傳統(tǒng)的SONOS器件結(jié)構(gòu)擁有更小的柵長，可解決SONOS尺寸難以進(jìn)一步縮小的困境。
[0050]同時(shí)，本發(fā)明的雙位SONOS存儲(chǔ)器采用氮化硅層的雙位存儲(chǔ)，大大增加了存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)容量。并且，氮化硅層的雙位存儲(chǔ)可擁有相對(duì)于浮柵的雙位存儲(chǔ)更優(yōu)越的特點(diǎn)。由于氮化硅層的局域電子存儲(chǔ)特點(diǎn)，可分別在漏端和源端進(jìn)行第一存儲(chǔ)位和第二存儲(chǔ)位的編譯；而且，第一存儲(chǔ)位和第二存儲(chǔ)位在空間上相距較遠(yuǎn)，互相不影響；采用反向讀取機(jī)制，能夠準(zhǔn)確讀取第一存儲(chǔ)位或第二存儲(chǔ)位的信息，從而解決了傳統(tǒng)浮柵多位存儲(chǔ)技術(shù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，讀取、寫入、擦除速度較慢，對(duì)可靠性要求較高的缺陷。
[0051]下面對(duì)本發(fā)明上述一種雙位SONOS存儲(chǔ)器的編譯、擦除和讀取方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0052]請(qǐng)參閱圖3和圖4，圖3和圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例分別對(duì)第一、第二存儲(chǔ)位進(jìn)行編譯的原理示意圖，其通過在圖2的雙位SONOS存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行說明。本發(fā)明采取的編譯方法可利用帶帶隧穿熱空穴注入(Band to Band Tunneling Hot Hole Inject1n，BTBTHHI)機(jī)制進(jìn)行。如圖3、圖4所示，在襯底中的所述控制柵與源、漏端之間交疊區(qū)具有耗盡層，圖中以黑色虛線表示出其邊界。如圖3所示，在對(duì)所述第一存儲(chǔ)位(Bitl)編譯時(shí)，可對(duì)所述控制柵施加負(fù)的柵極電壓Vg，對(duì)所述漏端施加正的漏端電壓Vd,對(duì)所述源端接地(Vs = 0)，對(duì)所述襯底施加負(fù)的襯底偏壓Vb。這時(shí)，在所述控制柵與漏端之間交疊區(qū)耗盡層產(chǎn)生的電勢(shì)差使漏端電子能帶彎曲，引起產(chǎn)生于耗盡層的空穴(圖中以空心圓圈表示)的從價(jià)帶量子隧穿到導(dǎo)帶的帶帶隧穿(Band to Band Tunneling, BTBT)效應(yīng)，隧穿到導(dǎo)帶的空穴在負(fù)的襯底偏壓引起的耗盡區(qū)的電場(chǎng)作用下被加速，在靠近漏端處的耗盡層邊緣獲得足夠的能量克服襯底硅與第一二氧化硅層之間勢(shì)皇，注入到氮化硅層的第一存儲(chǔ)位導(dǎo)致閾值電壓降低完成編譯。
[0053]如圖4所示，同樣地，在對(duì)所述第二存儲(chǔ)位(Bit2)編譯時(shí)，可對(duì)所述控制柵施加負(fù)的柵極電壓Vg，對(duì)所述源端施加正的源端電壓Vs，對(duì)所述漏端接地(Vd = O)，對(duì)所述襯底施加負(fù)的襯底偏壓Vb。這時(shí)，在所述控制柵與源端之間交疊區(qū)耗盡層產(chǎn)生的電勢(shì)差使源端電子能帶彎曲，引起空穴(圖中以空心圓圈表示)的從價(jià)帶量子隧穿到導(dǎo)帶的帶帶隧穿效應(yīng)，隧穿到導(dǎo)帶的空穴在負(fù)的襯底偏壓引起的耗盡區(qū)的電場(chǎng)作用下被加速，在靠近源端處的耗盡層邊緣獲得足夠的能量克服襯底硅與第一二氧化硅層之間勢(shì)皇，注入到氮化硅層的第二存儲(chǔ)位導(dǎo)致閾值電壓降低完成編譯。
