低漏電流低閾值電壓分離柵閃存單元操作的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/784,912的權(quán)益，并且 該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及分離柵非易失性存儲(chǔ)器單元的操作。
【背景技術(shù)】
[0004] 分離柵非易失性存儲(chǔ)器單元裝置的結(jié)構(gòu)、形成和操作是已知的。例如，美國(guó)專利 7, 927, 994公開(kāi)了分離柵非易失性存儲(chǔ)器單元裝置及其操作，并且該專利出于所有目的以 引用方式并入本文中。該分離柵非易失性存儲(chǔ)器單元裝置包括排列成行和列的存儲(chǔ)器單元 陣列。圖1示出形成在半導(dǎo)體襯底12上的一對(duì)此類存儲(chǔ)器單元。源極擴(kuò)散區(qū)16和漏極擴(kuò) 散區(qū)14形成于襯底12中，兩者間限定了溝道區(qū)18。存儲(chǔ)器單元中的每一個(gè)具有四個(gè)導(dǎo)電 柵極：設(shè)置在溝道區(qū)18的第一部分上面并與之絕緣的選擇柵20、設(shè)置在溝道區(qū)18的第二 部分和源極區(qū)16的一部分上面并與之絕緣的浮柵22、設(shè)置在源極區(qū)16上面并與之絕緣的 擦除柵24、以及設(shè)置在浮柵22上面并與之絕緣的控制柵26。優(yōu)選地，擦除柵24可具有上 部部分，該上部部分豎直設(shè)置在浮柵22上面（例如豎直懸掛部）。
[0005] 存儲(chǔ)器單元以交錯(cuò)方式布置在陣列中，這類存儲(chǔ)器單元的列被隔離區(qū)的列分開(kāi)。 存儲(chǔ)器單元的每一列包含端對(duì)端布置的成對(duì)的圖1中的存儲(chǔ)器單元，因此每一對(duì)存儲(chǔ)器單 元共用同一源極區(qū)16,并且相鄰的對(duì)共用同一漏極區(qū)14。整行存儲(chǔ)器單元的選擇柵20形 成為單一的導(dǎo)電線（通常被稱為字線WL)，使得每條字線形成每列存儲(chǔ)器單元中的一個(gè)存 儲(chǔ)器單元的選擇柵20 (即每條字線與一行選擇柵20電連接在一起）?？刂茤?6類似地形 成為沿著該行存儲(chǔ)器單元延伸（即與一排控制柵26電連接在一起）的連續(xù)的控制柵線，并 且擦除柵24也類似地形成為沿著該行存儲(chǔ)器延伸（即與一行擦除柵24電連接在一起）的 連續(xù)的擦除柵線。源極區(qū)16也連續(xù)地形成為源極線SL，該源極線在行方向上延伸并且在 整行存儲(chǔ)器單元對(duì)的源極區(qū)16工作（即與一行源極區(qū)16電連接在一起）。導(dǎo)電位線觸點(diǎn) 72將漏極14電連接到位線70,從而使每列漏極區(qū)14由位線70電連接在一起。圖2示出 存儲(chǔ)器陣列的一部分的示意圖。
[0006] 通過(guò)將各種電壓施加于目標(biāo)存儲(chǔ)器單元的選擇的線（即與目標(biāo)存儲(chǔ)器單元關(guān)聯(lián) 的字線20、位線70、源極線16、控制柵線26和擦除柵線24)并且通過(guò)將各種電壓施加于未 選擇的線（即與目標(biāo)存儲(chǔ)器單元不關(guān)聯(lián)的字線20、位線70、源極線16、控制柵線26和擦除 柵線24)，可擦除、編程和讀取單個(gè)目標(biāo)存儲(chǔ)器單元。
[0007] 例如，對(duì)于擦除操作，可將以下電壓施加到選擇的線和未選擇的線：
[0008]
[0009] 在擦除期間，將9到11伏的電壓施加到擦除柵24,使得電子從浮柵22隧穿到擦除 柵24?？蓪⒓s-6到-9伏的負(fù)電壓施加到選擇的控制柵26。在這種情況下，施加到選擇的 擦除柵24的電壓可降低到約7到9伏。還知道的是，在選擇的擦除柵線24上使用11. 5伏 的電壓，在所有其它線上使用零電壓。
[0010] 對(duì)于編程，可將以下電壓施加到選擇的線和未選擇的線：
[0011]
[0012] 在編程期間，通過(guò)在溝道在反轉(zhuǎn)浮柵下面的部分有效注入熱電子，來(lái)對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ) 器單元編程。將3到6伏的中等電壓施加到選擇的源極線SL以產(chǎn)生熱電子。將選擇的控 制柵26和擦除柵24偏置到高電壓（6到9伏）以利用高耦合率并使耦合到浮柵22的電壓 最大化。耦合到浮柵的高電壓引起FG溝道反轉(zhuǎn)并使橫向場(chǎng)集中在分裂區(qū)以更有效地生成 注入到浮柵22上的熱電子。此外，電壓提供高豎直場(chǎng)以將熱電子吸引到浮柵中并減小注入 能量勢(shì)皇。
[0013] 還知道的是，使用以下編程電壓的組合：
