[發明專利]非易失性存儲裝置及其操作方法

無效

• 申請號: 200810086763.7
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101320755A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 陳暎究;洪起夏;樸允童;申在光;金錫必
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/788
• 分類號: H01L29/788;H01L29/423;H01L27/115;G11C16/10;G11C16/14
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 韓明星;劉奕晴

技術領域

示例性實施例涉及一種半導體裝置，更具體地講，涉及能夠存儲數據的非易失性存儲裝置及其操作方法。

背景技術

非易失性存儲裝置(例如，電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)或閃速存儲器)即使在電源被關斷時也可存儲數據，此外，可以從其中擦除存儲的數據，并且可以在其中編入新數據。非易失性存儲裝置可以被用在半導體產品(例如，用于移動裝置或便攜存儲棒的存儲介質)中。

近來，隨著更小的半導體產品的趨勢，半導體產品中使用的非易失性存儲裝置已經變得高度集成。例如，與平面式非易失性存儲裝置相比，三維非易失性存儲裝置在平面中可以具有更高的集成度，并可以使用絕緣體上硅(SOI)基底或納米線(nanowire)結構來制造。然而，在三維非易失性存儲裝置中，被用作溝道的半導體層與基底絕緣。因此，與傳統的平面式非易失性半導體裝置中相同，在使用基底時難以執行擦除操作。然而，可以直接將擦除電壓施加到半導體層，但是，會額外需要高壓電路，和/或會降低操作速度。

發明內容

示例性實施例提供非易失性存儲裝置及操作所述非易失性存儲裝置的方法，所述非易失性存儲裝置具有優良的操作性能，可以被制成高度集成的結構。

根據示例性實施例，一種非易失性存儲裝置可以包括：基底電極；半導體溝道層，在基底電極上；浮置柵電極；控制柵電極。浮置柵電極可以具有面對半導體溝道層的一部分。在示例性實施例中，浮置柵電極的一部分和基底電極之間的間隔可以小于半導體溝道層和基底電極之間的間隔。此外，電荷隧穿可發生在浮置柵電極的一部分和基底電極之間。

在示例性實施例中，半導體溝道層可以包含摻雜有P型雜質或N型雜質并且不具有PN結的半導體納米線。半導體溝道層還可以包括半導體薄膜。在浮置柵電極的一部分和基底電極之間的間隔為5nm至50nm和/或10nm至30nm。

根據示例性實施例，浮置柵電極可以部分地環繞半導體溝道層，浮置柵電極的端部可以延伸超過半導體溝道層并面對基底電極。浮置柵電極的端部可以形成面對基底電極的t形或接頭。

根據示例性實施例，浮置柵電極可以完全環繞半導體溝道層。根據示例性實施例，浮置柵電極可以至少具有與半導體溝道層的一側相鄰的第一側并至少具有面對基底電極的第二側。控制柵電極可以部分地環繞浮置柵電極的一部分并沿基底電極的方向延伸。此外，絕緣層也可以位于兩個相鄰層之間，例如，位于基底電極和半導體溝道層之間，和/或位于浮置柵電極和控制柵電極之間。浮置柵電極和基底電極均可以是導電的，并且基底電極可以包含半導體晶片。半導體晶片可以包括沿浮置柵電極的方向延伸的至少一個突起。

根據示例性實施例，提供一種操作非易失性存儲裝置的方法。在編程操作中，將電荷從半導體溝道層注入到浮置柵電極中。在擦除操作中，將電荷從浮置柵電極去除到基底電極中。根據示例性實施例，在編程操作中，可以將可包括從0V至5V的范圍的基底電壓施加到基底電極，并且可以將可包括從7V至20V的范圍的高于基底電壓的編程電壓施加到控制柵電極。根據示例性實施例，在擦除操作中，可以將可包括從7V至20V的范圍的擦除電壓施加到基底電極，并且可以將控制柵電極接地和/或也可以將半導體溝道層接地。

附圖說明

通過結合附圖進行詳細描述，將更清楚地理解示例性實施例。圖1至圖20非限制性地表示了這里描述的示例性實施例。

圖1和圖2是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖3和圖4是示出了操作圖1和圖2的非易失性存儲裝置的方法的剖視圖；

圖5和圖6是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖7和圖8是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖9和圖10是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖11和圖12是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖13和圖14是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的剖視圖；

圖15是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的透視圖；

圖16是圖15的非易失性存儲裝置的局部截取透視圖；

圖17是示出了圖15和圖16的非易失性存儲裝置的編程操作的示例性仿真的示圖；

圖18是示出了圖15和圖16的非易失性存儲裝置的擦除操作的示例性仿真的示圖；

圖19是示出了根據傳統示例的非易失性存儲裝置的漏電流特性的曲線圖；

圖20是示出了根據示例性實施例的非易失性存儲裝置的漏電流特性的曲線圖。

具體實施方式