种P型信道氮化硅只读存储器的擦除方法。
请参照图1，首先，提供一个p型氮化硅只读存储器元件，此P型氮化硅只读存储器元件包括n型掺杂的基底10、氧化物-氮化物-氧化物(ONO)结构12，栅极导体层20、源极22、漏极24以及信道26。其中ONO结构12是由穿隧氧化层14、氮化硅材料的电荷陷入层16与氧化介电层18依序堆栈在基底10上形成。栅极导体层20是设置在ONO结构12上。源极22与漏极24分别设置于ONO结构12两侧的基底10中。并且信道26是设置于ONO结构12下方且比特在源极22与漏极24之间。并且源极22、漏极24与栅极导体层20是植入p型离子而形成p型离子掺杂型态。其中的栅极导体层20是作为控制栅极。
请继续参照图1，在本发明的p型信道氮化硅只读存储器进行擦除时，对p型信道氮化硅只读存储器的控制栅极20施加一个正电压Vg，对漏极24施加一个负电压Vd，并使源极22浮置(Vs)，以及将此P型氮化硅只读存储器所在的n井接地(Vnw)。
上述的电压操作情形整理如下表一所示：表一
    接点电压     电压操作情形
p型信道氮化硅只读存储器     控制栅极(Vg)     正电压
    漏极(Vd)     负电压
    源极(Vs)     浮置
    N井(Vnw)     接地
其中，施加于控制栅极的正电压Vg以及施加于漏极的负电压Vd两者的电压差，足以使P型信道氮化硅只读存储器的记忆单元以频带间引发热电子注入法进行擦除。
在使用频带间引发热电子注入法进行擦除时，在控制栅极20与漏极24的重叠区产生深度损耗(deep depletion)的现象，并且，由于垂直于穿隧氧化层14的高电场，使得电荷陷入层16中靠近漏极24侧的电荷能够经过穿隧氧化层14的能障进入漏极24中，而且在此擦除机制中，施加于控制栅极的电压Vg与施加于漏极电压Vd两者的电压差，并不会将信道26打开。
在上述实施例中p型氮化硅只读存储器的擦除操作，对于单一记忆单元中的靠近漏极侧的电荷(1比特)进行擦除，然而本发明的p型氮化硅只读存储器元件由字符线以及比特线的控制，能够做到单一比特、二比特、字节、节区、区块的擦除。
综上所述，本发明的p型氮化硅只读存储器的擦除方法，由于采用频带间引发热电子注入法，因此在进行擦除操作时不须打开信道，因此不会造成漏极漏电流，且所需的操作电压也较低而较为省电。
此外，本发明的p型氮化硅只读存储器的擦除方法，能够由字符线以及比特线的控制，进行单一记忆单元的一比特或是二比特的擦除，并且还能够进行字节、节区、区块为单比特的擦除操作，因此在p型氮化硅只读存储器的编程、读取以及擦除等操作上具有更大的自由度。
虽然本发明已以一实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其中该p型信道氮化硅只读存储器具有一控制栅极、一源极、一漏极、以及形成有一n井，其特征为：该方法包括下列步骤：
对该控制栅极施加一正电压，对该漏极施加一负电压，将该源极浮置以及将该n井接地。
2.如权利要求1所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该控制栅极与该漏极之间的电压差足以使该p型信道氮化硅只读存储器以频带间引发热电子注入法进行擦除。
3.如权利要求1所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该栅极与该漏极之间的电压差不足以打开该p型信道氮化硅只读存储器的一信道。
4.一种p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：其中该p型信道氮化硅只读存储器具有一控制栅极、一源极、一漏极、以及形成有一n井，该方法包括下列步骤：
对该控制栅极施加一第一电压，对该漏极施加一第二电压，对该源极施加一第三电压以及对该n井施加一第四电压，以使该p型信道氮化硅只读存储器以一频带间引发热电子注入法进行擦除。
5.如权利要求4所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该第一电压包括正电压。
6.如权利要求4所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该第二电压包括负电压。
7.如权利要求4所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该第三电压包括浮置。
8.如权利要求4所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该第四电压包括接地。
9.如权利要求4所述的p型信道氮化硅只读存储器的擦除方法，其特征为：该第一电压与该第二电压之间的电压差不足以打开该p型信道氮化硅只读存储器的一信道。
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