[發(fā)明專利]用以對(duì)一閃速存儲(chǔ)元件實(shí)施逐位擦除的裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710103411.3
• 申請(qǐng)日: 2007-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN101071644A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂函庭;賴二琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G11C16/14
• 分類號(hào): G11C16/14
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 韓宏

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)主張于2006年5月8日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?0/746,722，發(fā)明名稱為”A?Bit-by-BitProgram/Erase?Method?for?NAND?Flash?Memory?Device?Using?SOI?orTFT?Technology”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所述的實(shí)施例一般涉及閃速存儲(chǔ)元件，并尤其涉及用以操作閃速存儲(chǔ)元件的方法，其允許此裝置以逐位方式進(jìn)行編程與擦除，并可嚴(yán)格控制編程的臨界電壓，進(jìn)而允許多級(jí)存儲(chǔ)單元應(yīng)用(MLC)。

背景技術(shù)

公知的閃速存儲(chǔ)元件為或非門(NOR)或與非門(NAND)型元件。在公知的或非門元件中，每一存儲(chǔ)單元包括公知的單晶體管結(jié)構(gòu)。構(gòu)成每一存儲(chǔ)單元的單晶體管，除了包括一雙柵極結(jié)構(gòu)之外，類似于標(biāo)準(zhǔn)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。第一柵極稱為控制柵極，其操作方式類似于公知的MOSFET晶體管中的柵極。第二柵極稱為浮動(dòng)?xùn)艠O，其以絕緣層而與控制柵極分離。此柵極結(jié)構(gòu)制造于硅襯底上。此浮動(dòng)?xùn)艠O也是利用絕緣層而與襯底分隔。任何置于此浮動(dòng)?xùn)艠O上的電子會(huì)被陷獲于其中，因?yàn)槠渲車墙^緣層。因此，這些電子可被用以儲(chǔ)存信息。當(dāng)電子被置于浮動(dòng)?xùn)艠O上時(shí)，這些電子會(huì)改變(例如部分抵銷)由施加至該控制柵極所產(chǎn)生的電場(chǎng)，進(jìn)而改變此存儲(chǔ)單元的臨界電壓(Vt)。當(dāng)通過(guò)施加特定電壓至控制柵極而讀取此存儲(chǔ)單元時(shí)，電流可能會(huì)流動(dòng)也可能不流動(dòng)，視此存儲(chǔ)單元的臨界電壓(Vt)而定。電流的存在與否可接著被感測(cè)，并接著轉(zhuǎn)譯為信息的”1”或”0”。因此，存儲(chǔ)單元可通過(guò)儲(chǔ)存電子于浮動(dòng)?xùn)艠O而編程，并進(jìn)而改變此存儲(chǔ)單元的臨界電壓(Vt)。

一或非門閃速存儲(chǔ)單元通過(guò)稱為溝道熱電子(CHE)的技術(shù)而進(jìn)行編程。在溝道熱電子編程操作中，適當(dāng)?shù)碾妷菏┘又链舜鎯?chǔ)單元的源極、漏極、與柵極，以在柵極結(jié)構(gòu)下的溝道中產(chǎn)生電流，從源極流向漏極。若施加大電壓于控制柵極，則會(huì)提供強(qiáng)大的電場(chǎng)以致使部分電子隧穿通過(guò)絕緣層而到達(dá)浮動(dòng)?xùn)艠O。或非門閃速存儲(chǔ)單元的擦除通過(guò)施加大電壓差于控制柵極與源極之間而達(dá)成，此電壓差會(huì)使得電子隧穿通過(guò)絕緣層。

或非門元件利用隧穿注入方式而進(jìn)行編程，并利用隧穿釋放以進(jìn)行擦除。隧穿機(jī)制稱為富勒-諾德罕(Fowler-Nordheim)隧穿效應(yīng)，為此領(lǐng)域中所公知的。

或非門與與非門型閃速存儲(chǔ)元件的編程，可以利用逐位(bit-by-bit)方式進(jìn)行。換言之，編程方式可以單獨(dú)編程單一存儲(chǔ)單元，而抑制其周圍存儲(chǔ)單元被編程；然而，或非門與與非門型元件必須以區(qū)塊方式擦除。換言之，這些存儲(chǔ)單元以區(qū)塊方式聚集，且在特定區(qū)塊中的存儲(chǔ)單元被同時(shí)擦除。

近來(lái)，多級(jí)存儲(chǔ)單元(MLC)方法被用來(lái)在單一存儲(chǔ)單元中儲(chǔ)存多位信息，對(duì)于或非門與與非門型元件也一樣。多級(jí)存儲(chǔ)單元技術(shù)可在小區(qū)域中增加密度，并因此具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠湓黾恿藘?chǔ)存在閃速應(yīng)用中的數(shù)據(jù)量。在多級(jí)存儲(chǔ)單元中，通過(guò)改變?cè)诟?dòng)?xùn)艠O中的電荷量，此臨界電壓在多層電平之間變動(dòng)。在其他如氮化物只讀存儲(chǔ)元件等元件中，可以通過(guò)將電荷儲(chǔ)存于電荷陷獲結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域而儲(chǔ)存多個(gè)位。因此，電荷可以儲(chǔ)存在柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)接近源極處，并可以在柵極結(jié)構(gòu)的另一側(cè)接近漏極處儲(chǔ)存另一電荷。此電荷可接著被獨(dú)立地感測(cè)，以決定每一位的編程狀態(tài)。

多級(jí)存儲(chǔ)單元元件需要非常精準(zhǔn)的臨界電壓(Vt)分布。不幸地，公知的閃速存儲(chǔ)技術(shù)并非總是呈現(xiàn)此等嚴(yán)格的電壓分布控制。

公知技術(shù)中，或非門型元件比與非門元件更可信賴，并因此被用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)用上，例如用以儲(chǔ)存可執(zhí)行軟件代碼。另一方面，與非門元件具有較高的密度，因此當(dāng)需要儲(chǔ)存大量信息時(shí)較受到青睞。近來(lái)，與非門型元件大幅改良，因此其已經(jīng)可與或非門型元件并駕齊驅(qū)，甚至更加優(yōu)良。因此，與非門型元件越來(lái)越普及，因?yàn)槠涮峁┝斯c非門元件的大儲(chǔ)存容量，并提供了或非門元件的可靠度。

即便如此，公知的與非門存儲(chǔ)元件仍受到區(qū)塊擦除操作的限制，并且缺乏多級(jí)存儲(chǔ)單元操作所需要的高精確臨界電壓(Vt)控制。

發(fā)明內(nèi)容

一種與非門型閃速存儲(chǔ)元件，其可通過(guò)逐位方式進(jìn)行編程與擦除，允許嚴(yán)密的臨界電壓(Vt)分布控制。因此，此與非門存儲(chǔ)元件可配置于多級(jí)存儲(chǔ)單元操作中使用。