非挥发性存储器的操作方法技术

一种非挥发性存储器的操作方法，其为对选定的氮化物储存单元进行读取操作，且对相邻选定的储存单元一侧的字线施加第一正电压，以及对其另一侧的字线施加第二正电压。此操作方法，不仅可有效抑制耦合干扰的问题，而且可获得较大的操作窗口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于 一 种存储器的操作方法，且特别 是有关于 一 种。
技术介绍
典型的非挥发性储存单元主要是以惨杂的多晶硅制作浮置栅极(floating gate)与控制栅极(control gate)。其中，浮置栅极位于控制栅极和衬底之间，且 处于浮置状态，没有和任何电路相连接，是做为储存 电荷(charge )之用，而控制栅极则是用来控制数据 存取。此种浮置栅极结构的储存单元可为 一 种单储存 单元一位(1 bit/cell )、 单储存单元二位 (2 bits/cell)或多位阶(multi-level cell，MLC)储存 的储存单元，且制作为NAND型阵列结构。除了上述的浮置栅极结构的储存单元外，利用氮 化硅取代多晶硅浮置栅极作为电荷陷入层(charge trappinglayer) 的氮化物结构的储存单元(nitride-based memory cell), 己成为另一主流的 非挥发性储存单元。氮化物结构的储存单元较浮置栅 极结构的储存单元优异之处在于，其制作工艺可易于 整合，且具有二位或多位储存容量。而且，氮化物结 构的储存单元往往被认为是不会有耦合干扰(coupling interference) 的问题发生。而此耦合干扰的问题，在浮置栅极结构的储存单元的各元件间的 距离过近时会发生，而导致阀值电压偏移(threshold voltage shift, Vt shift),且正是上述的浮置栅极 结构的储存单元在元件尺寸持续微縮时最主要的限制因素之一 。然而，目前本案的申请人首次揭露出，氮化物结 构的存储器会存在上述的类似的耦合干扰问题。请参 照图1 ，其为当二不同尺寸的储存单元进行读取 (read )操作时，于储存单元两侧的字线上施加负偏压，而测量出的电流-电压关系图。在图1中，_拳-是表示以较大尺寸的储存单元D 1所进行的电流_电压测 量，-■-是表示以微縮后的较小尺寸的储存单元D 2所进行的电流-电压测量，而X轴是表示栅极电压(VG )， Y轴是表示读取电流 (read current)。 如图1所示， 储存单元的尺寸微縮后，即各字线(word line, WL) 的间距(spacing)较为缩短时，会使得读取电流对储存单元两侧的字线的电位变化更为敏感，读取电流降 低的幅度在字线的间距微缩后，会大大的增加。请再参照图2 A与图2 B ，其分别是位线的布局的上视图，以及不同位线的位数(bit count)与阀值.电 压偏移值的关系图。在图2 A中，绘示出关键尺寸为6 nm的8条字线WL 0 WL 7 ，其呈平行排列。在图 2B中，-〇-是表示整体的电压分布曲线，而-參-、 -▲-、 - T-、 - -分别是表示字线WL 1 、 WL 3 、 WL 5 、 WL 7的电压分布曲线。如图2 A与图2 B所示，当字线 WL 0 、 WL 2 、 WL 4 、 WL 6的位被程序化而妾lj达0 状态时，贝U会造成相邻的字线 WL 1 、 WL 3 、 WL 5 、 WL 7的阀值电压偏移增加。由上述本案的申请人所提出的实验结果可推知，当储存单元尺寸微縮时字线之间的距离过近亦会使氮化物结构的储存单元产生耦合干扰的问题。而且，由图2A与图2 B可矢口 ，受到二侧千扰的字线1、3WL5的阀值电压偏移值较大，而受到侧J +扰的字线WL 7的阀值电压偏移值较小。另外，请参照图3 A与图3 B ，其分别为未考虑耦 合千扰的问题以及考虑到耦合干扰的问题的氮化物结 构的储存单元的阀值电压(Vt )分布图。如图3 A所示， 标号3 1 Q为储存1 数据状态时的阀值电压分布曲线，标号320为储存0 数据状态时的阀值电压分布曲线，而储存单元的操作窗口 ( operation window) W 1为二不同储存数据状态的阀值电压的差。 如图3 B所示，元件间的耦合干扰问题会使储存1 数据状态的阀值电压偏移为如标号3 1 2所示，而会 使储存0 数据状态的阀值电压偏移为如标号3 2 2所示。耦合干扰的问题会对氮化物结构的存储器的 不同储存数据状态造成不同的影响。此时，操作窗口 W 2 ，与操作窗口 W 1相比，则会变的相对较窄。由于本案的申;主 l冃人研究发现氮化So构的存储祖 奋存在孝禺合干扰问题，而导致储存单元的阀值电压提咼，使夕曰 〈守操作窗□变小因此，本案的甲请人亦积极寻找改善此问题的方式，以使非挥发性储存单元的技术展可更为往、~ 刖迈进
