一種提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法，所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括襯底，形成于襯底中的源極和漏極，以及形成于襯底上方的柵極，其中，柵極和襯底之間還具有三個(gè)相疊加的絕緣層，中間一層用于捕陷電荷，兩邊的絕緣層用于鎖住中間層的電荷，所述的方法在數(shù)據(jù)擦除過程中在襯底上加載一負(fù)電壓。采用本發(fā)明專利技術(shù)的方法在不需要引入額外的制造工藝或編程技術(shù)的前提下，能有效提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)擦寫效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)擦寫技術(shù)，尤其涉及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù) 擦除方法。
技術(shù)介紹
非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(nonvolatile memory)是一種常用的半導(dǎo)體器件，根據(jù) 材料、結(jié)構(gòu)的不同，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器可分為很多種類。以氮只讀存儲(chǔ)器(NROM) 為例，其具有如圖1所示的器件結(jié)構(gòu)，它包括襯底(substrate) 1、形成于襯 底1中的源極(Source) 2和漏極(Drain)3，以及形成于襯底1上方的柵極 (Gate) 4,其中，柵極4和襯底1之間還具有三個(gè)相疊加的絕緣層51、 52、 53， 中間一層52為捕陷電荷層(charge-trapping layer),用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，上下兩 側(cè)的絕鄉(xiāng)彖層51、 53用于鎖住中間層52的電荷，此外，還有一溝道(channel)(圖 中未示出)形成于絕緣層53下方、源極2和漏極3之間。補(bǔ)陷電荷層52的兩 端均可捕陷電荷，存儲(chǔ)在補(bǔ)陷電荷層52左端的電荷被認(rèn)為是該NROM的第一比 特(bit)數(shù)據(jù)61，存儲(chǔ)在右端的電荷被認(rèn)為是該NR0M的第二比特?cái)?shù)據(jù)62?，F(xiàn)有的擦除NR0M數(shù)據(jù)的方法是在柵極4上加負(fù)電壓，在源極2和漏極3上 加正電壓，通過逐漸降低閾值電壓(threshold voltage),達(dá)到擦除數(shù)據(jù)的目的。 然而，現(xiàn)有的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)擦除方法耗時(shí)較長(zhǎng)，因此，需要一種能夠 提高數(shù)據(jù)擦除速度的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，在不需要引入額外的制造工藝或編程技術(shù)的前提下，有效提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的 數(shù)據(jù)擦除效率。為了達(dá)到上述的目的，本專利技術(shù)提供，所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括襯底，形成于襯底中的源極和漏極，以及形 成于襯底上方的柵極，其中，柵極和襯底之間還具有三個(gè)相疊加的絕緣層，中 間一層用于捕陷電荷，兩邊的絕緣層用于鎖住中間層的電荷，其實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)在 于，所述的方法在數(shù)據(jù)^^除過程中在襯底上加載一負(fù)電壓。在上述的提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法中，所述方法在數(shù)據(jù)擦 除過程中還在源極上加載一負(fù)電壓。由于本專利技術(shù)在對(duì)非揮發(fā)性存儲(chǔ)器執(zhí)行數(shù)據(jù)擦除的過程中在襯底上加載了負(fù) 電壓，有效加快了數(shù)據(jù)擦除速度，若同時(shí)在源極上也加載負(fù)電壓，則可以進(jìn)一 步提高數(shù)據(jù)擦除速度。此外，采用本專利技術(shù)的方法，無須引入新的制造工藝或編 程技術(shù)，因此不會(huì)對(duì)器件性能、制造成本產(chǎn)生影響。附圖說明通過以下實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其專利技術(shù)的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為 圖1為氮只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖2為本專利技術(shù)一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)擦除方法與現(xiàn)有方法的擦除速度對(duì)比圖； 圖3為本專利技術(shù)另一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)擦除方法與現(xiàn)有方法的數(shù)據(jù)擦除速度 對(duì)比圖。具體實(shí)施例方式以下將對(duì)本專利技術(shù)的提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法作進(jìn)一步的詳 纟田描述。本專利技術(shù)的方法主要用于非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)擦除，該非揮發(fā)性存儲(chǔ)器具 有類似于圖1所示的NR0M的結(jié)構(gòu)，其包括襯底1,形成于襯底1中的源極2和 漏極3,以及形成于村底1上方的柵極4。其中，柵極4和襯底1之間還具有三 個(gè)相疊加的絕緣層51、 52、 53,中間一層52用于捕陷電荷，兩邊的絕緣層51、 53用于鎖住中間層52的電荷，于本專利技術(shù)一具體實(shí)施例中，該提高非揮發(fā)性存儲(chǔ) 器數(shù)據(jù)擦除速度的方法是在數(shù)據(jù)擦除過程中在襯底1上加載負(fù)電壓。