[发明专利]非易失性存储器的编程方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非易失性存储器(non-volatile memory)的操作方法，特别地，涉及一种与非门型非易失性存储器的编程方法。

背景技术

在各种存储器产品中，具有可进行多次数据的存入、读取或抹除等动作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点的非易失性存储器，已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种存储器元件。

普通的非易失性存储器元件，一般设计成具有堆迭式栅极(Stacked-Gate)结构，其中包括以掺杂多晶硅制作的浮置栅极(Floating Gate)和控制栅极(Control Gate)。浮置栅极位于控制栅极和基底之间，且处于浮置状态，没有和任何电路相连接，而控制栅极则与字元线(Word Line)相接，此外还包括穿隧氧化层(Tunneling Oxide)和栅间介电层(Inter-Gate Dielectric Layer)分别位于基底和浮置栅极之间以及浮置栅极和控制栅极之间。

对此非易失性存储器元件进行编程或抹除操作时，分别于源极区、漏极区和控制栅极上施加适当电压，以使载流子注入浮置栅极中，或将载流子从浮置栅极中拉出。非易失性存储器元件常用的载流子注入模式可分为沟道热载流子注入效应(Channel Hot-Carrier Injection)以及F-N穿隧(Fowler-Nordheim Tunneling)效应等等，而且元件的编程与抹除操作模式随着载流子注入与拉出的方式而改变。

另一方面，目前业界较常使用的快闪存储器阵列包括或非门(NOR)型阵列结构和与非门(NAND)型阵列结构。由于与非门(NAND)型阵列的非易失性存储器结构是使各存储单元串接在一起，其集成度和面积利用率较或非门(NOR)型阵列的非易失性存储器佳，已经广泛地应用在多种电子产品中。

然而，与非门(NAND)型阵列结构中的存储单元编程、读取和抹除的程序较为复杂。一般而言，在与非门型(NAND)阵列结构中，存储单元的编程操作和抹除操作都是采用沟道F-N(Fowler-Nordheim)穿隧效应。在控制栅极与基底之间施加高电压以利用沟道F-N(Fowler-Nordheim)穿隧效应，使载流子从基底穿过穿隧氧化层注入浮置栅极或从浮置栅极经由穿隧氧化层拉出至基底中。

然而，随着元件集成度(Integrity)增加，为了提高载流子的穿隧效率并缩小元件尺寸，穿隧氧化层厚度会变得很薄，导致穿隧氧化层的接面击穿电压(Breakdown Voltage)也随之下降。因此，使用F-N穿隧效应编程或抹除存储单元中的数据时，此穿隧氧化层将无法承受F-N穿隧所需求的高电压，就会受到损害而产生漏电流的问题，降低存储器的可靠度。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储器的编程方法，利用基底热载流子效应使载流子注入电荷储存层，因所施加的操作电压低，所以可以节省功耗，并且增进元件可靠性。

本发明提出一种非易失性存储器的编程方法，适用于与非门型存储器，此存储器包括第一导电型基底、设置于第一导电型基底中的第二导电型阱区、设置于第二导电型阱区上的第一导电型阱区、设置于第一导电型阱区的第二导电型源极区和第二导电型漏极区、串联设置于第二导电型源极区和第二导电型漏极区之间的第一选择晶体管、多个存储单元和第二选择晶体管，其中第一选择晶体管具有第一选择栅极，各存储单元具有电荷储存层和控制栅极，第二选择晶体管具有第二选择栅极。此编程方法包括下列步骤：在第二导电型阱区施加第一电压，且于第一导电型阱区施加第二电压，使得载流子由第二导电型阱区注入该第一导电型阱区；在非选择的该些存储单元的控制栅极施加第三电压，于第一选择栅极和第二选择栅极施加第四电压，其中第三电压足以打开非选择的存储单元的沟道区，第四电压足以打开第一选择晶体管和第二选择晶体管的沟道区；以及于选择的存储单元的控制栅极施加第五电压，于第二导电型源极区和第二导电型漏极区施加第六电压，其中第六电压用来产生耗尽区(depletion region)，第五电压足以在控制栅极与第一导电型阱区之间建立垂直电场，以利用基底热载流子效应使载流子加速而注入选择的存储单元的电荷储存层。

在本发明一实施例中，第一导电型为P型；第二导电型为N型。第一电压为0伏特，第二电压为0.5～3伏特。第三电压为3～10伏特，第四电压为3～10伏特。第五电压为13～19伏特，第六电压为3～10伏特。而且，载流子包括电子。