[發明專利]與非門型非揮發性存儲器及其制造方法與操作方法

無效

• 申請號: 200610108412.2
• 申請日: 2006-08-02
• 公開（公告）號: CN101118907A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 郭兆瑋;趙志明;黃漢屏;魏鴻基;畢嘉慧
• 申請（專利權）人: 力晶半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L23/522;H01L21/8247;H01L21/768;G11C16/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種半導體元件，特別是涉及一種與非門(NAND)型非揮發性存儲器及其制造方法與操作方法。

背景技術

非揮發性存儲器元件由于具有可進行多次數據存入、讀取、抹除等動作，且存入的數據在斷電后也不會消失的優點，因此已成為個人計算機和電子設備所廣泛采用的一種存儲器元件。

典型的非揮發性存儲器件，一般被設計成具有堆疊式柵極((Stacked-Gate)結構，其中包括以摻雜多晶硅制作的浮置柵極(Floating?Gate)與控制柵極(Control?Gate)。浮置柵極位于控制柵極和基板之間，且處于浮置狀態，沒有和任何電路相連接，而控制柵極則與字線(Word?Line)相接，此外還包括穿隧氧化層(Tunneling?Oxide)和柵間介電層(Inter-Gate?Dielectric?Layer)分別位于基板和浮置柵極之間以及浮置柵極和控制柵極之間。

另一方面，目前本領域較常使用的閃存陣列包括或非門(NOR)型陣列結構與與非門(NAND)型陣列結構。由于與非門(NAND)型陣列的非揮發性存儲器結構是使各存儲單元串接在一起，其集成度與面積利用率較非門(NOR)型陣列的非揮發性存儲器為佳，已經廣泛地應用在多種電子產品中。

圖1所展示為現有的與非門型非揮發性存儲器的結構的截面圖。

如圖1所示，在基板100上設置有多個存儲單元M1～M8與兩個選擇晶體管ST1、ST2。存儲單元M1～M8設置在兩個選擇晶體管ST1、ST2之間。在存儲單元M1～M8之間的基板100中、存儲單元M1與選擇晶體管ST1之間的基板100中以及存儲單元M8與選擇晶體管ST2之間的基板100中形成有摻雜區102。這些存儲單元M1～M8及選擇晶體管ST1、ST2經由摻雜區102串接在一起而構成存儲單元行。在存儲單元行兩側設置有源極區104與漏極區106。源極線SL與源極區104電連接。位線BL通過插塞108與漏極區106電連接。

在上述的NAND型非揮發性存儲器中，由于各存儲單元M1～M8之間通過摻雜區102連接在一起。在元件尺寸持續縮小的情況下，存儲單元寬度越來越小，相鄰的摻雜區102之間會有短溝道效應、漏極引發的能帶降低(Drain?Induced.Barrier?Lowering，DIBL)效應等問題，而影響存儲器的可靠度。

此外，對于上述的NAND型非揮發性存儲器而言，在程序化選定存儲單元時，在同一存儲單元列中的其它非選定存儲單元都是作為傳輸柵極。因此，在進行程序化時，需使非選定存儲單元處于完全開啟的狀態。使非選定存儲單元處于完全開啟狀態的偏壓將會限制存儲單元啟始電壓范圍的設定。舉例來說，當此存儲單元為單階存儲單元時，通過基準讀取電壓Vref，來判別兩種不同啟始電壓(Vth1、Vth2)，Vth1＜Vref1＜Vth2。Vth1為小于0伏特；Vref1為0伏特左右；Vth2為大于0伏特左右。當非選定存儲單元處于完全開啟狀態的偏壓為5伏特時，則Vth2只能設定在0伏特與5伏特之間，而使得Vth2的范圍較小。當此存儲單元為多階存儲單元時，通過基準讀取電壓Vref1、Vref2、Vref3，來判別四種不同啟始電壓(Vth1、Vth2、Vth3、Vth4)，Vth1＜Vref1＜Vth2＜Vref2＜Vth3＜Vref3＜Vth4。同樣，當非選定存儲單元處于完全開啟狀態的偏壓為5伏特時，Vth1為小于0伏特；Vref1為0伏特左右；Vth2、Vref2、Vth3、Vref3、Vth4需設定在0伏特與5伏特之間，例如Vth2為0.2～1伏特、Vref2為1.2伏特、Vth3為1.4～2.2伏特、Vref3為2.4伏特、Vth4為2.8～3.6伏特；而使得Vth2、Vth3、Vth4的范圍較小。如此，在現有的NAND型非揮發性存儲器的程序化操作中，就需要進行多次程序化步驟及程序化確認步驟，以使程序化存儲單元準確處于設定的啟始電壓中，如此將花費較長的時間。而且，在對選定存儲單元進行讀取操作時，在同一存儲單元列中的其它非選定存儲單元也容易對于選定存儲單元造成讀取干擾。

發明內容

本發明的目的就是提供一種NAND型非揮發性存儲器及其制造方法與操作方法，而可以提高元件的可靠度。

本發明的再一目的是提供一種NAND型非揮發性存儲器及其制造方法與操作方法，可容易的與一般工藝整合在一起，而可以增加工藝余量。