本发明专利技术涉及非易失性存储器技术领域，公开了一种用以操作非易失性存储器单元的方法，该非易失性存储器单元具有储存电荷的一电荷捕捉结构，以及包括一栅极区域、源极区域与漏极区域和一本体区域的多个电压终端，该方法包括：响应一指令以增加电子至该电荷捕捉结构，施加一偏压安排至该多个电压终端，使得该偏压安排包括相对于该本体区域而为正偏压的该源极区域与漏极区域，并且该偏压安排包括相对于该源极区域与漏极区域而为正偏压的该栅极区域。本发明专利技术同时公开了一种应用该非易失性存储器单元的集成电路。利用本发明专利技术，在无需采用如此强的电场与高电压的情况下，可以将电子自非易失性存储器单元的源极与漏极移动至电荷捕捉结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非易失性存储器
，更确切地说，涉及在非易失性 存储器上增加电子的操作，尤其涉及应用于双边偏压非易失性存储器的方 法与装置。
技术介绍
福勒 一 诺德汉(Fowler-Nordheim )隧穿是一众所周知的电荷传输机制， 将电子自一非易失性存储器单元的源极与漏极移动至一电荷捕捉结构。然 而，由于福勒一诺德汉隧穿需要相对较强的电场，也就是说福勒一诺德汉 隧穿需要在该栅极、该源极、漏极与衬底本体间存在有相当大的电位差。 因此有需要在无需采用如此强的电场与高电压的情况下，可以将电子自一 非易失性存储器单元的源极与漏极移动至电荷捕捉结构。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一目的在于提供一种用来操作非易失性存储单元 的方法，该非易失性存储单元具有用以储存电荷的一电荷捕捉结构，以及 包括一栅极区域、源极区域与漏极区域，以及一本体区域的电压终端。该 方法所包括的步骤将描述于下。为响应增加电子至该电荷捕捉结构的一指令，故执行施加一第一偏压 安排至该电压终端的步骤，以致该第一偏压安排包括相对该本体区域而正 偏压该源极区域与漏极区域，且该第一偏压安排包括相对于该源极区域与 漏极区域而正偏压该栅极区域。在部分实施例中，相对于该本体区域而正偏压该源极区域与漏极区 域，导致空穴自该源极区域与漏极区域流动至该本体区域。该第一偏压安 排通过不超过约6V相对于该本体区域而正偏压该源极区域与漏极区域。在一些实施例中，相对于该源极区域与该漏极区域而正偏压该栅极区域，将导致电子自该本体区域流动至该电荷捕捉结构。在部分实施例中，这些电子是产生于该本体区域中，该第一偏压安排通过不超过约iiv相对于该源极区域与漏极区域而正偏压该栅极区域。在一些实施例中，该偏压安排包括以一相同电压而偏压该源极区域与 漏极区域，并且将该本体区域接地。有些实施例模拟福勒一诺德汉操作，且该第一偏压安排具有相对于福 勒 一 诺德汉操作来说至少一较低强度电压。在有些实施例中，为响应增加空穴至该电荷捕捉结构的一指令， 一第 二偏压安排被提供至该电压终端，以致该第二偏压安排包括相对于该本体 区域而正偏压该源极区域与漏极区域，且该第二偏压安排包括相对于该源 极区域、漏极区域与本体区域而负偏压该栅极区域。本专利技术的另一目的在于提供具有一非易失性存储器的集成电路，以及 执行如上所述的偏压步骤的控制电路。附图说明图1为现有技术的一非易失性存储器单元的简化示意图，显示该非易 失性存储器单元经由福勒一诺德汉隧穿增加电子至非易失性存储器单元 的电荷捕捉结构，且其相关于l)该栅极区域和该源极区域与漏极区域之 间，以及2)在该栅极区域与该衬底本体区域之间的高电位差。图2为双边偏压(DSB)程序化的非易失性存储器单元的简化示意图， 显示经由产生该些电子的该热空穴撞击离子化而增加电子至该非易失性 存储器单元的电荷捕捉结构，且其相关于l)该栅极区域和该源极区域与漏 极区域之间，以及2)在该栅极区域与该衬底本体区域之间的高电位差。同 样地，毋须施加任何衬底偏压，故简化了存储器设计。图3为双边偏压(DSB)擦除的非易失性存储器单元的简化示意图，其 经由同步双边能隙至能隙的热空穴而增加空穴至该非挥性存储器单元的 该电荷捕捉结构。图4A至图4C为程序化与擦除一非易失性存储器单元的一例示流动 的示意图，其包括了在图4A中增加电子至非易失性存储器单元的电荷捕 捉结构的源极侧与漏极侧两者，紧接着在图4B中通过选择性地增加空穴至该电荷捕捉结构的源极侧，并接着在图4C通过选择性地增加空穴至该 电荷捕捉结构的漏极侧。图5为阈值电压相对于双边偏压程序化的非易失性存储器单元的电荷 捕捉结构的右部份与左部份的程序化时间的关系图，其是在该漏极电压与 源极电压的三种不同偏压情形下。图6为阈值电压相对于非易失性存储器单元的电荷捕捉结构的右部份与左部份的擦除时间的双边偏压擦除关系图，其是在该漏极电压与源极电 压的三种不同偏压情形下。图7为阈值电压相对于双边偏压操作的非易失性存储器单元的电荷捕捉结构的右部份与左部份的擦除或程序化设定的关系图。图8为根据本专利技术的一实施例的一集成电路的简化示意图，该集成电 路通过产生这些电子的热空穴撞击离子化而增加电子至该非易失性存储 器单元的该电荷捕捉结构。主要组件符号说明101 堆栈102 栅极104 源极区域106 漏极区域108 本体区域111、 115、 117、 119、 121、 125、 127 箭头123 撞击离子化800 存储阵列801 列译码器 803 行译码器 802、 804、 805、 807 总线 806 区块808 供应电压809 偏压安排状态机器 811 数据输入线S15 数据输出线850 集成电路Vb 本体电压Vd 漏极电压Vs 源极电压Vt 阈值电压具体实施方式图1为现有技术的一非易失性存储器单元的简化示意图，显示该非易 失性存储器单元经由福勒一诺德汉隧穿增加电子至非易失性存储器单元 的电荷捕捉结构，以及其相关于l)该栅极区域和该源极区域与漏极区域之 间，以及2)在该栅极区域与该衬底本体区域之间的高电位差。