[发明专利]非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体存储器元件的测定方法，且特别是有关于一 种非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法。

背景技术

典型的快闪存储器系以掺杂的多晶硅制作浮置栅极与控制栅极。当存储 器进行程序化(Program)时，适当的程序化的电压分别加到源极区、漏极区与 控制栅极上，电子将由源极区经由通道流向漏极区。在此过程中，将有部分 的电子会穿过多晶硅浮置栅极层下方的穿隧氧化层，进入并且会均匀分布于 整个多晶硅浮置栅极层之中。此种电子穿越穿隧氧化层进入多晶硅浮置栅极 层的现象，称为穿隧效应(Tunneling Effect)。穿隧效应可以分成两种情况，一 种称为通道热电子注入(Channel Hot-Electron Injection)，另一种称为 Fowler-Nordheim穿隧(F-N Tunneling)。通常快闪存储器是以通道热电子程序 化，并且通过源极区旁边或通道区域以Fowler-Nordheim穿隧擦洗。

一般而言，在快闪存储器制作完毕后，由于每一存储单元可能会受到工 艺影响，而具有不均匀的阈值电压，使得存储器具有较大的阈值电压分布， 而可能造成使用上的困难。因此在出货之前，通常会利用紫外光充分照射快 闪存储器，使快闪存储器的每个存储单元处于低阈值电压(Low|Vt|)状态， 而达到元件初始化的效果。其中存储单元经紫外光充分照射后，所维持的阈 值电压即称为固有阈值电压(Native Threshold Voltage)。

然而，在目前提高存储器元件集成度的趋势下，存储单元的尺寸也相对 缩小，而且在存储单元上通常覆盖有高密度的金属层。在使用紫外光照射存 储器时，紫外光受到金属层遮挡，而不易照射至存储单元，而无法使存储器 达到元件初始化的效果。而且，由于紫外光无法充分照射存储单元，因此存 储单元无法处于固有阈值电压状态，也无法得知该存储单元的固有阈值电压。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法，可以容易 的测定出非易失性存储器的固有阈值电压。

本发明提出一种非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法，包括下列 步骤。首先，提供具有控制栅极、电荷储存层、源极区与漏极区的存储单元。 然后，利用F-N穿隧效应对存储单元进行程序化操作，以取得时间对阈值电 压的程序化曲线。在程序化操作中，于控制栅极施加第一电压。接着，利用 F-N穿隧效应对存储单元进行擦洗操作，以取得时间对阈值电压的擦洗曲线。 在擦洗操作中，于控制栅极施加第二电压，其中第二电压与第一电压的绝对 值相同，但是极性相反。之后，从程序化曲线与擦洗曲线的交叉点求出存储 单元的固有阈值电压。

在本发明的一实施例中，上述第一电压为8伏特～20伏特之间。

在本发明的一实施例中，上述第二电压为-8伏特～-20伏特之间。

在本发明的一实施例中，在上述程序化操作中，使源极区与漏极区接地 或接0伏特电压。

在本发明的一实施例中，在上述擦洗操作中，使源极区与漏极区接地或 接0伏特电压。

在本发明的一实施例中，上述存储单元为一快闪存储单元。

基于上述，本发明的非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法，由于 只需进行一次程序化操作与一次擦洗操作，因此本发明的方法可以容易的测 定出非易失性存储器的固有阈值电压。而且，即使存储单元上覆盖有高密度 的金属层，也可以容易的测定出该存储单元的固有阈值电压。

附图说明

图1A与图1B为分别绘示非易失性存储器的程序化及擦洗操作的示意图。

图2A与图2B为分别绘示非易失性存储器在程序化及擦洗操作时的能带 示意图。

图3为绘示施加于栅极的电压对F-N穿隧电流的关系图。

图4为绘示本发明的非易失性存储器的固有阈值电压的测定方法的一实 施例的的步骤流程图。

图5为绘示非易失性存储器在制造完成后经紫外光照射后，所测得的电 流电压曲线图。

图6所绘示为在不同的操作偏压下进行程序化操作或擦洗操作时的时间 与阈值电压的关系图。

附图标号：

100：基底

102：穿隧介电层

104：电荷储存层

106：栅间介电层

108：控制栅极