JP2005317191A - 電荷トラップ不揮発性メモリのための電荷均衡化を有する動作方式 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電荷トラップ構造を有するメモリセルは複数のバイアス機構を有する。メモリセルの閾値電圧を降下および上昇させながら、バイアス機構を複数サイクル適用することによって、電荷トラップ層内に電荷分布が残される。電荷は、メモリセル内で達成可能な閾値電圧に干渉する。この電荷分布は、複数のプログラムおよび消去サイクルがその間に起こる間隔で電荷均衡化バイアス機構を適用することによって均衡がとられる。同様に、電荷均衡化バイアス機構は、メモリセルのプログラムおよび消去サイクルの開始の前に適用される。
【選択図】 図4
Description
NROMに似たセルにおけるONOについてのEOTの計算
MIN MAX
上部OX(誘電率=3.9) 5nm 10nm
SIN(誘電率=7) 3nm 9nm
下部OX(誘電率=3.9) 3nm 10nm
合計 5+3*3.9/7+3=10(nm) 10+9*3.9/7+10=25nm
SONOSに似たセルにおけるONOについてのEOTの計算
MIN MAX
上部OX(誘電率=3.9) 3nm 10nm
SIN(誘電率=7) 3nm 5nm
下部OX(誘電率=3.9) 1nm 3nm
合計 3+3*3.9/7+1=5.7(nm) 10+5*3.9/7+3=15.8nm
Claims (34)
- 閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法であって、
前記メモリセルの前記閾値電圧を第1バイアス機構(arrangement)によって降下させ、前記メモリセルの前記閾値電圧を第2バイアス機構によって上昇させること、および、
閾値電圧を上昇および降下させる複数のサイクルが起こるか、または、起こる可能性がある間隔後に、前記電荷トラップ構造内の電荷の分布を均衡させるのに役立つ第3バイアス機構を適用することを含む、閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。 - 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は3ナノメートルを上回る酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.7ボルト以上の大きさを有する負電圧を印加することを含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は約3ナノメートル未満の酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.3ボルト以上の大きさを有する負電圧を印加することを含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記メモリセルの前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり1.0ボルト±約10%の大きさを有する負電圧を印加することを含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記間隔は、閾値電圧を上昇および降下させるサイクルの数をカウントすることによって確定される請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記間隔は、閾値電圧を上昇および降下させるサイクルのランダムな数の後に終了する請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記間隔は、前記メモリセルが前記閾値電圧を降下させることに失敗した時に終了する請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記間隔は、前記メモリセルを含む機械装置のパワーアップイベント間の時間を含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 閾値電圧を上昇および降下させる複数のサイクルは、前記第1バイアス機構および前記第2バイアス機構のうちの少なくとも一方によって、前記メモリセルにおいて達成可能な最小閾値電圧との干渉の役を果たす、前記電荷トラップ構造内の電荷分布を残し、前記干渉によって、達成可能な前記最小閾値電圧は前記メモリセルの消去ベリファイ電圧を超え、前記電荷分布を変えることによって、達成可能な前記最小閾値電圧は前記メモリセルの消去ベリファイ電圧未満になる請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 閾値電圧を上昇および降下させる任意のサイクル前に、前記第3バイアス機構により、前記メモリセルにパルスを印加することをさらに含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記第3バイアス機構は、前記電荷トラップ構造から前記メモリセルの基板への電子のEフィールド援用トンネリング、および、前記メモリセルのゲートからの電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記電荷トラップ層における電荷量の平衡をほぼ確立するのに十分に長い間隔の間、前記第3バイアス機構を適用することを含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 約100ミリ秒より長い間隔の間、前記第3バイアス機構を適用することを含む請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルの一方の側に近い第1領域においてホット正孔注入を引き起こし、前記第2バイアス機構は前記第1領域と重なる前記チャネルの前記一方の側に近い第2領域においてホット電子注入を引き起こし、前記第3バイアス機構は前記チャネルを横切って延び、前記第1および第2領域と重なる第3領域においてEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルの一方の側に近い第1領域においてホット正孔注入を引き起こし、前記第2バイアス機構は前記第1領域と重なる前記チャネルを横切って電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第3バイアス機構は前記チャネルを横切って延び、前記第1領域と重なる第3領域においてEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルを横切って正孔のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第2バイアス機構は前記チャネルを横切って電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第3バイアス機構は前記チャネルを横切るEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項1に記載の閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備えるメモリセルを動作させる方法。
- 集積回路デバイスであって、
