專利名稱：利用溝道熱電子實現(xiàn)sonos存儲單元寫操作的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造器件的工藝方法，具體涉及一種非揮發(fā)性快速存儲器的工藝方法，尤其涉及一種利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS(以氮化硅作為電荷存儲介質(zhì)的器件)非揮發(fā)性快速存儲器存儲單元寫操作的方法。
背景技術(shù)：
在對SONOS cell (硅氧氮氧硅)進(jìn)行擦寫操作的時候，目前業(yè)界采用溝道F/N遂穿的方式來對存儲單元進(jìn)行擦寫，來實現(xiàn)對存儲單元的存儲位元控制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是功耗小，缺點(diǎn)是速度很慢。 如圖1所示，現(xiàn)有的采用溝道F/N遂穿的方式對存儲單元進(jìn)行擦寫的方法具體如下 1 、圖1A為對SONOS CELL進(jìn)行寫操作(PROGRAM)的原理示意圖，在門柵(POLYGATE)和襯底的P型阱(PWELL)之間加一正向高壓，此正向壓降使得PWELL溝道中的電子隨著時間的增加，大量的隧道穿越一層基極薄的氧化層，然后固定存儲在中間的一層氮化物(NITRIDE)中。 2、圖1B為對S0N0S CELL進(jìn)行擦操作(ERASE)的原理示意圖，在門柵(POLY GATE)和襯底的P型阱(PWELL)之間加一負(fù)向高壓，此負(fù)向壓降使得氮化物(NITRIDE)中的電子隨著時間的增加，大量的隧道穿越一層基極薄的氧化層，被拉出氮化層，然后進(jìn)入PWELL溝道中。 3、通過邏輯判定，當(dāng)NITRIDE中存在固定的電子時為存儲的位元"0" (PROGRAM);當(dāng)NITRIDE中不存在固定的電子時為存儲的位元"l" (ERASE);通過"O"和"1"的判斷實現(xiàn)存儲單元狀態(tài)的辨識。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS存儲單元寫操
作的方法，該方法能提高改變SONOS存儲單元的寫狀態(tài)，提高存儲器寫的速度。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS存儲單元寫操
作的方法，在SONOS工藝中采用溝道熱電子注入，通過使存儲器晶體管工作在飽和靠近擊
穿端，產(chǎn)生足夠的溝道電流和橫向電場，從而在溝道靠近漏區(qū)由于橫向電場作用，產(chǎn)生足夠
多的熱電子注入到柵絕緣層中的氮化硅中，實現(xiàn)存儲單元電荷的存儲。 該方法對需進(jìn)行寫操作的目標(biāo)存儲管T實現(xiàn)熱電子寫入的電壓偏置條件為VPOS
表示在子線端施加的電壓偏置，設(shè)置在1 15V之間；VB表示在位線端施加的電壓偏置，設(shè)
置在2 15V之間；VGND表示在存儲管源端施加的電壓偏置，設(shè)置在0電位。 如果采用雙電壓源供電，VGND可以同襯底或者阱電位一起捆綁在一個負(fù)電位，
VGND設(shè)置在0 -15V之間。 在對目標(biāo)存儲管T進(jìn)行寫操作的過程中，按所述電壓偏置條件進(jìn)行一定時間的電壓偏置就可以完成寫操作，該電壓偏置時間設(shè)置在0. 1 10毫秒。 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明利用溝道熱電子注入來實現(xiàn)S0N0S存儲單元的寫操作，但擦的操作仍然采用溝道F/N遂穿，通過兩種組合的操作實現(xiàn)存儲位元的控制，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是相較于業(yè)界采用的F/N遂穿來說，能提高改變S0N0S存儲單元的寫狀態(tài)，存儲單元寫的速度明顯提高，可以顯著實現(xiàn)快速存取。


圖1是現(xiàn)有的采用溝道F/N遂穿的方式對存儲單元進(jìn)行擦寫的原理示意圖，圖1A為對S0N0S CELL進(jìn)行寫操作(PROGRAM)的原理示意圖，圖IB為對S0N0S CELL進(jìn)行擦操作(ERASE)的原理示意圖； 圖2是本發(fā)明采用的S0N0S存儲單元進(jìn)行寫操作和擦操作的原理示意圖，圖2A為利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS存儲單元寫操作的原理示意圖，圖2B為利用空穴FN遂穿注入實現(xiàn)S0N0S存儲單元擦操作的原理示意圖； 圖3是本發(fā)明S0N0S CELL的VG-ID(門柵電壓與溝道電流)曲線圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 如圖2所示，圖2A為本發(fā)明采用溝道熱電子實現(xiàn)S0N0S存儲單元寫操作的原理示意圖，圖2A中偏置+5V橫向電場使電子注入到氮化層中，通過使存儲器晶體管工作在飽和靠近擊穿端，產(chǎn)生足夠的溝道電流和橫向電場，從而在溝道靠近漏區(qū)由于橫向電場作用，產(chǎn)生足夠多的熱電子注入到柵絕緣層中的氮化硅中，實現(xiàn)存儲單元電荷的存儲，即同F(xiàn)/N隧道穿越產(chǎn)生同樣效果的寫操作。 