[00141
[0015] 對(duì)于讀取，可將以下電壓施加到選擇的線和未選擇的線：
[0016]
[0017] 在讀取操作期間，根據(jù)編程操作與讀取操作之間的平衡，可使選擇的控制柵26上 的電壓和選擇的擦除柵24上的電壓平衡，因?yàn)榭刂茤藕筒脸龞胖械拿恳徽叨捡罱拥礁拧?因此，施加到選擇的控制柵26和選擇的擦除柵24中的每一者的電壓可為在0到3. 7伏范 圍內(nèi)的電壓的組合以實(shí)現(xiàn)最佳窗口。此外，因?yàn)闅w因于RC耦合，選擇的控制柵26上的電 壓是不利的，所以選擇的擦除柵24上的電壓可導(dǎo)致更快的讀取操作。還知道的是，在讀取 操作中，將1. 2伏的電壓施加到選擇的字線上并將2. 5伏的電壓施加到未選擇的控制柵26 上。在讀取操作期間，選擇柵上的電壓使溝道區(qū)在選擇柵20下面的部分導(dǎo)通（使其導(dǎo)電）。 如果使用電子來(lái)對(duì)浮柵進(jìn)行編程，則溝道區(qū)在浮柵下面的部分將不導(dǎo)電或提供很小的導(dǎo)電 性。如果不使用電子對(duì)浮柵進(jìn)行編程，則浮柵下面的溝道區(qū)將導(dǎo)電。感測(cè)溝道區(qū)的導(dǎo)電性 以確定是否使用了電子對(duì)浮柵進(jìn)行編程。
[0018] 隨著存儲(chǔ)器單元尺寸的縮小，單元電流減小，這會(huì)導(dǎo)致讀取錯(cuò)誤。增加單元電流的 一個(gè)選擇是減小存儲(chǔ)器單元閾值電壓WLVT。然而，減小WLVT將增加列漏電流，這可能造成 編程錯(cuò)誤。因此，需要在不必改變存儲(chǔ)器單元閾值電壓WLVT的情況下改善讀取性能和可靠 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 一種讀取存儲(chǔ)器裝置的改進(jìn)方法，該存儲(chǔ)器裝置具有形成在具有第一導(dǎo)電類型的 半導(dǎo)體材料襯底上的數(shù)行和數(shù)列存儲(chǔ)器單元：
[0020] 其中存儲(chǔ)器單元中的每一者均包括：
[0021] 間隔開(kāi)的第一區(qū)和第二區(qū)，所述第一區(qū)和第二區(qū)形成于襯底中并且具有不同于第 一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，其中襯底的溝道區(qū)設(shè)置在第一區(qū)與第二區(qū)之間，
[0022] 浮柵，其設(shè)置在溝道區(qū)的第一部分上面并與之絕緣，
[0023] 選擇柵，其設(shè)置在溝道區(qū)的第二部分上面并與之絕緣，
[0024] 控制柵，其設(shè)置在浮柵上面并與之絕緣，以及
[0025] 擦除柵，其設(shè)置在第一區(qū)上面并與之絕緣；
[0026] 其中該存儲(chǔ)器裝置還包括：
[0027] 多條字線，每條字線與一行選擇柵電連接在一起，
[0028] 多條位線，每條位線與一列第二區(qū)電連接在一起，
[0029] 多條源極線，每條源極線與一行第一區(qū)電連接在一起，
[0030] 多條控制柵線，每條控制柵線與一行控制柵電連接在一起，以及
[0031] 多條擦除柵線，每條擦除柵線與一行擦除柵電連接在一起；
[0032] 其中讀取該存儲(chǔ)器裝置的方法包括：
[0033] 將正電壓施加到與目標(biāo)存儲(chǔ)器單元關(guān)聯(lián)的字線中的一者，并且將零電壓施加到所 有其它字線；
[0034] 將正電壓施加到與目標(biāo)存儲(chǔ)器單元關(guān)聯(lián)的位線中的一者，并且將零電壓施加到所 有其它位線；并且
[0035] 將零電壓施加到與目標(biāo)存儲(chǔ)器單元關(guān)聯(lián)的源極線中的一者，并且將正電壓施加到 所有其它源極線。
[0036] 在本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)了一種讀取存儲(chǔ)器裝置的方法，該存儲(chǔ)器裝置具有形 成在具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料襯底上的數(shù)行和數(shù)列存儲(chǔ)器單元：
[0037] 其中存儲(chǔ)器單元中的每一者均包括：
[0038] 間隔開(kāi)的第一區(qū)和第二區(qū)，所述第一區(qū)和第二區(qū)形成于襯底中并且具有不同于第 一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型，其中襯底的溝道區(qū)設(shè)置在第一區(qū)與第二區(qū)之間，
[0039] 浮柵，其設(shè)置在溝道區(qū)的第一部分上面并與之絕緣，
[0040] 選擇柵，其設(shè)置在溝道區(qū)的第二部分上