[发明专利]具有放大的第二位操作区间的多阶存储单元结构有效
申请号: | 200710111917.9 | 申请日: | 2007-06-20 |
公开(公告)号: | CN101093841A | 公开(公告)日: | 2007-12-26 |
发明(设计)人: | 吴昭谊 | 申请(专利权)人: | 旺宏电子股份有限公司 |
主分类号: | H01L27/115 | 分类号: | H01L27/115;H01L29/792 |
代理公司: | 永新专利商标代理有限公司 | 代理人: | 王英 |
地址: | 中国台湾新竹*** | 国省代码: | 中国台湾;71 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 放大 第二位 操作 区间 存储 单元 结构 | ||
技术领域
本发明涉及电可擦可编程只读存储器,更具体的说,涉及在每一存储单元多位的操作中增加存储器操作区间以及减缓第二位效应的方法与元件。
背景技术
俗称的电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪速存储器是一种基于电荷储存结构的电可擦可编程非易失性存储器技术,其被本领域用于许多不同的应用中。闪速存储器被设计为包含阵列的存储单元,其可被单独地编程或读取。在闪速存储器中的感应放大器被用来决定储存在此非易失性存储器中的数据值或是数值。在典型的感应机制中,通过此存储单元的电流利用电流感应放大器来感应并与参考电流比较。
许多不同的存储单元结构被用于电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪速存储器的中。随着集成电路的尺寸逐步缩小,对于使用电荷捕捉介质层的存储单元结构的兴趣也随之升高,因为其尺寸的微缩性以及工艺的简易。基于电荷捕捉介质结构的存储单元结构包含本领域所公知的电荷捕捉结构,例如氮化硅只读存储器(NROM)、SONOS或是PHINES等。这些存储单元结构通过捕捉电荷在电荷捕捉介质层中,如氮化硅层,来储存数据。当负电荷被捕捉,此存储单元的临界电压会增加。而此存储单元的临界电压会在此电荷捕捉层移除负电荷的情况下减少。
氮化硅只读存储器(NROM)元件使用相对厚的底氧化层,如,厚于3纳米,通常是约5到9纳米,以防止电荷流失。并不是直接隧穿,而是使用带与带隧穿导致的热空穴注入(BTBTHH)来擦除此单元。然而,热空穴注入会导致氧化层伤害,而导致在高临界单元发生电荷流失而在低临界单元发生获得电荷。更进一步,此擦除时间会因为在此电荷捕捉结构中难以擦除的电荷累积而随着编程和擦除循环逐渐增加。此电荷累积的发生是因为此空穴注入端和电子注入端并不一致的结果,而导致某些电荷会在擦除循环后留下。此外,在进行氮化硅只读存储器(NROM)元件的区块擦除时,每一单元的擦除速度会因为工艺变化(如沟道长度)而不同。因为此擦除速度的不同会导致再次擦除状态的较大的临界电压Vt分布,其中某些单元会变得较难擦除而另一些单元则被过度擦除。因此,此目标临界Vt区间会在许多编程和擦除循环后被关闭,而被观察到不良的使用寿命。此现象会随着技术的进一步微缩为变得更严重。
一个传统的浮动栅极元件在导体浮动栅极中储存一位的电荷。此氮化硅只读存储器(NROM)单元的升级版为在每一电荷捕捉存储单元中可以提供2位的闪速单元,其储存电荷于氧化/氮化/氧化(ONO)介质层中。在典型的氮化硅只读存储器(NROM)单元结构中,氮化硅层被用作为捕捉材料,其位于顶氧化层与底氧化层的间。此ONO结构有效地取代了浮动栅极组件中的介质层。此在具有氮化硅层的ONO介质结构中的电荷可以被捕捉于电荷捕捉存储单元中的左侧或是右侧。此左侧位与右侧位的互相作用,也被称为第二位效应,会局限介于编程与擦除之间的临界电压区间。此第二位效应也会因此影响操作区间的尺寸,其则会潜在地限制此氮化硅只读(NROM)存储单元结构中的位数目的微缩性。因此,需要一种在电荷捕捉存储器的操作中增加存储器操作区间以及减缓第二位效应的方法与装置。
发明内容
本发明公开一种多阶存储单元(MLC)装置,包括电荷捕捉结构具有通过从栅极或是衬底注入空穴而在此电荷捕捉结构的每一端产生多个逻辑状态以形成较大的第二位操作区间。注入空穴过程是利用例如傅勒-诺丁汉隧穿技术经由栅极或衬底,且空穴被捕捉于电荷捕捉层中所以会存在负临界电压于字线的边缘,其称为边缘感应效应。此边缘感应效应系发生在字线下方的区域,所以当空穴注入方法被使用于存储装置时,空穴电荷储存在一个与字线交叉的电荷捕捉层中,且空穴电荷沿着字线的边缘储存。在此多阶存储单元装置中的每一存储单元包含总共2m个位而此存储单元的每一侧有m位,总共有2*2m个临界电压Vt分布而此存储单元的每一侧有2m个临界电压Vt分布,以及总共有2*2m个逻辑状态而此存储单元的每一侧有2m个逻辑状态。
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L27-00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共绝缘衬底上形成的无源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的;包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的
H01L27-14 . 包括有对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射或者微粒子辐射并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的,或适用于通过这样的辐射控制电能的半导体组件的
H01L27-15 .包括专门适用于光发射并且包括至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的半导体组件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料结点的热电元件的;包括有热磁组件的