圖2B為業(yè)界通常采用的空穴FN遂穿注入實現(xiàn)S0N0S存儲單元擦操作的原理示意圖，采用通常的在門柵(POLY GATE)和位線(BL)之間加一負(fù)向高壓-10. 7V，使空穴注入氮化層中，此負(fù)向壓降使得氮化物中的電子隨著時間的增加，大量的隧道穿越一層基極薄的氧化層，被拉出氮化層，然后進(jìn)入PWELL溝道中，實現(xiàn)擦操作。 表1是本發(fā)明基于S0N0S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)熱電子寫入的電壓偏置表，其中VWL表示門柵上偏置的電壓，VBL為位線端偏置電壓，VSRC為源端偏置電壓，VBPW為存儲器件的阱電壓。
表1
OperationCellVWLVBLVSRCVBPW
ProgramTVP0SVBVGNDVGND 其中，T表示需要進(jìn)行寫操作的目標(biāo)存儲管；VP0S表示在子線端施加的電壓偏置；VB表示在位線端施加的電壓偏置；VGND表示在存儲管源端施加的電壓偏置；VBPW表示在操作管的襯底或者阱電位。VPOS通常設(shè)置在1 15V之間；VB通常設(shè)置在2 15V之間；VGND通常設(shè)置在0電位，如果采用雙電壓源供電則可以同襯底或者阱電位一起捆綁在一個負(fù)電位大約是0 -15V。 在對目標(biāo)存儲管T進(jìn)行寫操作的過程為加上條件所需的電壓偏置一定時間即可以完成寫的操作，這個寫入時間也就是整個偏置電壓的時間，通常應(yīng)該設(shè)置在O. 1 10毫秒。 如圖3所示，灰色FN_E和FN_P的兩條曲線表示采用F/N進(jìn)行注入，其他的黑色曲線CHE_*表示采用溝道熱電子注入(CHE)，圖3最左邊的曲線表示在對CELL(存儲單元)采用F/N擦操作過后的IV特性，顯示為一個耗盡N型MOS管特性，溝道在VG = -2V左右開啟；圖3右邊的灰色曲線表示在對CELL采用F/N寫操作5ms (毫秒)過后的IV特性，顯示為一個增強(qiáng)N型MOS管特性，溝道在VG = IV左右開啟；圖3右邊的四條黑色曲線表示在對CELL采用CHE寫操作2. 5ms 10ms后的IV特性，顯示為一個增強(qiáng)N型MOS管特性，溝道在VG = 1.5V左右開啟。從圖3上比較可以看出，采用2. 5ms CHE能得到比采用5ms F/N更好的寫操作特性。
權(quán)利要求
一種利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS存儲單元寫操作的方法，其特征在于，在SONOS工藝中采用溝道熱電子注入，通過使存儲器晶體管工作在飽和靠近擊穿端，產(chǎn)生足夠的溝道電流和橫向電場，從而在溝道靠近漏區(qū)由于橫向電場作用，產(chǎn)生足夠多的熱電子注入到柵絕緣層中的氮化硅中，實現(xiàn)存儲單元電荷的存儲。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用溝道熱電子實現(xiàn)S0N0S存儲單元寫操作的方法，其特征在于，該方法對需進(jìn)行寫操作的目標(biāo)存儲管T實現(xiàn)熱電子寫入的電壓偏置條件為VPOS表示在子線端施加的電壓偏置，設(shè)置在1 15V之間；VB表示在位線端施加的電壓偏置，設(shè)置在2 15V之間；VGND表示在存儲管源端施加的電壓偏置，設(shè)置在O電位。
3. 如權(quán)利要求2所述的利用溝道熱電子實現(xiàn)S0N0S存儲單元寫操作的方法，其特征在于，如果采用雙電壓源供電，VGND可以同襯底或者阱電位一起捆綁在一個負(fù)電位，VGND設(shè)置在0 -15V之間。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的利用溝道熱電子實現(xiàn)S0N0S存儲單元寫操作的方法，其特征在于，在對目標(biāo)存儲管T進(jìn)行寫操作的過程中，按所述電壓偏置條件進(jìn)行一定時間的電壓偏置就可以完成寫操作，該電壓偏置時間設(shè)置在0. 1 10毫秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用溝道熱電子實現(xiàn)SONOS存儲單元寫操作的方法，通過使存儲器晶體管工作在飽和靠近擊穿端，產(chǎn)生足夠的溝道電流和橫向電場，從而在溝道靠近漏區(qū)由于橫向電場作用，產(chǎn)生足夠多的熱電子注入到柵絕緣層中的氮化硅中，實現(xiàn)存儲單元電荷的存儲。該方法能提高改變SONOS存儲單元的寫狀態(tài)，提高存儲器寫的速度。
文檔編號G11C16/30GK101763896SQ20081004417
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者陳廣龍 申請人:上海華虹Nec電子有限公司