[發明專利]可改善抹除操作特性的非易失性存儲元件

有效

• 申請號: 200710101769.2
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101241759A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 何文喬;張欽鴻;張坤龍;洪俊雄
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: G11C16/10
• 分類號: G11C16/10;G11C16/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明是有關于一種非易失性存儲元件，且特別是有關于一種可改善抹除操作特性的非易失性存儲元件。

背景技術

目前的電子組件通常是以非易失性儲存元件來儲存大量的數據。舉例來說，移動電話可以接收和儲存影像，再轉移到其它的元件。所取得的信息可以儲存在一個或是多個非易失性存儲元件中。為能處理和儲存這一些信息，儲存元件的形式通常必須具有能夠將存儲單元陣列中的儲存比特程序化或抹除的功用。常見的非易失性存儲器是一種可以在一個存儲單元儲存兩個比特的儲存電荷捕捉存儲器。

圖1是公知一種電荷捕捉存儲元件的存儲單元100的剖面示意圖。電荷捕捉存儲單元100包括一層位于源極120、漏極130以及溝道層140上方的薄氧化物/氮化物/氧化物(ONO)層110。柵極層150則是形成在ONO層110上方。此存儲單元可以形成一個金氧半場效晶體管(MOSFET)。因此，對存儲單元100來說，數據可以以電荷的形式儲存在MOSFET的溝道層140邊緣上方的ONO層110之中。將電荷捕捉存儲單元100程序化的方法可以通過將溝道熱電子(CHE)注入于ONO層110的方式來施行的。抹除的操作可以經由帶至帶遂穿所產生的熱電洞注入(HHI)于ONO層110的方式來施行的。而當所讀取的對象與程序化操作相反時，讀取存在電荷捕捉存儲單元100的數據，則可以通過感應來自漏極以及源極的電流來讀取儲存在ONO層110中的電荷。由于電荷可儲存在溝道層140的兩個接合邊緣上的ONO層110中，因此，存儲單元100可儲存兩個比特數據。

與存儲單元100相關的晶體管具有一臨界電壓，可允許電荷載子如電洞或電子由信道層140移動到ONO層110。在進行程序化操作時，當電子注入于存儲單元100時，存儲單元100的臨界電壓增加。另一方面，在進行抹除操作時，當電洞注入于存儲單元100時，電子或負電荷載子減少，存儲單元100的臨界電壓下降。圖2顯示公知一種電荷捕捉存儲單元100的比特在包含程序化與抹除操作的循環的臨界電壓分布示意圖。圖中的橫軸為臨界電壓Vt分布。請參照圖2，在程序化階段的存儲元件，其存儲單元在開始時具有較低的Vt分布，然后再發展為較高的Vt分布。相反地，在抹除階段的存儲單元組件，存儲單元由較高的Vt分布回復到較低的Vt分布，這是因為電子或負電荷載子減少之故。EV表示電荷捕捉存儲單元的比特的抹除驗證電壓值。PV表示電荷捕捉存儲單元比特的程序化驗證電壓值；RD表示電荷捕捉存儲單元比特的讀取電壓值。

然而，公知以熱電洞注入(HHI)技術來進行抹除操作的電荷捕捉存儲元件卻有一些缺點。此技術會使得熱電洞電荷陷于ONO層中，導致室溫(RT)漂移以及電荷漏失，而造成臨界電壓的變動。RT漂移，是因為在抹除時，存儲單元感應室溫造成二比特電荷捕捉存儲單元的臨界電壓漂移所致。這種漂移將會影響儲存在存儲單元中數據的可靠度。電荷漏失或是保持漏失(retention?loss)將使得存儲單元的比特的臨界電壓隨著時間而改變。存儲單元的臨界電壓Vt會因為ONO層的中所捕捉的電荷的重新分布(redistribution)改變，而導致讀取錯誤。

因此，目前需要一種改良的非易失性存儲元件，其可以在進行抹除操作時克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的，一方面，本發明提供一種對具有多個存儲單元的非易失性存儲元件進行抹除操作的方法。此方法是將至少一個在程序化之前在一抹除階段具有在一第一區的臨界電壓值的存儲單元程序化，該存儲單元在程序化之后具有在一第二區的臨界電壓值，其中該第二區的臨界電壓高于該第一區的臨界電壓。

在另一方面，本發明提供一種非易失性存儲單元。此非易失性存儲單元包括多個存儲單元，各存儲單元的結構可至少儲存一儲存比特。此存儲器還包括多個用以程序化至少一存儲單元的裝置，該存儲單元在程序化之前在一抹除階段具有在一第一區的臨界電壓值，且在程序化之后具有在一第二區的臨界電壓值，其中該第二區的臨界電壓高于該第一區的臨界電壓。