控制氮化物只读存储单元的启始电压的方法技术

一种具有单侧读取的双侧程序化的方法，此方法提供具有不同储存电荷量的氮化硅只读存储单元，并利用双位间不同的交互作用控制启始电压的操作窗。由于氮化硅只读存储器的启始电压操作窗的增加，并通过左位、右位、电荷量以及其双位的电荷位置的组合，可使氮化硅只读存储达到２位、４位、８位与１６位的存储状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体存储单元，且特别是有关于一种以多位阶存储单元(multiple level cell，MLC)操作的控制氮化硅只读存储单元的启始电压的方法。
技术介绍
目前氮化硅只读存储单元(NROM)已广泛地应用在半导体工业中。图1所绘示为公知具有二位存储能力的氮化硅只读存储单元的剖面示意图。此氮化硅只读存储单元100包括一基底110，此基底110上已形成有已掺杂的源极112与漏极114。其中，在基底110上配置有氧化硅层118、120，且在氧化硅层118、120之间配置氮化硅层116。此外，于氧化硅层120上配置有闸导体122，并于氧化硅层118下面以及源极112与漏极114之间形成信道115。氮化硅只读存储单元可进行电子可程序化、数据读取以及抹除等程序。氮化硅只读存储单元100的程序化可于信道115中产生热电子，而其中一部份的热电子可获得足够的能量以越过氧化硅层118的能障，且其会阻陷于氮化硅层116中。上述这些阻陷电荷将会移动至氮化硅层116上靠近漏极114的区域，由于氮化硅层116为非导电层，因此氮化硅只读存储单元100可进行程序化以使热电子集中在氮化硅层116的两端，而靠近漏极114的氮化硅层116的右端有一存储电荷124且靠近源极112的左端有一存储电荷126。当氮化硅只读存储单元进行读取程序时，存储电荷的存在与否是决定于感测氮化硅只读存储单元的启始电压的变化。倘若氮化硅只读存储单元已被读取或被程序化，则其启始电压会增加，且可读到存储电荷的数字信息信号”0”，而读不到存储电荷的数字信息信号”1”。如图1所示，氮化硅只读存储单元100在两侧上都有存储电荷，因此，氮化硅只读存储单元100的双位的数字信息信号为”0”与”0”。此外，氮化硅只读存储单元上具有多位阶电荷也就是是氮化硅只读存储单元具有多位阶存储单元操作的能力。而且，不同的位阶电荷会导致不同的启始电压，且氮化硅只读存储单元的电荷量越多，则本身的启始电压会越高。因此，利用以多位阶存储单元操作的控制氮化硅只读存储单元可使得存储单元的体积缩小以及半导体组件的积集度增加。公知的程序化写入与读取提供氮化硅只读存储单元为一种单侧程序化、读取以及删除的方法。然而，此方法需要更多程序化操作条件以达到多重启始电压。美国专利第6,011,725号所公开为一种具有双位存储能力的氮化硅只读存储单元的程序化、读取以及删除的方法。此专利技术的缺点为氮化硅只读存储单元为逆向读取方式，所以氮化硅只读存储单元的双位间只能操作在无交互作用区，因此限制了启始电压操作窗。美国专利第6,487,114 B2号所公开为一种氮化硅只读存储单元可同时读取双位信息的方法。但是，此方法只能读取双位的氮化硅只读存储单元的4种存储状态。如上述，多位阶存储单元操作需要一个控制氮化硅只读存储单元启始电压的方法以使得形成多重记忆状态所需的程序化条件较少。
技术实现思路
广义来说，当右位与左位之间存在交互作用时，本专利技术提供一种单侧读取的双侧程序化方法给具有不同电荷量的氮化硅只读存储单元，以符合其需求。另外，与单侧程序化的方法比较，双侧程序化的方法可使得氮化硅只读存储单元形成多重存储状态所需的程序化条件较少。在双位的非交互作用区与交互作用区中，单侧读取致能使氮化硅只读存储单元进行多位阶存储单元操作。因为氮化硅只读存储单元的启始电压在交互作用区较非交互作用区高，所以氮化硅只读存储单元的启始电压会增加，因此可控制启始电压的操作窗。更进一步地是，通过左位、右位、电荷量与电荷位置的组合，可有效控制启始电压的增加，使氮化硅只读存储单元达到2位(2个启始电压)、4位(4个启始电压)、8位(8个启始电压)与16位(16个启始电压)的存储状态。本专利技术的目的就是提供一种具有不同电荷量的氮化硅只读存储单元是利用单侧读取的双侧程序化方法。此实施例是利用关系图以说明当氮化硅只读存储单元进行程序化时，氮化硅只读存储单元的双位的不同的交互作用区。其中，当双位的电荷量较低时，在双位间不存在交互作用，而当双位的电荷量较高时，于双位之间存在一交互作用，且其中一个位的电荷量会影响另一个位的电荷量。另外，单侧读取的双侧程序化方法可使氮化硅只读存储单元于交互作用区与非交互作用区进行多位阶存储单元操作，所以，氮化硅只读存储单元的启始电压并不受限于低启始电压范围，而此低启始电压范围是指在双位间不存在交互作用时的启始电压。在本专利技术的另一较佳实施例中，本专利技术的优点的一为氮化硅只读存储单元可达到低读取电压，而此低读取电压可减缓氮化硅只读存储单元的读取干涉。值得注意地是，因为没有逆向读取用以区别双位间的存储状态，所以可使用较小的读取电压以感测双位存储状态。更特别地是，依照本专利技术所述，由于其是使用较小的读取电压，因此利用双位间的交互作用以定义记忆状态是具有可行性的。在又一较佳实施例中，通过左位、右位、电荷量与电荷位置的组合以使用单侧读取的双侧程序化方法，可使氮化硅只读存储单元在不同电荷组合状态下具有不同的电荷量。而且也可使用关系图以表示氮化硅只读存储单元的启始电压为读取电压的函数。在另一较佳实施例中，通过左位、右位、电荷量与电荷位置的组合，可有效控制启始电压的增加，以使用单侧读取的双侧程序化方法，氮化硅只读存储单元可以显示8种不同的电荷组合状态。在一较佳实施例中，通过左位、右位、电荷量与电荷位置的组合，可有效控制启始电压的增加，以使用单侧读取的双侧程序化方法，氮化硅只读存储单元可以显示16种不同的电荷组合状态。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，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1所绘示为公知具有二位存储能力的氮化物只读存储器存储单元的剖面示意图。图2所绘示为依照本专利技术一较佳实施例的氮化硅只读存储单元的剖面示意图。图3所绘示为依照图2的氮化硅只读存储单元的存储电荷量做为程序化时间的函数的关系图。图4所绘示为依照本专利技术一较佳实施例的供应不同的读取电压给氮化硅只读存储单元的左位与右位对存储电荷的影响的关系图。图5A所绘示为依照本专利技术一较佳实施例的具有4种不同电荷组合状态的氮化硅只读存储单元的剖面示意图。图5B所绘示为依照图5A的具有4种不同电荷组合状态的氮化硅只读存储单元的对应启始电压做为读取电压函数的关系图。图6所绘示为依照本专利技术一较佳实施例当氮化硅只读存储单元的两侧进行程序化时，氮化硅只读存储单元具有不同电荷量的剖面示意图。图7所绘示为依照本专利技术一较佳实施例的具有8种不同电荷组合状态的氮化硅只读存储单元的启始电压做为读取电压函数的关系图。符号说明100、200、500、600氮化硅只读存储单元110、210基底 112、212源极114、214漏极 115信道116、216氮化硅层 118、120、218、220氧化硅层122、222闸导体 124、126存储电荷230、232末端 234高电荷236低电荷 238栅极端300、400、500’、700关系图 310非交互作用区320交互作用区 330左位电荷曲线 340右位电荷曲线 410、420存储电荷曲线510、520、530、540、610、620、630、640剖面示意图510’、520’、530’、540’、71本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于：包括：从每一存储单元的一右侧与一左侧进行程序化，该右侧可存储一右位，且该左侧可存储一左位，当该右位与该左位之间存在交互作用时，则设定用于该存储单元的程序化的一电荷量；以及 从该存储单元的一单一侧读取该存储单元的一电荷位阶。