图1的该电荷捕捉存储单元具有一P掺杂的衬底本体区域108与N掺 杂的源极区域104与漏极区域106，该存储单元的剩余部分包括一堆栈 101，其包括位于该衬底本体区域108上的一底介电结构(底氧化物)、位于 该底介电结构上的一电荷捕捉结构，以及在该电荷捕捉结构上的一顶介电 结构(顶氧化物)。 一栅极102位于该堆栈101上。代表性的顶介电质包括 具有约5 10纳米厚度的二氧化硅与氮氧化硅，或例如氧化铝(^203)其它 相似的高介电常数材料。代表性的底介电质包括具有约3~10纳米厚度的 二氧化硅与氮氧化硅，或其它相似的高介电常数材料。代表性的电荷捕捉 结构包括具有约3~9纳米厚度的氮化硅，或其它相似的高介电常数材料， 包括例如为氧化铝、氧化铪(Hf02)或其它氧化物的金属氧化物。该电荷捕 捉结构为电荷捕捉材料的非连续囊状物或颗粒，或是如图1所示的连续层。用于硅氧氮氧硅(SONOS)单元的存储单元，例如具有从2纳米到10 纳米的厚度范围的一底氧化物，具有2纳米到10纳米厚度范围的一电荷 捕捉层，以及具有2纳米到15纳米厚度范围的一顶氧化层。在某些实施例中，该栅极包括具有大于该N型硅的本质功函数的一功 函数的一材料，其中该功函数也可大于约4.1eV，且较佳地可能大于约 4.25eV，而在某些例示中甚至大于约5eV。代表性的栅极材料包括P型多 晶硅、氮化钛(TiN)、铂(Pt)以及其它高功函数金属与材料。其它具有相对高功函数而适宜用于本专利技术的实施例的材料包括但不限定于由例如钌(Ru)、铱(Ir)、镍(Ni)与Co(钴)所组成的金属，以及包括但不限定于钌-钛合 金与4臬-钛合金、金属氮化物与包括但不限定于氧化钌(Ru02)金属氧化物。 相较于习知的N型多晶硅栅极而言，高功函数栅极材料造成电子隧穿的较 高入射势垒，以二氧化硅当作顶介电质的现有N型多晶硅栅极的入射势垒 为约3.15eV，故，本专利技术实施例中用以作为该栅极与该顶介电质的材料皆 具有高于约3.15eV的入射势垒，或是例如高于约3.4eV，且较佳地为高于 约4eV。与具有配置二氧化硅顶介电质的N型多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用以操作非易失性存储器单元的方法，该非易失性存储器单元具有储存电荷的一电荷捕捉结构，以及包括一栅极区域、源极区域与漏极区域和一本体区域的多个电压终端，其特征在于，该方法包括： 响应一指令以增加电子至该电荷捕捉结构，施加一第一偏压安排至该多个电压终端，使得该第一偏压安排包括相对于该本体区域而为正偏压的该源极区域与漏极区域，并且该第一偏压安排包括相对于该源极区域与漏极区域而为正偏压的该栅极区域。
【技术特征摘要】
US 2007-2-2 11/670,6771.一种用以操作非易失性存储器单元的方法，该非易失性存储器单元具有储存电荷的一电荷捕捉结构，以及包括一栅极区域、源极区域与漏极区域和一本体区域的多个电压终端，其特征在于，该方法包括响应一指令以增加电子至该电荷捕捉结构，施加一第一偏压安排至该多个电压终端，使得该第一偏压安排包括相对于该本体区域而为正偏压的该源极区域与漏极区域，并且该第一偏压安排包括相对于该源极区域与漏极区域而为正偏压的该栅极区域。2、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其 特征在于，相对于该本体区域而为正偏压的该源极区域与漏极区域，将使 空穴自该源极区域与漏极区域流至该本体区域。3、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其 特征在于，相对于该源极区域与漏极区域而为正偏压的该栅极区域，将使 电子自该本体区域流至该电荷捕捉结构。4、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其特征在于，相对于该本体区域而为正偏压的该源极区域与漏极区域，将使 空穴自该源极区域与漏极区域流至该本体区域，且电子自该本体区域流至 该电荷捕捉结构。5、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其 特征在于，该第一偏压安排通过不超过6V的偏压，使得该源极区域与漏 极区域相对于该本体区域为正偏压。6、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其 特征在于，该第一偏压安排通过不超过11V的偏压，使得该栅极区域相对 于该源极区域与漏极区域为正偏压。7、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其 特征在于，相对于该本体区域而正偏压该源极区域与漏极区域的步骤中， 包括以一相同电压，偏压该源极区域与漏极区域；以及 将该本体区域接地。8、 根据权利要求1所述的用以操作非易失性存储器单元的方法，其特征在于，该方法模拟福勒一诺德汉操作，且该第一偏压安排相较于福勒 一诺德汉操作而言具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴昭谊，
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]
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