[發(fā)明專利]存儲器元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710102077.X
• 申請日: 2007-05-14
• 公開（公告）號: CN101093839A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 吳昭誼
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L29/792;G11C16/14
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 壽寧;張華輝

本申請案與同時申請且同時在審查階段的美國專利第940222(11/425482)號申請案相關，其發(fā)明名稱為”Methods?and?Structures?forExpanding?a?Memory?Operation?Window?and?Reducing?a?Second?BitEffect”，由吳昭誼所創(chuàng)作，由本申請案的申請人所擁有。

本申請案與同時申請且同時在審查階段的美國專利第940233(11/425523)號申請案相關，其發(fā)明名稱為”Memory?Structure?forExpanding?a?Second?Bit?Operation?Window”，由吳昭誼所創(chuàng)作，由本申請案的申請人所擁有。

本申請案與同時申請且同時在審查階段的美國專利第940260(11/425553)號申請案相關，其發(fā)明名稱為”Bottom?DielectricStructures?and?High-K?Memory?Structures?in?Memory?Devices?and?Methodsfor?Expanding?a?Second?Bit?Operation?Window”，由吳昭誼所創(chuàng)作，由本申請案的申請人所擁有。

技術領域

本發(fā)明大體上涉及電可程序化且可抹除存儲器，且更明確地說涉及用于在單一存儲單元二位元的操作中增大存儲器操作裕度并減小第二位元效應(second?bit?effect)的方法和元件。

背景技術

基于已知為電可抹除可程序化唯讀存儲器(EEPROM)和快閃存儲器的電荷儲存結構的電可程序化且可抹除非揮發(fā)性存儲器技術用于多種現(xiàn)代應用中。快閃存儲器經(jīng)設計而具有可獨立地被程序化并讀取的存儲單元陣列。快閃存儲器中的感測放大器(sense?amplifier)可用來確定儲存在非揮發(fā)性存儲器中的數(shù)據(jù)值(一個或多個)。在典型的感測方案中，電流感測放大器將流經(jīng)正感測的存儲單元的電流與參考電流比較。

許多存儲單元結構用于EEPROM和快閃存儲器。隨著集成電路的尺寸縮減，由于制造過程的可量測性和簡易性，所以對基于電荷陷入介電層的存儲單元結構正產(chǎn)生較大關注?；陔姾上萑虢殡妼拥拇鎯卧Y構包含以產(chǎn)業(yè)名稱，例如氮化物唯讀存儲器(Nitride?Read-Only?Memory)、半導體-氧化物-氮化物-氧化物-半導體(SONOS)和通過熱空穴注入氮化物進行程序化的電子存儲器(PHINES)而為人所知的結構。這些存儲單元結構通過將電荷陷入在電荷陷入介電層(例如，氮化硅)中來儲存數(shù)據(jù)。當陷入負電荷時，存儲單元的臨界電壓增大。通過從電荷陷入層去除負電荷來減小存儲單元的臨界電壓。

氮化物唯讀存儲器元件使用相對較厚(例如，大于3納米，且通常約為5到9納米)的底部氧化物來防止電荷損失。替代于直接隧穿，可使用能帶-導帶間的隧穿誘導熱空穴注入(BTBTHH)來抹除存儲單元。然而，熱空穴注入促使氧化物損壞，從而導致高臨界電壓存儲單元中電荷損失和低臨界電壓存儲單元中電荷增益。此外，由于電荷陷入結構中電荷的難以抹除的積聚，程序化和抹除循環(huán)期間抹除時間一定會逐漸增加。此電荷積聚是因為空穴注入點和電子注入點彼此不一致且在抹除脈沖之后一些電子殘留而發(fā)生的。另外，在氮化物唯讀存儲器快閃存儲器元件的區(qū)段抹除期間，每一存儲單元的抹除速度由于過程變化(例如，通道長度變化)而不同。此抹除速度差異導致抹除狀態(tài)的較大Vt分布，其中一些存儲單元變得難以抹除而一些存儲單元被過度抹除。因此，多次程序化和抹除循環(huán)之后，目標臨界電壓Vt裕度關閉，且觀察到較差耐久性。此現(xiàn)象當所述技術保持按比例縮減時將變得更為嚴重。

傳統(tǒng)的浮動柵極元件在導電浮動柵極中儲存一位元電荷。出現(xiàn)了氮化物唯讀存儲器存儲單元，其中每一氮化物唯讀存儲器存儲單元提供將電荷儲存在氧化物-氮化物-氧化物(ONO)電介質中的二位元的快閃存儲單元。在氮化物唯讀存儲器存儲單元的典型結構中，氮化物層用作定位元在頂部氧化物層與底部氧化物層之間的陷入材料。具有氮化物層的ONO電介質中的電荷可被陷入在氮化物唯讀存儲器存儲單元的左側(即，左位元)或右側(即，右位元)。對左位元應用的操作影響右位元，或反之亦然，此已知為第二位元效應。第二位元效應影響氮化物唯讀存儲器存儲單元的操作裕度。