CN1427482A - 具有氮化物穿隧层的非挥发性破碎器的编程以及抹除方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程以及抹除方法，其中编程方法是对此存储器的栅极导体层施加一第一电压，并将基底接地，以打开氮化物穿隧层下方以及源极区与漏极区之间的信道区，再对漏极区施加一第二电压，并将源极区接地，以于信道区引发一电流并于信道区产生热电子，并使热电子经由氮化物穿隧层注入电荷陷入层中。其中抹除方法是对存储器的漏极区施加一第一正偏压，以及对栅极导体层施加一第二正偏压，并将基底与源极区接地，以于氮化物穿隧层下方以及源极区与漏极区之间的信道区中产生热电洞，并使热电洞经由氮化物穿隧层注入电荷陷入层中。
Description
技术领域
本发明是有关于一种非挥发性存储器(non-volatile memory)的编程以及抹除方法，且特别是有关于一种具有氮化物穿隧层(Nitridetunneling layer)的非挥发性存储器的编程以及抹除方法。
背景技术
在集成电路的应用中，可抹除且可编程只读存储器(erasableprogrammable read only memory，EPROM)、可电气抹除式可编程只读存储器(electrically erasable programmable read only memory，E2PROM)均为一种非挥发性存储器。其中可电气抹除式可编程只读存储器具有可电写入、可电抹除、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所广泛采用的一种存储器组件。
在现今所发展的此种非挥发性存储器中，有一类具有氧化物-氮化硅-氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，以下简称为ONO)结构的非挥发性存储器，其中已被提出者有硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，以下简称SONOS)存储器以及氮化硅只读存储器(Nitride Read Only Rom，NROM)等。上述的ONO结构与传统以掺杂多晶硅制作浮置栅的非挥发性存储器相较之下，其中SONOS存储器具有较一般的非挥发性存储器的操作电压低的优点，因此组件的尺寸能够缩小，有助于组件集成度的提高。而NROM具有注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，较不容易产生漏电流，并且其为一存储单元二位(1cell 2bit)的非挥发性存储器，可以在单一存储单元中写入四种状态等的优点，因此，能够使用此种具有ONO结构的非挥发性存储器以求取更佳的组件效能。
公知的无论是SONOS存储器或是氮化硅只读存储器，其穿隧层所使用的材质皆为氧化硅，然而此种以氧化硅为穿隧层的非挥发性存储器，在编程或抹除的操作上具有下述的缺点：
由于氧化硅材质具有较高的能障(barrier)以及较低的介电常数(dielectric constant)，因此在使用信道热载子注入法(channel hot carrierinjection)进行编程或抹除时，电子或是电洞必须克服较大的能障才得以注入穿隧层中，因而导致信道热电子注入法的效率不佳，进而造成了存储器组件在编程或是抹除时的低效率。
发明内容
有鉴于上述SONOS存储器以及氮化硅只读存储器在编程或抹除操作上的缺点，本发明的目的在于提供一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程或抹除方法，能够提高存储器组件在编程以及抹除时的操作效率。
为实现上述目的，本发明提出一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，此方法是对具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的栅极导体层施加一第一电压，并将基底接地，以打开氮化物穿隧层下方以及源极区与漏极区之间的信道区，再对漏极区施加一第二电压，并将源极区接地，以于信道区引发一电流并于信道区产生热电子，并使热电子经由氮化物穿隧层注入电荷陷入层中。
本发明另提出一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，此方法是对具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的漏极区施加一第一正偏压，以及对栅极导体层施加一第二正偏压，并将基底与源极区接地，以于氮化物穿隧层下方以及源极区与漏极区之间的信道区中产生热电洞，并使热电洞经由氮化物穿隧层注入电荷陷入层中。
并且，在上述具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程以及抹除操作中，第一电压、第二电压、第一正偏压以及第二正偏压，都小于同尺寸的SONOS存储器在操作时所使用的电压。
综上所述，由于本发明中穿隧层的材质采用能障比氧化硅低的氮化硅，因此在使用信道热载子注入法进行编程或抹除时，能够提高载子注入的效率，进而提高存储器组件的操作效率。
而且，由于本发明中穿隧层的材质为介电常数比氧化硅高的氮化硅，故得以使用较低的操作电压进行编程或抹除的操作，因此存储单元的尺寸能够再向下缩小，而达到高集成化的目的。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的剖面示意图；
图2为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法；
图3为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法。
100：基底
102：氮化物穿隧层
104：电荷陷入层
106：介电层
108：栅极导体层
110：栅极结构
112：源极区
114：漏极区
116：信道区
118：电流
120：电洞
具体实施方式
图1为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的结构的剖面示意图。
请参照图1，本发明较佳实施例的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的结构包括基底100、氮化物穿隧层102、电荷陷入层104、介电层106、导体层108、源极区112、漏极区114以及信道区116。
基底100的材质例如是硅，并且此基底100依所形成为p型信道存储器或是n型信道存储器，而具有n型或是p型的掺杂型态。
氮化物穿隧层102设置于基底100上，形成此氮化物穿隧层102的方法例如是化学气相沉积法。
电荷陷入层104设置于氮化物穿隧层102上，其中电荷陷入层104的材质例如是氮化硅，形成电荷陷入层104的方法例如是化学气相沉积法。
介电层106系设置于电荷陷入层104上，其中介电层106的材质例如是氧化硅，形成介电层106的方法例如是化学气相沉积法。
栅极导体层108设置于介电层106上，其中栅极导体层108的材质例如是多晶硅，形成的方法例如是化学气相沉积法。并且，上述的氮化物穿隧层102、电荷陷入层104、介电层106、栅极导体层108的堆栈结构构成栅极结构110。
