[發明專利]一種提高非揮發性快閃存儲器高密度存儲特性的操作方法

有效

• 申請號: 201110376309.7
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102509559A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 閆鋒;吳春波;徐躍;紀曉麗
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G11C16/34
• 分類號: G11C16/34;G11C16/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

1.提高非揮發性快閃存儲器高密度多值存儲特性的操作方法，其特征是包括下面的步驟：

1)首先將局部俘獲型非揮發性快閃存儲單元的初始狀態調整到閾值電壓-2V～-1V：采用雙邊的帶-帶遂穿熱空穴注入(BBHH)的擦除方法進行調整到所述閾值電壓，即在源、漏極同時加一個正偏電壓，柵極加一個負偏電壓，襯底接地，將溝道區域和源漏結上方存儲層的電荷均勻地擦除；

然后再進行瞬態的FN操作，即在柵極加一個7～9V正偏電壓，襯底加一個-5～-7V負偏電壓，源、漏極浮空，這樣可將初始狀態調整到更穩定狀態，促使溝道中電荷分布均勻；

2)通過反復進行幾次進行步驟1)，即雙邊BBHH與FN操作步驟將初始狀態調整到閾值電壓為-2V～-1V，并且最終實現溝道區的閾值電壓分布處處相同；

3)以上述閾值為多值存儲的初始狀態，對NOR型局部俘獲存儲單元進行多值單元的編程操作；對于負閾值電壓的存儲單元，過量的空穴均勻地分布在存儲層上，采用襯底正偏壓抑制第二代熱電子注入的CHE編程方法，或者采用脈沖激發的襯底熱電子注入(PASHEI)的編程方法實現電荷局部的存儲；

4)在達到編程狀態后進行次短時間的-FN過程，即在器件的柵極加-7～-9V負偏電壓，襯底接5～7V正偏電壓，源極與漏極浮空；

5)通過反復進行幾次進行步驟5)，即需要將上面的編程與后續的-FN過程重復操作幾次，提高存儲單元的保持特性。

2.根據權利要求1所述的提高非揮發性快閃存儲器高密度多值存儲特性的操作方法，其特征是步驟3)與5)均為3-6次。

3.根據權利要求1所述的提高非揮發性快閃存儲器高密度多值存儲特性的操作方法，其特征是步驟2)中，將存儲單元的初始閾值電壓從2V～3V擦除至-2V～-1V：在柵極上加一個-4V～-8V偏置電壓V_g1，在源極和漏極上分別加上4V～6V偏置電壓V_s1和V_d1，襯底電壓V_B1接地，則溝道區有空穴產生，空穴被注入到溝道上方的存儲層中；存儲單元的閾值電壓隨著擦除的時間逐漸減小，從初始的2V～3V擦除到-2V～-1V左右；為了能準確的將存儲單元的初始閾值設定在-2V～-1V，每次雙邊BBHH過程后都要讀取一次閾值，判斷是否達到-2V～-1V，保證最終的閾值能準確的擦到預定值。

4.根據權利要求3所述的提高非揮發性快閃存儲器高密度多值存儲特性的操作方法，其特征是步驟3)中，它是對步驟2)中完成初始閾值設定的存儲單元，進行短時間的FN編程操作，將溝道中產生的電子注入到存儲層中，減少P型半導體襯底與氧化硅隧穿層界面的界面態，同時減少電荷存儲層中的缺陷數；具體操作是，在柵極上加一個正的偏置電壓V_g2，在襯底接電壓V_B2，源極與漏極則都處于浮空狀態；將雙邊BBHH擦除與短時間FN過程反復執行幾次，以保證每一個存儲單元存儲層的電荷在溝道區上方的氮化硅存儲層均勻分布，并盡量減少氮化硅存儲層中的缺陷數。