[发明专利]存储器装置及其操作存储器的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种存储器，且特别是有关于一种存储器装置及其操 作存储器的方法。

背景技术

非易失性存储器(Non-Volatile Memory)是一种非常受欢迎的存储器， 而广泛地运用在各种电子产品中。非易失性存储器的主要特性为即使其电 源供应被中断，其内所储存的数据也不会消失，故适合用在便携式的电子 产品当中，例如：随身碟、照相机、移动电话、MP3播放器等。

请参考图1，图1为非易失性存储器单元10的结构图。非易失性存储 器单元10具有一控制栅极12、一电荷储存层14、一第一源极/漏极区16、 一第二源极/漏极区18以及一衬底20。其中，形成在控制栅极12与衬底 20之间的电荷储存层14通常称为浮动栅极(floating gate)。

当程序化非易失性存储器单元10时，会将8～10V的栅极电压Vg施 加在控制栅极12，以导通第一源极/漏极区16与第二源极/漏极区18之间 的通道。同时，将0V的源极电压Vs和4～5V的漏极电压Vd分别施加在 第一源极/漏极区16和第二源极/漏极区18。此时，因第一源极/漏极区16 和第二源极/漏极区18之间的通道已经开启，故会产生从第一源极/漏极区 16流向第二源极/漏极区18的通道电子流Ich。通道电子流Ich的部份热电 子Ij会注入到电荷储存层14，进而改变非易失性存储器单元10的阈值电 压(Threshold Voltage)Vt。因注入的电子会被困在电荷储存层14内，故 当非易失性存储器10的电源被关闭时，非易失性存储器10的数据仍可保 存下来。

然而，随着存储器装置及其存储器单元的尺寸越做越小，存储器单元 之间的击穿电流(Punch-through current)会越来越显著，并影响到存储器 装置于进行程序化操作时的稳定性。

为了降低击穿电流，本发明的发明人曾提出多种方法来降低击穿电 流，而其中一种做法则是将多个存储器单元串接在一起，以增加通道的有 效长度。如图2所示，位在衬底150上的两个存储器单元240、250被串 接在一起，其中存储器单元240为一个欲程序化存储器单元(programming cell)240，而存储器单元250为一个串接存储器单元(cascaded cell)250。 这两个存储器单元240、250分别具有一源极/漏极区130和210，并共享 另一个源极/漏极区220。存储器单元240和250另分别包含电荷储存层231 和232，并共享一控制栅极110。当进行程序化存储器单元240的操作时， 8～10V的栅极电压Vg会被施加在共同的控制栅极110，源极电压Vs和漏 极电压Vd则分别为0V和4～5V，而共享的源极/漏极区220则处于浮接的 状态(其中Vf代表其浮接时的电压)。由于有效通道长度变长，故其击穿 电流会降低。当然，此做法也可以扩充至以串接三个或更多个存储器单元 的方式来实施。请参考图3，图3为本发明发明人所揭露的另一种非易失 性存储器的结构图。其中有三个存储器单元240、250和310串接在一起， 而源极电压Vs和漏极电压Vd分别施加在源极/漏极区130和210。另外， 有两个源极/漏极区221和222位于源极/漏极区130与源极/漏极区210之 间，故其有效通道长度会更长且击穿电流会更小。

通道电子流Ic会受到存储器单元250的阈值电压大小的影响。也就是 说，较高的存储器单元250的阈值电压会导致较小的电子流Ic：而较低的 存储器单元250的阈值电压会导致较大的电子流Ic。然而，根据克希荷夫 电流定律，一个节点的流入电流要等于由该节点流出的电流，故存储器单 元240的通道电子流Ip必须等于存储器单元250的通道电子流Ic。如此 一来，通道电子流Ip会连带地受到存储器单元250的阈值电压的影响，进 而导致在程序化存储器单元240时，其程序化的速率会有不一致的情况发 生。详言之，当存储器单元250具有较高的阈值电压时，电子流Ic和Ip 会较小，而导致程序化存储器单元240的速率较慢；相对地，当存储器单 元250具有较低的阈值电压时，电子流Ic和Ip会较大，而导致程序化存 储器单元240的速率较快。这种程序化存储器单元的速率不一致的情形， 会使得存储器在实际的应用时须考虑较复杂的状况，而造成使用上的不 便。