源极区112以及漏极区114设置于栅极结构110两侧的基底100中，其中源极区112以及漏极区114的掺杂型态异于基底100的掺杂型态，即当基底100为n型掺杂时，源极区112以及漏极区114为p型掺杂；当基底100为p型掺杂时，源极区112以及漏极区114则为n型掺杂。
并且，信道区116设置于栅极结构110的下方、源极区112以及漏极区114之间的基底100中。
图2为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，请参照图2，在对本发明的氮化物穿隧层的非挥发性存储器进行编程时，首先对氮化物穿隧层的非挥发性存储器的栅极110施加一第一电压V1，并将基底100接地，以打开氮化物穿隧层102下方以及源极区112以及漏极区114之间的一信道区116，其中第一电压为6伏特至12伏特左右。接着，对漏极区114施加一第二电压V2，并将源极区112接地，以引发一电流118并于信道区116产生热电子，并使热电子经由氮化物穿隧层102注入电荷陷入层104中，其中第二电压V2为2.5伏特至5伏特左右。
图3为本发明较佳实施例的一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，请参照图3，在对本发明的氮化物穿隧层的非挥发性存储器进行抹除时，首先对具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的漏极区114施加一第一正偏压VB1，并于栅极导体层108施加一第二正偏压VB2，且将基底100与源极区112接地，以于氮化物穿隧层102下方的源极区112与漏极区114之间的信道区116中产生热电洞120，并使热电洞120经由氮化物穿隧层102注入电荷陷入104层中，其中第一正偏压VB1为2伏特至5伏特左右，且第二正偏压VB2为2.5伏特至5伏特左右。
在上述具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程以及抹除操作中，所使用的第一电压V1、第二电压V2、第一正偏压VB1以及第二正偏压VB2，皆小于同尺寸的SONOS存储器在操作时所使用的电压。
综上所述，本发明的特征在于：
由于本发明中穿隧层的材质采用能障比氧化硅低的氮化硅，因此在使用信道热载子注入法进行编程或抹除时，电子能够较容易的穿过穿隧层，进而提高存储器组件的操作效率。
而且，由于本发明中穿隧层的材质为介电常数比氧化硅高的氮化硅，故得以使用较低的操作电压进行编程或抹除的操作，因此存储单元的尺寸能够再进一步缩小，而达到高集成化的目的。
Claims (8)
1、一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，其中该具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器具有一基底，设置于该基底上的一氮化物穿隧层，设置于该氮化物穿隧层上的一电荷陷入层，设置于该电荷陷入层上的一介电层，设置于该介电层上的一栅极导体层，设置于该栅极导体层两侧的该基底中的一源极区与一漏极区，其特征是，该方法包括下列步骤：
对该具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的该栅极导体层施加一第一电压，并将该基底接地，以打开该氮化物穿隧层下方以及该源极区与该漏极区之间的一信道区；以及
对该漏极区施加一第二电压，并将该源极区接地，以于该信道区引发一电流并于该信道区产生一热电子，并使该热电子经由该氮化物穿隧层注入该电荷陷入层中。
2、如权利要求1所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，其特征是，该第一电压为6伏特至12伏特左右。
3、如权利要求1所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，其特征是，该第二电压V2为2.5伏特至5伏特左右。
4、如权利要求1所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的编程方法，其特征是，该第一电压与该第二电压小于与该具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器同尺寸的硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器的编程操作电压。
5、一种具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，该具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器具有一基底，设置于该基底上的一氮化物穿隧层，设置于该氮化物穿隧层上的一电荷陷入层，设置于该电荷陷入层上的一介电层，设置于该介电层上的一栅极导体层，设置于该栅极导体层两侧的该基底中的一源极区与一漏极区，其特征是，该方法包括下列步骤：
对该氮化物穿隧层的非挥发性存储器的该漏极区施加一第一正偏电压，以及对该栅极导体层施加一第二正偏电压，并将该基底与该源极区接地，以于该氮化物穿隧层下方以及该源极区与该漏极区之间的一信道区中产生一热电洞，并使该热电洞经由该氮化物穿隧层注入该电荷陷入层中。
6、如权利要求5所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，其特征是，该第一正偏压为2伏特至5伏特左右。
7、如权利要求5所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，其特征是，该第二正偏压为2.5伏特至5伏特左右。
8、如权利要求5所述的具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器的抹除方法，其特征是，该第一正偏压与该第二正偏压小于与该具有氮化物穿隧层的非挥发性存储器同尺寸的硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器的抹除操作电压。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN100345283C (zh) * | 2004-04-26 | 2007-10-24 | 旺宏电子股份有限公司 | 电荷陷入存储单元的自收敛擦除方法及其系统 |
| CN100423213C (zh) * | 2005-08-05 | 2008-10-01 | 旺宏电子股份有限公司 | 非易失性存储器的操作方法 |
| CN1722444B (zh) * | 2004-07-06 | 2010-07-21 | 旺宏电子股份有限公司 | 电荷捕捉非易失性存储器及其逐个栅极擦除的方法 |
| CN101211924B (zh) * | 2006-12-28 | 2011-05-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 非挥发性存储器的擦除方法 |
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