[发明专利]降低储存装置中第二位元效应的装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是关于降低一储存单元装置中的第二位元效应的方法和装置。

背景技术

闪存装置是一种非挥发性半导体储存装置，即使停电其也保留它的储存内容。闪存装置提供快速读出时间，且与硬盘相比，提供更好的抗震性。因此，闪存装置对于例如电池供电装置的内存的应用是普遍的，且广泛用于消费电子产品。

在某些闪存装置中，每个储存单元中储存一个位元信息。近来，闪存装置已发展为每个单元储存一个以上位元。此类装置通常被称为“多级单元”(multi-level cell)装置。此类多级单元装置，例如氮化物非挥发电荷诱捕内存，包括氮化物储存材料。

单一非挥发电荷诱捕内存单元通常包括一氮化物捕获层，其覆盖在一提供于源极区与汲极区之间的通道(channel)区上方。该非挥发电荷诱捕内存单元可经编程而以在源极区附近具有一电荷集中且在汲极区附近具有另一电荷集中的形式将两个物理分离的位元储存在该氮化物捕获层中。非挥发电荷诱捕内存单元的编程可由信道热电子(Channel Hot Electron，CHE)注入执行，该CHE注入在信道区中产生热电子。这些热电子中的一些获得足够能量将被捕获在该氮化物捕获层中。由互换施加到源极端和汲极端的偏压，则电荷可被捕获在源极区附近或汲极区附近的部分氮化物捕获层的一者或是这两者中。

因此，举例来说，如果没有电荷储存在储存单元中，那么储存单元的临限电压具有一个对应于位元0和0的组合的最小值。举例来说，如果电荷储存在源极区附近而并非汲极区附近的氮化物捕获层中，那么临限电压具有一个对应于位元1和0的组合的不同值。如果电荷储存在汲极区附近而并非源极区附近，那么临限电压具有另一值。假使那样，该临限电压对应于位元0和1的组合。最后，如果电荷储存在源极区和汲极区二者附近，那么临限电压最高，且对应于位元1和1的组合。因此，可储存四个不同字节合00、01、10和11，且每个组合具有一个相应的临限电压。在读取操作期间，流经储存单元的电流将依据单元的临限电压而变化。通常，此电流将具有四个不同值，其中每个值对应于一个不同临限电压。因此，由感测此电流，便可确定储存在单元中的特定字节合。

全部可用电荷范围或临限电压范围可被称为储存操作窗。换句话说，储存操作窗由编程准位元(level)与擦拭准位元之间的差来定义。通常人们需要较大储存操作窗，此乃因多级单元操作需要状态之间有良好的准位元区分。

然而，双位元储存单元的性能通常因所谓的“第二位元效应”而恶化，在第二位元效应中，捕获层中的局限电荷彼此互相影响。举例来说，在反向读取操作期间，一读取偏压施加到汲极端，且感测储存在源极区附近的电荷(即“第一位元”)。然而，汲极区附近的电荷(即“第二位元”)将造成读取源极区附近的第一位元的电位元屏障(potential barrier)。这个屏障可由施加具有一适合值的偏压、使用汲极引发屏障降低(Drain induced barrierlowering，DIBL)效应来抑制汲极区附近的第二位元的效应且允许感测第一位元的储存状态来克服。然而，当汲极区附近的第二位元经编程为一高临限电压状态，且源极区附近的第一位元经编程为一低临限电压状态时，第二位元相当大地提高这个屏障。因此，随着与第二位元相关联的临限电压增加，则用于第一位元的读取偏压变得不足以克服由第二位元形成的屏障。结果，与第一位元相关联的临限电压由于增加第二位元的临限电压而升高，从而降低储存操作窗。

第二位元效应降低了用于2位元/单元操作和/或多级单元(multi-levelcell，MLC)操作的储存操作窗。因此，需要用于抑制储存装置中的第二位元效应的方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低储存装置中第二位元效应的装置及其操作方法，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的半导体储存装置，其包含：

一基板，其具有一第一导电型；

一第一区，其提供在该基板中，该第一区具有一第二导电型；

一第二区，其提供在该基板中且与该第一区间隔开，该第二区具有该第二导电型；

一通道区，其提供在该基板中且在该第一与第二区之间延伸；

第一绝缘层，其包括一第一材料且提供在该通道区上；

第二绝缘层，其包括一第二材料且提供在该第一绝缘层上，该第二绝缘层经配置以在对应于一第一位元的一第一部分中储存一第一电荷且在对应于一第二位元的一第二部分中储存一第二电荷；

一第三绝缘层，其提供在该第二绝缘层上；