[发明专利]NAND型非易失性存储器的数据擦除方法有效

专利信息
申请号: 201110257312.7 申请日: 2007-03-21
公开(公告)号: CN102403319A 公开(公告)日: 2012-04-04
发明(设计)人: 纳光明;三宅博之;宫崎彩;山崎舜平 申请(专利权)人: 株式会社半导体能源研究所
主分类号: H01L27/115 分类号: H01L27/115;G11C16/14
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 张鑫
地址: 日本神*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: nand 非易失性存储器 数据 擦除 方法
【说明书】:

本申请是申请日为2007年3月21日的、申请号为“200710089633.4”的、发明名称为“NAND型非易失性存储器的数据擦除方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及非易失性半导体存储装置的NAND型非易失性存储器的数据擦除方法。更详细地,本发明涉及进行电写入及电擦除的非易失性半导体存储装置(非易失性存储器、或者EEPROM(电可擦可编程只读存储器))的NAND型非易失性存储器的数据擦除方法,并且在其范畴内包括能够每一位地电擦除的EEPROM、快闪存储器等。

背景技术

能够将数据电重写并且在切断电源后也能够存储数据的非易失性存储器的市场正在扩大。非易失性存储器具有与MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)相似的结构,并且其特征是在沟道形成区上设置有能够长时间地存储电荷的区域。该电荷存储区也称为浮动栅,这是因为该电荷存储区在绝缘层上形成,而且与周围绝缘而分离的缘故。在浮动栅上还具有控制栅极,而且中间夹着绝缘层。

在具有这种结构的所谓浮动栅型非易失性存储器中,通过利用施加到控制栅极的电压,在浮动栅中存储电荷,或者从浮动栅放出电荷。换言之,通过存储于浮动栅中的电荷的注入或取出,而存储或擦除数据。具体地说,通过对半导体衬底的沟道形成区和控制栅极之间施加高电压,而进行往浮动栅中注入电荷并且从浮动栅中取出电荷。一般认为,此时,在沟道形成区上的绝缘层中流过F-N(福勒-诺德海姆,Fowler-Nordheim)型隧道电流或热电子。由此,该绝缘层也称为隧道绝缘层。

一般要求如下:浮动栅型非易失性存储器具有能够将储存在浮动栅中的电荷保持十年或更长的特性,以便保证可靠性。因此,对隧道绝缘层而需要的是,在形成为隧道电流流过的厚度的同时,具有高绝缘性,以便防止电荷泄漏。

此外,形成在隧道绝缘层上的浮动栅,由与沟道形成区被形成的半导体相同的半导体材料的硅形成。例如,由多晶硅形成浮动栅的方法已经普及了,而且普遍知道,例如将多晶硅膜堆积得成为400nm的厚度而形成浮动栅的方法(参照专利文件1)。

具有该浮动栅(以下,在本说明中也称为电荷存储层)并且通过往电荷存储层中注入电荷或者从电荷存储层放出电荷,而能够重写的非易失性存储器称为EEPROM。此外,非易失性存储器的将注入于电荷存储层的电荷放出的工作称为在非易失性存储器中的数据擦除。此外,利用如下驱动的存储器称为快闪存储:通过使非易失性存储器的一个存储单元中的所有非易失性存储元件的电荷存储层的电荷放出,使数据一次(日文:一括)电擦除。

作为用作快闪存储器的非易失性存储器的典型单元结构,有NOR型非易失性存储器以及NAND型非易失性存储器。两种非易失性存储器都采用一次擦除的工作。图30表示一般的NAND型非易失性存储器的结构例子。在图30中,衬底为N型单晶硅衬底,并且将周边电路部分(也称为逻辑部分)的P阱3001和存储单元(也称为非易失性存储元件部分)的P阱3002分离地形成。

因此,通过使所有非易失性存储元件的控制栅极成为相同的电位,并且对存储单元的P阱的端子施加比控制栅极高的正电压直到在浮动栅中电荷足够消失的程度,而实现非易失性存储器的一次擦除。

[专利文件1]特开2000-58685号公报

然而,如果当放出非易失性存储元件的电荷存储层的电荷时,使用对存储单元的P阱或N阱等施加电压的方法,则只可以在相同的P阱单位或N阱单位中进行擦除。此外,因为只当进行擦除时,使P阱单位或N阱单位的电位很大地变动,所以引起电容耦合的部分之间的错误动作、晶体管的阈值电压的变动、或者非易失性存储元件的阈值电压的变动等。

发明内容

因此,本发明的课题在于提供一种不使用P阱或N阱等衬底端子而放出注入到非易失性存储元件的电荷存储层中的电荷的方法,作为适应大电容化的NAND型非易失性存储器的数据擦除方法。

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