[发明专利]非易失记忆单元和相关操作方法

说明书

本发明公开了一种非易失记忆单元，包括一基板、一选择闸极、一浮动闸极，以及一辅助控制闸极。基板包括一第一扩散区、一第二扩散区、一第三扩散区，以及一第四扩散区。选择闸极形成于一多晶硅层内，且位于第一扩散区和第二扩散区上。浮动闸极形成于多晶硅层内，且位于第二扩散区、第三扩散区和第四扩散区上。辅助控制闸极形成于一金属层内，且位于浮动闸极上，其中辅助控制闸极的一部分面积至少覆盖浮动闸极的一半面积。因此，辅助控制闸极和浮动闸极之间所形成的金属‑多晶硅电容可作为浮动闸极的额外耦合节点，进而改善非易失记忆单元的读取效率和抹除效率。

技术领域

本发明涉及一种非易失记忆单元和相关操作方法，尤其涉及一种能提升程序/抹除效率的非易失记忆单元和相关操作方法。

背景技术

非易失存储器(non-volatile memory,NVM)可在没有供电的情况下保存内存的数据，常见应用包括磁性装置、光盘，和闪存等。非易失存储器可区分为电性存取系统(例如只读存储器)和机械性存取系统(例如硬盘、光盘、磁带、全像内存等)。由于不需要周期性地充电(refresh)动作来保存数据，非易失存储器常作为辅助存储器(secondary storage)或长期储存(long-term consistent storage)。

非易失存储器装置包括一记忆数组，其包括多个记忆单元(memory cell)。每一非易失记忆单元通常包括一浮动闸极(floating gate)，位于一半导体基板中一信道(channel)区域上，但和信道区域电性分离。浮动闸极设置在一源极(source)区域和一汲极(drain)区域之间，其上设有一控制闸极，因此所形成的晶体管其临界电压(thresholdvoltage)Vth是由浮动闸极上所保存的电荷量来决定。也就是说，至少必须在控制闸极上施加临界电压Vth才能开启晶体管，以在源极区域和汲极区域之间产生导通的通道。有些非易失记忆单元会针对浮动闸极另实作一储存组件，进而储存两种电荷范围。亦即，非易失记忆单元可在程序状态(programmed state)或抹除状态(erased state)下运作。

随着科技发展，针对高资料量的需求发展出高密度和高容量的非易失记忆单元，因此需要大面积的电压电路来驱动非易失记忆单元以在程序状态或抹除状态下运作。然而，能提供程序/抹除运作所需的高电压的大面积电压电路可能无法设置在芯片上最合适的位置，因此会降低单元密度、设计弹性或系统效能。

因此，需要一种能提升程序/抹除效率但不会降低单元密度的非易失存储器。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种能提升程序/抹除效率但不会降低单元密度的非易失记忆单元。

为达到上述目的，本发明公开一种一种非易失记忆单元，其包括一基板、一选择闸极、一浮动闸极，以及一辅助控制闸极。所述基板包括一第一扩散区、一第二扩散区、一第三扩散区，以及一第四扩散区。所述选择闸极形成于一多晶硅层内，且位于所述第一扩散区和所述第二扩散区上。所述浮动闸极形成于所述多晶硅层内，且位于所述第二扩散区、所述第三扩散区和所述第四扩散区上。所述辅助控制闸极形成于一金属层内，且位于所述浮动闸极上，其中所述辅助控制闸极的一部分面积至少覆盖所述浮动闸极的一半面积。