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的储器的操作方法，能够有的牵禺合干扰及苴 z 、所衍生本专利技术提出—种非挥用于由多个員有氮化物电在行方向上平行排列的多目的就是在提供非挥发性存效改善氮化物结构的存储器的种种问题发性存储器的操作方法，适荷陷入层的储存单元构成的个埋入式位线，及在列方向上平行排列的多个字线的储存单元阵列，其特征在于， 该操作方法包括选定该储存单元；以及对相邻选定的该储存单元 一 侧的该字线施加 一 第一正电压，以及对相邻选定的该储存单元另 一 侧的该字线施加 一 第二正电压。依照本专利技术的实施例所述的非挥发性存储器的操 作方法，其中选定该储存单元的方法包括对选定的该储存单元的 一 控制栅极施加 一 栅极电压，对二掺杂区分别施加 一 第 一 源极/漏极电压与 一 第二源极/漏极电压，以及对 一 衬底施加 一 衬底电压，以读取选定的该 储存单元。依照本专利技术的实施例所述的，其中该第一正电压或该第二正电压为Q . 5 2伏。依照本专利技术的实施例所述的，其中该栅极电压为3 5伏或该衬底电压为o伏。依照本专利技术的实施例所述的，其中该第 一 源极/漏极电压为1 2伏或该第 二源极/漏极电压为0伏。依照本专利技术的实施例所述的，其中各该储存单元包括一控制栅极，设置在 一 衬底上；二掺杂区，设置于该控制栅极两侧的该衬底中；一氮化物电荷陷入层，设置在该控制栅极与该衬底之间；一电荷阻，:当层，设置在该氮化牵》电荷陷入层与该控制栅极之间；以及一电荷隧？ 层，设置在该氮化糸b电荷陷入层与该衬底之间。依照本专利技术的实施例所述的非挥发性存储器的操 作方法，其中该电荷隧穿层包括 一 氧化物层或复合层。依照本专利技术的实施例所述的非挥发性存储器的操 作方法，其中该复合层包括由该衬底起依序是 一 第一 氧化物层、 一氮化物层与一第二氧化物层。依照本专利技术的实施例所述的，其中该第 一 氧化物层的厚度小于等于2 nm ， 介于0 . 5 nm至2 nm之间，或小于等于1.5nm。依照本专利技术的实施例所述的非挥发性存储器的操 作方法，其中该氮化物层的厚度小于等于2 nm ，或介 于lnm至2nm之间。依照本专利技术的实施例所述的，其中该第二氧化物层的厚度小于等于2 nm ， 或介于1.5nm至2nm之间。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更 明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详 细说明如下，.其中图1为在二不同尺寸的储存单元进行读取操作 时，于储存单元两侧的字线上施加负偏压，而测量出 的电流-电压关系图。图2 A为位线的布局的上视图。图2 B为不同位线的位数与阀值电压偏移值的关 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非挥发性存储器的操作方法，适用于由多个具有氮化物电荷陷入层的储存单元构成的在行方向上平行排列的多个埋入式位线，及在列方向上平行排列的多个字线的储存单元阵列，其特征在于，该操作方法包括：选定该储存单元；以及对相邻选定的该储存单元一侧的该字线施加一第一正电压，以及对相邻选定的该储存单元另一侧的该字线施加一第二正电压。

【技术特征摘要】
US 2007-4-25 60/913,817;US 2007-7-24 11/782,1491.一种非挥发性存储器的操作方法，适用于由多个具有氮化物电荷陷入层的储存单元构成的在行方向上平行排列的多个埋入式位线，及在列方向上平行排列的多个字线的储存单元阵列，其特征在于，该操作方法包括选定该储存单元；以及对相邻选定的该储存单元一侧的该字线施加一第一正电压，以及对相邻选定的该储存单元另一侧的该字线施加一第二正电压。2.如权利要求1所述的非挥发性存储器的操作方法，其特征在于，其中选定该储存单元的方法包括对选定的该储存单元的 一 控制栅极施加 一 栅极电压，对—掺杂区分别施加 一 第 一 源极/漏极电压与第源极/漏极电压，以及对 一 衬底施加 一 衬底电压，以读取选定的该储存单元。3.如权利要求1所述的非挥发性存储器的操作方法，其特征在于，其中该第一正电压或该第一正电压为0 . 5 2伏。4.如权利要求2所述的非挥发性存储器的操作方法，其特征在于，其中该栅极电压为3 5伏或该 衬底电压为0伏。5 .如权利要求2所述的非挥发性存储器的操作方法，其特征在于，其中该第一源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀文，吴冠纬，卢道政，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]