非挥发性记忆胞的操作方法及运用该方法的记忆体装置制造方法及图纸

本发明专利技术是有关于一种非挥发性记忆胞的操作方法及运用该方法的记忆体装置。该非挥发性记忆胞的操作方法，包括通过一第一类型载子的双边偏压注入（Ｄｏｕｂｌｅ－Ｓｉｄｅ?Ｂｉａｓｅｄ，ＤＳＢ）来预先擦除一挥发性记忆胞，以及通过一第二类型载子的福勒－诺德汉（Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ，ＦＮ）隧穿来程序化该记忆胞。藉由本发明专利技术，程序化效率会因电荷储存层中的相反电性的电荷而有所提升，从而程序化所需时间能够缩减；此外，由于程序化时间较短会产生较少热能，本发明专利技术的操作方法特别适合用于在公知技术中遭遇散热问题的三维记忆体阵列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置，特别是涉及一种非挥发性记忆体(NON-VOLATILE MEMORY, NVM)的操作方法以及一种利用该方法的记忆体装置。
技术介绍
非挥发性记忆体已普遍应用于众多电子产品中，当中最为普及的非挥发性记忆体装置是具备电荷储存层并利用电性进行写入及擦除的类型，譬如是电性擦除可程序化只读 记忆体(EEI3ROM)及快闪记忆体(Flash Memory)。这类非挥发性记忆体传统上是由一大块的半导体基材作为基底来形成，并且 将电荷储存层设置于一控制栅极与该基材之间。近来，利用薄膜晶体管(Thin-Film Transistor, TFT)技术而以半导体薄膜为基础来形成的挥发性记忆体已被提供，当中的每 一个记忆胞皆是薄膜晶体管。藉由利用这种TFT技术，重复形成一半导体薄膜及建基其上 的一层TFT记忆胞成为可能，从而能够制造出三维的非挥发性记忆体阵列。TFT类型的挥发性记忆胞传统上是通过正性福勒_诺德汉电子隧穿(Positive Fowler-Nordheim Electron Tunneling, +FN)至电荷储存层之内来加以程序化，并藉由将 电子移离出电荷储存层来加以擦除。由于+FN程序化较无效率，因而需要较长的程序化时 间，结果产生较多热能。由于在公知技术中三维记忆体阵列尤其遭受严重的散热问题，因此 上述方法不适合用来操作三维发挥发性记忆体阵列。由此可见，上述现有的非挥发性记忆胞的操作方法及运用该方法之记忆体装置在 产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解 决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的 设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然 是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的非挥发性记忆胞之操作方法及运用 该方法之记忆体装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的非挥发性记忆胞的操作方法存在的缺陷，而提供 一种新的非挥发性记忆胞的操作方法，所要解决的技术问题是使其具有较高的程序化效 率，使程序化时间及热能产生缩减，从而适用于三维非挥发性记忆体，非常适于实用。本专利技术的另一目的在于，克服现有的记忆体装置存在的缺陷，而提供一种新的记 忆体装置，所要解决的技术问题是使其利用上述方法从而具有较高的程序化效率，使程序 化时间及热能产生缩减，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出 的一种非挥发性记忆胞的操作方法，包括通过一第一类型载子的双边偏压注入来预先擦 除一记忆胞；以及通过一第二类型载子的福勒_诺德汉隧穿来程序化该记忆胞。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该双边偏压注入包括双边偏压能带至能 带隧穿热载子注入。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该福勒-诺德汉隧穿包括正性福勒-诺 德汉隧穿。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该第一类型载子是电洞以及该第二类型 载子是电子。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该记忆胞包括一半导体层、一电荷储存 层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一源极及一漏极于该半导体层之内；以及在预 先擦除该记忆胞的过程中，一第一电压施加至该控制栅极以及一第二电压施加至该源极和 漏极，其中该第一电压与该第二电压不同，以引发该第一类型载子的双边偏压注入至该电 荷储存层。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该第一电压低于OV以及该第二电压高 于0V。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该第一电压的范围介于-IO V至-20V，以 及该第二电压范围介于8V至12V。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该记忆胞包括一半导体层、一电荷储存 层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一源极及一漏极于该半导体层之内；以及在程 序化该记忆单元的过程中，一第一电压施加至该控制栅极以及一第二电压施加至该源极和 漏极，其中该第一电压与该第二电压不同，以引发该第二类型载子的福勒-诺德汉隧穿进 入该电荷储存层。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该第一电压高于OV以及该第二电压为 OVo前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该第一电压的范围介于15V至20V。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该记忆胞包括一半导体层、一电荷储存 层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一源极及一漏极于该半导体层之内，其中该半 导体层是一设置于一绝缘体上的浮动主体，且该记忆胞是一薄膜晶体管，该半导体层与该 控制栅极皆包括掺杂硅，以及该电荷储存层包括一介于两氧化层之间的氮化层，从以使得 该记忆胞为一硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅的薄膜晶体管(TFT S0N0S)记忆胞。