[發明專利]SONOS閃存單元及其操作方法

有效

• 申請號: 201810029236.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108198818B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 徐濤
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明的SONOS閃存單元及其操作方法，包括：P型襯底，P型襯底中形成有P型摻雜區及位于P型摻雜區兩側的兩個N型摻雜區，P型摻雜區作為源極，N型摻雜區分別作為漏極，P型摻雜區上形成有源極多晶硅，N型摻雜區上分別形成有第一位線和第二位線；位于P型襯底上的柵極結構，柵極結構包括第一字線柵、第一存儲位、第二存儲位和第二字線柵，第一字線柵、第一存儲位、源極多晶硅、第二存儲位和第二字線柵依次并排排列在兩個N型摻雜區之間。本發明中，反型PN結在反向電壓作用下發生帶帶遂穿(BTBT)而產生電子及熱電子，該電子在控制柵電壓作用下進行編程，編程功耗更低。在控制柵上施加負電壓，在襯底和源極多晶硅上施加正電壓，能夠快速擦除信息。

技術領域

本發明涉及存儲器技術領域，尤其涉及一種SONOS閃存單元及其操作方法。

背景技術

在目前的半導體產業中，集成電路產品主要可分為三大類型：模擬電路、數字電路和數/模混合電路，其中存儲器件是數字電路中的一個重要類型。而在存儲器件中，近年來閃速存儲器(flashmemory，簡稱閃存)的發展尤為迅速。閃存的主要特點是在不加電的情況下能長期保持存儲的信息；且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重寫等優點，因而在微機、自動化控制等多項領域得到了廣泛的應用。

橫向隨穿場效應晶體管(LTFET)的基本結構時一個柵控的p-i-n結構。源漏電壓(加上內建電場)提供隨穿需要的電場強度，在截止狀態下，p-i-n結構的溝道區即本證區i層的電場強度是均勻分布的，這樣的電場強度引起的能帶彎曲不足以使隨穿發生。加上柵電壓以后，源漏電壓到達柵在源端的邊緣，導致源端的橫向電場強度非常高，能帶彎曲足夠使帶帶遂穿(BTBT)發生。本發明的目的是如何利用LTFET的能帶遂穿實現對閃存單元進行編程，從而降低現有閃存單元的編程功耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SONOS閃存單元及其操作方法，采用LTFET的能帶遂穿對閃存單元進行編程，從而達到降低閃存單元編程功耗的目的。

為實現上述目的，本發明提供一種SONOS閃存單元，包括：

P型襯底，P型襯底中形成有P型摻雜區及位于P型摻雜區兩側的兩個N型摻雜區，P型摻雜區作為源極，N型摻雜區分別作為漏極，P型摻雜區上形成有源極多晶硅，N型摻雜區上分別形成有第一位線和第二位線；

位于P型襯底上的柵極結構，柵極結構包括第一字線柵、第一存儲位、第二存儲位和第二字線柵，第一字線柵、第一存儲位、源極多晶硅、第二存儲位和第二字線柵依次并排排列在兩個N型摻雜區之間。

可選的，所述第一存儲位包括依次位于P型襯底上的第一氮化硅和第一控制柵。

可選的，所述第二存儲位包括依次位于P型襯底上的第二氮化硅和第二控制柵。

相應的，本發明還提供一種上述SONOS閃存單元的操作方法，包括：

對第一存儲位編程時，在第一位線上施加第一電壓，在第一字線柵上施加第二電壓，在第一控制柵上施加第三電壓，在P型襯底和源極多晶硅上施加零電壓，在第二位線、第二字線柵、第二控制柵上施加零電壓；

對第二存儲位編程時，在第二位線上施加第一電壓，在第二字線柵上施加第二電壓，在第二控制柵上施加第三電壓，在P型襯底和源極多晶硅上施加零電壓，在第一位線、第一字線柵、第一控制柵上施加零電壓。

可選的，所述第一電壓的范圍為4V至6V。

可選的，所述第二電壓的范圍為5V至8V。

可選的，所述第三電壓的范圍為10V至15V。

相應的，本發明還提供一種上述SONOS閃存單元的操作方法，包括：