[0054]請(qǐng)參閱圖5和圖6，圖5、圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例分別對(duì)第一、第二存儲(chǔ)位進(jìn)行編譯時(shí)的電子能帶圖。如圖5所示，在對(duì)所述第一存儲(chǔ)位編譯時(shí)，可對(duì)所述控制柵施加-5?-6v的柵極電壓，對(duì)所述漏端施加5?6v的漏端電壓，對(duì)所述源端施加Ov接地，對(duì)所述襯底施加-5?-6v的襯底偏壓。在圖示的本實(shí)施例中，采用柵極電壓Vg = -5v，漏端電壓Vd = 5v，源端電壓Vs = Ov接地，襯底偏壓Vb = _5v。控制柵與漏端交疊區(qū)耗盡層產(chǎn)生的很大的電勢(shì)差導(dǎo)致漏端電子的能帶強(qiáng)烈彎曲，引起空穴(圖中以空心圓圈表示)的從價(jià)帶量子隧穿到導(dǎo)帶的帶帶隧穿。隧穿到導(dǎo)帶的空穴在襯底負(fù)偏壓引起的耗盡區(qū)的強(qiáng)電場(chǎng)作用下被加速，在靠近漏端處的耗盡層邊緣獲得足夠的能量克服硅與二氧化硅層之間勢(shì)皇，注入到氮化硅層第一存儲(chǔ)位導(dǎo)致閾值電壓降低完成編譯(如圖示箭頭所指)。
[0055]如圖6所示，在對(duì)所述第二存儲(chǔ)位編譯時(shí)，對(duì)所述控制柵施加-5?_6v的柵極電壓，對(duì)所述源端施加5?6v的源端電壓，對(duì)所述漏端施加Ov接地，對(duì)所述襯底施加-5?_6v的襯底偏壓。在圖示的本實(shí)施例中，采用柵極電壓Vg = _5v，源端電壓Vs = 5v，漏端電壓Vd = Ov接地，襯底偏壓Vb = -5V ο控制柵與源端交疊區(qū)耗盡層產(chǎn)生的很大的電勢(shì)差導(dǎo)致源端電子的能帶強(qiáng)烈彎曲，引起空穴(圖中以空心圓圈表示)的從價(jià)帶量子隧穿到導(dǎo)帶的帶帶隧穿。從圖5、圖6中的電子能帶可以看出，越向下，空穴的能量越高。隧穿到導(dǎo)帶的空穴在襯底負(fù)偏壓引起的耗盡區(qū)的強(qiáng)電場(chǎng)作用下被加速，在靠近源端處的耗盡層邊緣獲得足夠的能量克服硅與二氧化硅層之間勢(shì)皇，注入到氮化硅層第二存儲(chǔ)位導(dǎo)致閾值電壓降低完成編譯(如圖示箭頭所指)。
[0056]本發(fā)明采取的擦除方法可利用溝道FN隧穿擦除(Channel Fowler-NordheimErase)機(jī)制進(jìn)行。在擦除時(shí)，可對(duì)所述控制柵施加正的柵極電壓，對(duì)所述源端施加負(fù)的源端電壓，對(duì)所述漏端施加與源端電壓相同的負(fù)電壓，使電子在所述控制柵與源、漏端之間的電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)作用之下，進(jìn)行FN電子隧穿注入到所述氮化硅層的所述第一、二存儲(chǔ)位中完成?祭除
[0057]請(qǐng)參閱圖7，圖7是本發(fā)明一較佳實(shí)施例進(jìn)行擦除時(shí)的電子能帶圖。作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，擦除時(shí)，可對(duì)所述控制柵施加12?16ν的柵極電壓，對(duì)所述源、漏端分別施加-3?-4ν的相同電壓。如圖7所示，在本實(shí)施例中，采用柵極電壓Vg = 15ν，源、漏端電壓Vs = Vd = -3 V ο這樣，電子(圖中以黑色圓點(diǎn)表示)在控制柵與源、漏端之間18V的電壓(15V+3V)造成的強(qiáng)電場(chǎng)之下，進(jìn)行了 FN電子隧穿注入到氮化硅層中(如圖示箭頭所指)。從圖示的電子能帶可以看出，越向上，電子的能量越高。