[發明專利]一種測試具有浮動柵極的非易失性存儲器單元的數據保持的方法

有效

• 申請號: 201280055415.8
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103988281A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: V·馬科夫;J·尤;S·班薩爾;A·科托夫
• 申請（專利權）人: 硅存儲技術公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;胡莉莉

技術領域

本發明涉及一種針對數據保持而測試具有浮動柵極的非易失性存儲器單元的方法，并更具體地涉及一種僅需一個烘烤步驟的方法。

背景技術

具有用于在其上存儲電荷的浮動柵極的非易失性存儲器單元在本領域中是公知的。參照圖1，示出了現有技術的非易失性存儲器單元10的截面圖。存儲器單元10包括例如P型的第一導電類型的單晶襯底12。在襯底12的表面處或附近是例如N型的第二導電類型的第一區域14。與第一區域14間隔開的是也為第二導電類型的第二區域16。在第一區域14與第二區域16之間是溝道區域18。由多晶硅構成的字線20位于溝道區域18的第一部分之上。字線20通過(二)氧化硅層22與溝道區域18間隔開。緊鄰字線20并與字線20間隔開的是也由多晶硅構成的浮動柵極24，并且位于溝道區域18的另一部分之上。浮動柵極24通過通常也是(二)氧化硅的另一絕緣層30與溝道區域18分開。也是由多晶硅構成的耦合柵極26位于浮動柵極24之上，并且通過另一絕緣層32與之絕緣。在浮動柵極24的另一側且與之間隔開的是也由多晶硅構成的擦除柵極28。擦除柵極28位于第二區域16之上，并且與其絕緣。擦除柵極28也緊鄰耦合柵極26但是與耦合柵極26間隔開，并且至耦合柵極26的另一側。在存儲器單元10操作中，存儲于浮動柵極24上的電荷(或是在浮動柵極24上不存在電荷)控制第一區域14與第二區域16之間的電流流動。在浮動柵極24在其上具有電荷的情況下，浮動柵極24被編程。在浮動柵極24在其上不具有電荷的情況下，浮動柵極24被擦除。

存儲器單元10如下操作。在編程操作期間，當電荷存儲在浮動柵極24上時，第一正電壓被施加至字線20引起溝道區域18的在字線20下方的部分導電。第二正電壓施加至耦合柵極26。第三正電壓施加至第二區域16。電流施加至第一區域14。電子被第二區域16處的正電壓所吸引。在其接近浮動柵極24時，它們經歷由施加于耦合柵極26的電壓所引起的電場的激增，引起電荷被注入至浮動柵極24上。因此，編程通過熱電子注入機制發生。在當電荷從浮動柵極24移除時的擦除操作期間，高正電壓施加至擦除柵極28。負電壓或接地電壓可以施加至耦合柵極26和/或字線20。電荷由通過浮動柵極24與擦除柵極28之間的絕緣層的隧穿而從浮動柵極24轉移至擦除柵極28。特別地，浮動柵極24可以用面對擦除柵極28的鋒利的尖形成，從而便于電子從浮動柵極24上的尖并通過浮動柵極24和擦除柵極28之間的該絕緣層而到擦除柵極28上的福勒-諾得海姆(Fowler-Nordheim)隧穿。在讀取操作期間，第一正電壓施加至字線20來接通溝道區域18的字線20之下的部分。第二正電壓施加至耦合柵極26。電壓差施加至第一區域14與第二區域16。如果浮動柵極24被編程，即浮動柵極24存儲電子，則施加至耦合柵極26的該第二正電壓不能克服由存儲在浮動柵極24上的電子所感應的負電位，并且溝道區域18的在浮動柵極24下面的部分仍然是不導電。所以，沒有電流或最少量的電流將在第一區域14和第二區域16之間流動。然而，如果浮動柵極24沒被編程，即浮動柵極24帶陽電荷(positively?charged)，則施加至耦合柵極26的該第二正電壓能夠引起溝道區域18在浮動柵極24下面的部分是導電的。因此，電流將在第一區域14與第二區域16之間流動。

如眾所周知的，存儲器單元10通常在半導體晶片上以具有多個存儲器單元10的行和列的陣列形成。在晶片上制造器件之后，晶片上的器件經受測試來確定每個存儲器單元10保持其被編程或被擦除狀態的能力，特別是每個存儲器單元10中的浮動柵極24保持其電荷的能力。在測試期間，存儲器單元10首先被編程以將電荷放置在浮動柵極24上，或被擦除來從浮動柵極24去除電荷。該器件然后經受高溫烘烤。最后，器件中的每個存儲器單元10經受讀取操作，其中將被測試的來自存儲器單元10的讀取電流與讀取參考電流相比較。

參照圖2，示出了具有其數據的各種存儲器單元的讀取電流的圖形。在擦除狀態下的單元通常將具有相比于來自浮動柵極上具有零電荷的存儲器單元的讀取電流42的更高的讀取電流40，浮動柵極上具有零電荷的存儲器單元通常具有比來自被編程的存儲器單元的讀取電流44更高的電流。因為整合于存儲陣列中的單元的參數的分散，某些單元的讀取電流42可能比讀取參考電流更高，并且某些單元的讀取電流42可能比讀取參考電流更低。