半導体基板と、
該基板上の複数のメモリセルであって、該複数のメモリセルの各メモリセルは、閾値電圧を有し、電荷トラップ構造を備える、複数のメモリセルと、
該複数のメモリセルに結合し、第1バイアス機構により前記閾値電圧を降下させるロジック、第2バイアス機構により前記閾値電圧を上昇させるロジック、および、閾値電圧を上昇および降下させる複数のサイクルが起こるか、または、起こる可能性がある、少なくとも間隔後に、第3バイアス機構により前記電荷トラップ構造内の電荷分布を変えるロジックを含むコントローラ回路とを備える集積回路デバイス。 - 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は3ナノメートルを上回る酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.7ボルト以上の大きさを有する負電圧を含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は約3ナノメートル未満の酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.3ボルト以上の大きさを有する負電圧を含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記メモリセルは、基板領域内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり±約10%の1.0ボルトの大きさを有する負電圧を含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- タイマ、および該タイマを使用して前記間隔を確定するロジックを含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- プログラムおよび消去サイクルカウンタを含み、前記間隔を確定するロジックは、閾値電圧を上昇および降下させるサイクルの数をカウントすることによって確定される請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記間隔は、閾値電圧を上昇および降下させるサイクルのランダムな数の後に終了する請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記メモリセルが前記閾値電圧を降下させることに失敗した時に終了する間隔後に、前記第3バイアス機構を適用するロジックを含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記集積回路デバイスのパワーアップイベント時に終了する間隔後に、前記第3バイアス機構を適用するロジックを含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 閾値電圧を上昇および降下させる任意のサイクル前に、前記第3バイアス機構を適用するロジックを含む請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記第3バイアス機構は、前記電荷トラップ構造から前記メモリセルの基板への電子のEフィールド援用トンネリング、および、前記メモリセルのゲートからの電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記ロジックは、前記電荷トラップ層における電荷量の平衡をほぼ確立するのに十分に長い間隔の間、前記第3バイアス機構を適用する請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記ロジックは、約100ミリ秒より長い間隔の間、前記第3バイアス機構を適用する請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルの一方の側に近い第1領域においてホット正孔注入を引き起こし、前記第2バイアス機構は前記第1領域と重なる前記チャネルの前記一方の側に近い第2領域においてホット電子注入を引き起こし、前記第3バイアス機構は前記チャネルを横切って延び、前記第1および第2領域と重なる第3領域においてEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルの一方の側に近い第1領域においてホット正孔注入を引き起こし、前記第2バイアス機構は前記チャネルを横切って電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第3バイアス機構は前記第1領域と重なる前記チャネルを横切って延び、前記第1領域と重なる第3領域においてEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 前記第1バイアス機構は前記チャネルを横切って正孔のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第2バイアス機構は前記チャネルを横切って電子のEフィールド援用トンネリングを引き起こし、前記第3バイアス機構は前記チャネルを横切るEフィールド援用トンネリングを引き起こす請求項17に記載の集積回路デバイス。
- 集積回路デバイスであって、
基板と、
該基板上の複数のメモリセルであって、該複数のメモリセルの各メモリセルは、閾値電圧を有し、電荷トラップ構造、前記基板内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備える、複数のメモリセルと、
該複数のメモリセルに結合するコントローラ回路であって、第1バイアス機構により前記閾値電圧を降下させるロジック、第2バイアス機構により前記閾値電圧を上昇させるロジック、および、第3バイアス機構を適用するロジックを含むコントローラ回路を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は3ナノメートル以上の酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.7ボルト以上の大きさを有する負電圧を印加することを含む集積回路デバイス。 - 集積回路デバイスであって、
基板と、
該基板上の複数のメモリセルであって、該複数のメモリセルの各メモリセルは、閾値電圧を有し、電荷トラップ構造、前記基板内の、ゲート、ソース、およびドレイン領域、ならびに、該ソースと該ドレイン領域間の前記基板のチャネルを備え、上部誘電体、電荷トラップ構造、および前記ゲートと前記チャネル間の下部誘電体を備える、複数のメモリセルと、
該複数のメモリセルに結合するコントローラ回路であって、第1バイアス機構により前記閾値電圧を降下させるロジック、第2バイアス機構により前記閾値電圧を上昇させるロジック、および、第3バイアス機構を適用するロジックを含むコントローラ回路を備え、前記上部誘電体、前記電荷トラップ構造、および前記下部誘電体は酸化物の合成有効厚みを有し、前記下部誘電体は約3ナノメートル未満の酸化物の有効厚みを有し、前記第3バイアス機構は、前記メモリセルの前記ゲートから前記チャネル領域内の前記基板へ、前記酸化物の合成有効厚みの1ナノメートル当たり約0.3ボルト以上の大きさを有する負電圧を印加することを含む集積回路デバイス。
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