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出 的一种记忆体装置，包括一非挥发性记忆胞；一第一逻辑，用以通过一第一类型载子的双 边偏压注入来预先擦除该挥发性记忆胞；以及一第二逻辑，用以通过一第二类型载子的福 勒_诺德汉隧穿来程序化该非挥发性记忆胞。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的记忆体装置，其中该第一类型载子是电洞以及该第二类型载子是电子。前述的记忆体装置，其中该双边偏压注入包括双边偏压能带至能带隧穿热载子注 入。前述的记忆体装置，其中该福勒_诺德汉隧穿包括正性福勒_诺德汉隧穿。前述的记忆体装置，其中该第一类型载子是电洞以及该第二类型载子是电子，该 双边偏压注入包括双边偏压能带至能带隧穿热载子注入，以及该福勒_诺德汉隧穿包括正性福勒-诺德汉隧穿。本专利技术的目的及解决其技术问题另采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出 的一种非挥发性记忆胞的操作方法，包括对一非挥发性记忆胞执行一预先操作，以在该非 挥发性记忆胞的一电荷储存层中形成第一类型载子；以及在该预先操作后，对该非挥发性 记忆胞执行一操作，以在该非挥发性记忆胞的该电荷储存层中累积第二类型载子，其中该 第一类型载子与该第二类型载子具有相反的电性。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该预先操作包括一擦除操作。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该预先操作是通过双边偏压注入来达 成。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该双边偏压注入包括双边偏压能带至能 带隧穿热载子注入。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该操作系包括一程序化操作 。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该操作是通过福勒-诺德汉隧穿来达 成。前述的非挥发性记忆胞的操作方法，其中该福勒_诺德汉隧穿包括正性福勒_诺 德汉隧穿。本专利技术的目的及解决其技术问题又采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的 一种记忆体装置，包括一非挥发性记忆胞，其包括一电荷储存层；一第一逻辑，用以对该 非挥发性记忆胞执行一预先操作，以在该记忆胞的该电荷储存层中形成第一类型载子；以 及一第二逻辑，用以在该预先操作后，对该非挥发性记忆胞执行一操作，以于该非挥发性记 忆胞的该电荷储存层中累积第二类型载子，其中该第一类型载子与该第二类型载子具有相 反的电性。本专利技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于包括：通过一第一类型载子的双边偏压注入来预先擦除一记忆胞；以及通过一第二类型载子的福勒－诺德汉隧穿来程序化该记忆胞。

【技术特征摘要】
US 2008-12-2 12/326,283一种非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于包括通过一第一类型载子的双边偏压注入来预先擦除一记忆胞；以及通过一第二类型载子的福勒-诺德汉隧穿来程序化该记忆胞。2.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该双边偏压注 入包括双边偏压能带至能带隧穿热载子注入。3.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该福勒_诺德 汉隧穿包括正性福勒_诺德汉隧穿。4.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该第一类型载 子是电洞以及该第二类型载子是电子。5.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该记忆胞包括一半导体层、一电荷储存层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一 源极及一漏极于该半导体层之内；以及在预先擦除该记忆胞的过程中，一第一电压施加至该控制栅极以及一第二电压施加至 该源极和漏极，其中该第一电压与该第二电压不同，以引发该第一类型载子的双边偏压注 入至该电荷储存层。6.根据权利要求5所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该第一电压低 于OV以及该第二电压高于0V。7.根据权利要求6所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该第一电压的 范围介于-IOV至-20V，以及该第二电压范围介于8V至12V。8.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该记忆胞包括一半导体层、一电荷储存层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一 源极及一漏极于该半导体层之内；以及在程序化该记忆单元的过程中，一第一电压施加至该控制栅极以及一第二电压施加至 该源极和漏极，其中该第一电压与该第二电压不同，以引发该第二类型载子的福勒-诺德 汉隧穿进入该电荷储存层。9.根据权利要求8所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该第一电压高 于OV以及该第二电压为0V。10.根据权利要求9所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该第一电压 的范围介于15V至20V。11.根据权利要求1所述的非挥发性记忆胞的操作方法，其特征在于其中该记忆胞包 括一半导体层、一电荷储存层以及一控制栅极于该半导体层之上，以及一源极及一漏极于 该半导体层之内，其中该半导体层是一设置于一绝缘体上的浮动主体，且该记忆胞是一薄 膜晶体管，该半导体层与该控制栅极皆包括掺杂硅，以及该电荷储存层包括一介于两氧化 层之间的氮化层，从以使得该记忆胞为一硅_氧化物_氮化物_氧化物-硅的薄膜晶体管 记忆胞。12.—种记忆体装置，其特征在于包括一非挥发性记忆胞；一第一逻辑，用以通过一第一类型载子的双边偏压注入来预先擦除该挥发性记忆胞；以及一第二逻辑，用以通过一第二类型载子的福勒-诺德汉隧穿来程序化该非挥发性记忆胞。13....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昭谊，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]