此時(shí)，所述第一、二存儲(chǔ)位都處于高閾值電壓狀態(tài)“0”，總的存儲(chǔ)狀態(tài)為“00”。若對(duì)第一存儲(chǔ)位編譯，則其閾值電壓變低，為狀態(tài)“ I ”，總的狀態(tài)為“ 10”。若對(duì)第二存儲(chǔ)位編譯，則其閾值電壓變低，為狀態(tài)“ I ”，總的狀態(tài)為“01”。若先后對(duì)第一存儲(chǔ)位和第二存儲(chǔ)位編譯，則它們的狀態(tài)都是“ I ”，總的狀態(tài)為“11”。
[0058]當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的方法，對(duì)本發(fā)明的上述雙位SONOS存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取時(shí)，可采用反向讀取方式進(jìn)行讀操作。反向讀取操作由Boaz Eitan等人于2000年在IEEE ELECTRONDEVICE LETTERS 發(fā)表的文章 NROM:A Novel Localized Trapping, 2-Bit NonvolatileMemory Cell首次提出，利用在源端加1.5V電壓的DIBL效應(yīng)(Drain Induced BarrierLowering，漏致勢(shì)皇降低效應(yīng))可以降低源端的勢(shì)皇，這樣可以讓漏端第一存儲(chǔ)位處存儲(chǔ)的電荷對(duì)閾值電壓窗口變化的影響起到?jīng)Q定性作用，即可以讀出第一存儲(chǔ)位的狀態(tài)。讀取第二存儲(chǔ)位的狀態(tài)也是同樣原理。
[0059]本發(fā)明采用反向讀取(reverse read scheme)進(jìn)行讀操作，利用DIBL效應(yīng)，當(dāng)需要讀取所述第一存儲(chǔ)位的狀態(tài)時(shí)，可對(duì)所述源端施加正的源端電壓，對(duì)所述漏端接地，對(duì)所述控制柵施加大于源端電壓的正的柵極電壓。當(dāng)需要讀取所述第二存儲(chǔ)位的狀態(tài)時(shí)，可對(duì)所述漏端施加正的漏端電壓，對(duì)所述源端接地，對(duì)所述控制柵施加大于漏端電壓的正的柵極電壓。
[0060]在一較佳實(shí)施例中，當(dāng)需要讀取所述第一存儲(chǔ)位的狀態(tài)時(shí)，施加源端電壓Vs =1.5v，施加漏端電壓Vd = Ov接地，施加?xùn)艠O電壓Vg = 4v ;當(dāng)電流超過le-7/ μ m時(shí)認(rèn)為第一存儲(chǔ)位為狀態(tài)“I”。當(dāng)需要讀取所述第二存儲(chǔ)位的狀態(tài)時(shí)，施加漏端電壓Vd = 1.5v，施加源端電壓Vs = Ov接地，施加?xùn)艠O電壓Vg = 4v ;當(dāng)電流超過le-7/ μ m時(shí)認(rèn)為第二存儲(chǔ)位為狀態(tài)“I”。通過對(duì)兩個(gè)存儲(chǔ)位的讀取操作，可以感應(yīng)出四種不同的信息，即“00”，“01”，“10”，“11”四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)。
[0061]本發(fā)明提出的S0N0S器件使用的編譯方法為BTBTHHI (Band to Band TunnelingHot Hole Inject1n，帶帶隧穿熱空穴注入)，是一種低功耗編譯方法。本發(fā)明提出的S0N0S器件使用的擦除方法為溝道FN電子隧穿，是一種低功耗擦除方法。
[0062]綜上，本發(fā)明的S0N0S使用了低功耗的編譯擦除方法，解決了原先的溝道熱電子注入編譯的功耗高的問題。同時(shí)使用了背柵偏壓協(xié)助空穴注入的編譯，能夠使傳統(tǒng)