下面結(jié)合圖2和表1，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明本專利技術(shù)的有益效果。圖2顯示了分別采用現(xiàn)有方法(襯底電壓為0)和本專利技術(shù)一具體實(shí)施例的方法(襯底上加負(fù)電壓)對(duì)非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除的時(shí)間消耗情況。圖中，縱坐標(biāo)DVtR表示閾值電壓變化值，單位為伏特(V);橫坐標(biāo)t表示數(shù)據(jù)擦除耗 時(shí)，單位為微秒(ps)。圖中共有5條曲線，每條曲線上均有數(shù)個(gè)小方點(diǎn)，每個(gè) 小方點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)永沖(pulse)，用于標(biāo)識(shí)時(shí)間消耗，相鄰兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為 0. 5 u s,通過計(jì)算每條曲線上小方點(diǎn)的數(shù)量可以得出數(shù)據(jù)擦除過程的耗時(shí)t。為了說明方便，在圖2中畫了一條虛線分別穿過該5條曲線，根據(jù)虛線與 曲線相交的次序，該5條曲線從右到左分別對(duì)應(yīng)表1中的5組數(shù)據(jù)，其中，最 右側(cè)的一條曲線對(duì)應(yīng)了現(xiàn)有技術(shù)的情況(Vb^)，其余四條曲線均對(duì)應(yīng)了襯底加 載負(fù)電壓，即本專利技術(shù)的情況。從圖2和表1可以看出，當(dāng)襯底電壓為-lV時(shí)，擦 寫耗時(shí)比現(xiàn)有方法縮短2)is,速度提高18%;當(dāng)襯底電壓為-3V時(shí)，擦寫耗時(shí)進(jìn) 一步減小到7. 5 ja s，比現(xiàn)有方法的擦寫速度提高32%。于本專利技術(shù)另一具體實(shí)施例中，除了在數(shù)據(jù)擦除過程中在襯底上加載負(fù)電壓 外，還在源極上加載負(fù)電壓。下面結(jié)合圖3和表2，進(jìn)一步說明本專利技術(shù)的有益效 果。圖3為本專利技術(shù)另一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)擦除方法與現(xiàn)有方法的數(shù)據(jù)擦除速度 對(duì)比圖，其中，圖3(a)所示的情形為采用表2中第1組數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果。于實(shí) 驗(yàn)過程中，保持柵極電壓Vg=-7和襯底電壓Vb=0不變，僅改變?cè)礃O電壓Vs的 值。當(dāng)Vs取正值時(shí)(對(duì)應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)的方法，如圖3(a)中最右側(cè)一條曲線所示)， 數(shù)據(jù)擦除耗時(shí)為14. 75ms;當(dāng)Vs取負(fù)值時(shí)(對(duì)應(yīng)本專利技術(shù)的方法，如其余三條曲 線所示)，數(shù)據(jù)擦除耗時(shí)減小到10. 75ns左右，比現(xiàn)有技術(shù)的方法平均縮短4 m s。圖3(b)、 (c)分別對(duì)應(yīng)表2中第2、 3組數(shù)據(jù)的情形，與圖3(a)不同的是， 于該兩組實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)對(duì)襯底電壓Vb和源極電壓Vs取負(fù)值，使數(shù)據(jù)擦除速度 得到進(jìn)一步的提高。圖3(b)中，現(xiàn)有方法的數(shù)據(jù)擦除耗時(shí)為14. 5 ms,而采用 本專利技術(shù)的方法可將耗時(shí)縮短為9jas,使擦寫速度提高38%。圖3(c)中，現(xiàn)有方 法的數(shù)據(jù)擦除耗時(shí)為13. 25jas，而采用本專利技術(shù)的方法可將耗時(shí)縮短為8ms,使 擦寫速度提高40%。上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用本專利技術(shù)的提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法，確實(shí)能有效提高數(shù)據(jù)擦除速度，使擦寫效率提高30%以上。表1<table>table see original document page 6</column></row><table>本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法，所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括襯底，形成于襯底中的源極和漏極，以及形成于襯底上方的柵極，其中，柵極和襯底之間還具有三個(gè)相疊加的絕緣層，中間一層用于捕陷電荷，兩邊的絕緣層用于鎖住中間層的電荷，其特征在于：所述的方法在數(shù)據(jù)擦除過程中在襯底上加載一負(fù)電壓。

【技術(shù)特征摘要】
1. 一種提高非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除速度的方法，所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括襯底，形成于襯底中的源極和漏極，以及形成于襯底上方的柵極，其中，柵極和襯底之間還具有三個(gè)相疊加的絕緣層，中間一層用于捕陷電荷，兩邊的絕...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘燦，繆威權(quán)，陳良成，劉鑒常，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中芯國(guó)際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：31[中國(guó)|上海]