【技术特征摘要】
US 2004-2-26 10/788,8571.一种操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于包括从每一存储单元的一右侧与一左侧进行程序化，该右侧可存储一右位，且该左侧可存储一左位，当该右位与该左位之间存在交互作用时，则设定用于该存储单元的程序化的一电荷量；以及从该存储单元的一单一侧读取该存储单元的一电荷位阶。2.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于从该单一侧读取该电荷位阶限制从存储单元的一侧读取以致能电荷位阶的识别。3.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于当供应一读取电压在存储单元的单一侧的扩散端以及供应一接地电压在单一侧的相对侧的一扩散端时，该读取可致能电荷位阶的识别。4.如权利要求3所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于该读取电压维持在2伏特以下。5.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于当在存储单元中存储相对于不会引起该右位与左位间的交互作用的较低电荷的一较高电荷时，右位与左位间存在交互作用。6.如权利要求5所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于通过该右位、左位、电荷量以及电荷位置的组合，可达到存储单元的2位、4位、8位和16位的存储状态。7.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于增加该左位的程序化电荷会引起右位与左位间的交互作用，以致于该右位因增加左位的程序化电荷而相依存地被诱导增加。8.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于当存储单元的右位与左位之间存在着交互作用时，则该存储单元可达到较高的启始电压，该较高的启始电压相对于当存储单元的右位与左位之间不存在交互作用时存储单元的较低启始电压为较高。9.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于存储单元是一只读存储单元。10.如权利要求1所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于存储单元中存储电荷部分的材料包括氧化铝。11.一种操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于包括从存储单元的第一侧与第二侧进行程序化，而第一侧可存储一第一位，且该第二侧可存储一第二位，当第一位与第二位之间存在交互作用时，则设定用于存储单元程序化的一电荷量；以及从存储单元的一单一侧读取该存储单元的一电荷位阶。12.如权利要求11所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于第一侧是一右侧且该第一位是一右位，而第二侧是一左侧且该第二位是一左位。13.如权利要求12所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于从该单一侧读取该电荷位阶限制从存储单元的一侧的读取以致能该电荷位阶的识别。14.如权利要求12所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于当供应一读取电压于该存储单元的单一侧的一扩散端以及供应一接地电压于该单一侧的相对侧的一扩散端时，该读取可致能该电荷位阶的识别。15.如权利要求14所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于该读取电压维持在2伏特以下。16.如权利要求12所述的操作可存储多位阶电荷的存储单元的方法，其特征在于当在存储单元中存储相对于不会引起该...

【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]