專利名稱：編程非易失性存儲(chǔ)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法，特別涉及一種可減少寫入 存儲(chǔ)器的電壓、時(shí)間以及功率的基板熱載流子寫入方式。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器在電源關(guān)閉后，可持續(xù)保存數(shù)據(jù)，亦可通電重復(fù)修改其 內(nèi)容。但由于其本身的物理極限，當(dāng)元件尺寸持續(xù)微小化時(shí)，隧穿氧化層
(tunneling oxide )也將微小化，且隧穿氧化層需要多次且快速的讀寫， 一旦 隧穿氧化層產(chǎn)生漏電流路徑，所有在浮置柵(floating gate)儲(chǔ)存的電荷將會(huì) 全數(shù)流失，造成數(shù)據(jù)毀損。因此當(dāng)元件具有較薄的氧化層時(shí)，存儲(chǔ)器的保存 能力(Retention)將劣化。另一方面，若提高隧穿氧化層厚度，以改善電荷 儲(chǔ)存能力，則電荷寫入速度變慢。因此，必須在存儲(chǔ)器元件的速度、可靠度 以及保存能力間取舍。
目前，傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器寫入(program)方式主要有兩種，即FN 隨穿(Fowler-Nordheim tunneling )寫入以及通道熱電子(channel-hot-electron, CHE)寫入方式。通道熱電子寫入方式速度較快，但消耗大量能量，當(dāng)同時(shí) 寫入多個(gè)存儲(chǔ)單元(cell),功率消耗是一個(gè)大問題。又，F(xiàn)N隧穿寫入方式 消耗較少的能量，可同時(shí)寫入多個(gè)存儲(chǔ)單元，但寫入電壓較大，且寫入速度 較慢。為改善FN隧穿寫入速度及電壓，須減少隧穿氧化層厚度，但其存儲(chǔ) 器保存能力又會(huì)劣化。
因此有必要提供一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述需求，本發(fā)明的目的在提供一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法， 此非易失性存儲(chǔ)器具有設(shè)置于基板上的源極、漏極、電荷儲(chǔ)存元件、存在于 基板與電荷儲(chǔ)存元件間的氧化層以及柵極。此方法包括施加至少一電壓于 源極或漏極，以使于源極或漏極中的載流子由源極或漏極注入至基板中；以及施加第三電壓于柵極或基板，以使基板中的載流子具有足夠的能量越過氧 化層的勢(shì)壘，以到達(dá)電荷儲(chǔ)存元件。
為使本發(fā)明的目的與特征更為明顯，配合所附圖詳細(xì)說明實(shí)施例于下。


圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的編程非易失性存儲(chǔ)器方法示意圖2A為本發(fā)明一實(shí)施例源極/漏極偏壓與時(shí)間關(guān)系圖2B為本發(fā)明一實(shí)施例柵極偏壓與時(shí)間關(guān)系圖3A顯示本發(fā)明另 一實(shí)施例的編程非易失性存儲(chǔ)器方法示意圖3B顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的編程非易失性存儲(chǔ)器方法示意圖4A為本發(fā)明另一實(shí)施例源極/漏極偏壓與時(shí)間關(guān)系圖；以及
圖4B為本發(fā)明另 一實(shí)施例柵極偏壓與時(shí)間關(guān)系圖。
附圖標(biāo)記說明
100非易失性存儲(chǔ)器102基板
104源極106漏極
108電荷儲(chǔ)存元件110櫥極
112氧化層120載流子
300非易失性存儲(chǔ)器302基板
304源極306漏極
308電荷儲(chǔ)存元件310柵極
312氧化層320載流子
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明披露一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法。此方法結(jié)合FN (Fowler-Nordheim)隧穿寫入，消耗能量較少，以及通道熱電子寫入速度快 的優(yōu)點(diǎn)，形成一種新穎的非易失性存儲(chǔ)器寫入方式。為了使本發(fā)明的敘述更 加詳盡與完備，可參照下列描述并配合圖1至圖4B的附圖。
圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的編程非易失性存儲(chǔ)器(nonvolatile memory) 100的方法(即稱為基板熱載流子寫入方法)的示意圖。利用此 基板熱載流子寫入方法，可減少寫入非易失性存儲(chǔ)器100所需的電壓及時(shí)間， 且操作方式亦可減少存儲(chǔ)器的功率消耗。另外，基板熱載流子的寫入方法與氧化層112的厚度關(guān)系較小，因此，可采用較厚的氧化層112，兼顧非易失 性存儲(chǔ)器100的寫入特性，與維持存儲(chǔ)器的保存能力(retention)。
本實(shí)施例提供n型非易失性存儲(chǔ)器100,其具有設(shè)置于p型基板102上 的源極(source) 104、漏極(drain) 106、電荷4諸存元件108、存在于基板 102與電荷4諸存元件108間的氧化層112、以及斥冊(cè)4及110。其中，非易失性存 儲(chǔ)器為n型浮置柵存儲(chǔ)器或n型SONOS存儲(chǔ)器。
參考圖1，在此實(shí)施例中，基板熱載流子寫入方法結(jié)合FN隧穿寫入以 及熱電子寫入的優(yōu)點(diǎn)，將基板的載流子120 (即熱載流子)引入作為非易失 性存儲(chǔ)器100的寫入方法。在一實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器100以基板熱載 流子寫入方法如下(l)施加-6伏特的電壓于源極104(即源極104順向偏壓)， 以及施加-6伏特的電壓于漏才及106 (即漏極106順向偏壓)，此時(shí)4冊(cè)才及110 偏壓0伏特，則載流子120由源極104以及漏極106注入基板102。 (2)施 加7伏特的電壓于柵極110且將基板102浮置(floating )或接地，以使基板 102瞬間處于深耗盡狀態(tài)，形成較大電場(chǎng)以增加載流子120(于此實(shí)施例即為 電子)速度。需說明的是，柵極110亦可接地且將基板102施加-7伏特的電 壓(未圖示)。因此，基板102的載流子120藉電場(chǎng)加速而獲得足夠的能量， 而直接越過隧穿氧化層112的勢(shì)壘(未圖示)，或隧穿過較低的氧化層112。 最后(3)載流子120到達(dá)電荷儲(chǔ)存元件108完成寫入的步驟。其中電荷儲(chǔ)存元 件108為浮置柵(floatinggate)。
參考圖2A，圖2A為本發(fā)明一實(shí)施例源極104以及漏極106偏壓與時(shí)間 關(guān)系圖。于此步驟中，源極104以及漏極106的電壓為負(fù)脈沖電壓，將源極 104/漏極106偏壓-6伏特時(shí)間t。
參考圖2B,圖2B為本發(fā)明一實(shí)施例柵極110偏壓與時(shí)間關(guān)系圖。于步 驟(2)中，施加于柵極110的電壓為正脈沖電壓，在此實(shí)施例，非易失性存儲(chǔ) 器具有n通道，其中柵極110的正脈沖電壓系，先將柵極110偏壓0伏特時(shí) 間lps,等待源極104與漏極106將載流子120(即電子)注入至基板102。接 著，立刻偏壓7伏特時(shí)間lps，以將載流子120加速隧穿過較低的氧化層ll2 勢(shì)壘，而到達(dá)電荷儲(chǔ)存元件108完成寫入的步驟。
于另一實(shí)施例，圖3A為本發(fā)明另一實(shí)施例的編程非易失性存儲(chǔ)器300 方法(即稱為基板熱載流子寫入方法)的示意圖。非易失性存^f諸器300以 基板熱載流子寫入方法，為(l)施加-6伏特的電壓于源極304 (即源極 順向偏壓)，且將漏極306浮置(floating )，此時(shí)柵4及310偏壓0伏特，則載流 子320由源極304注入基板302。參考圖4A,圖4A為本發(fā)明一實(shí)施例源極 304偏壓與時(shí)間關(guān)系圖。于此步驟中，源極304的電壓為負(fù)脈沖電壓。需說 明的是，漏極306亦可接地(未圖示)。(2)施加7伏特的電壓于柵極310且 將基板302浮置或接地，以使基板302瞬間處于深耗盡(deep depletion )狀 態(tài)，形成較大電場(chǎng)以增加載流子320(于此實(shí)施例即為電子)的速度。需說明 的是，柵極310亦可接地且將基板302施加-7伏特的電壓(未圖示)。因此， 基板302中的載流子320通過電場(chǎng)的加速獲得足夠的能量，而直接越過隧穿 氧化層312的勢(shì)壘(未圖示)，或隧穿過較低的氧化層312勢(shì)壘。最后(3)載 流子320到達(dá)電荷儲(chǔ)存元件308完成寫入的步驟。
參考圖4B，圖4B為本發(fā)明另一實(shí)施例柵極310偏壓與時(shí)間關(guān)系圖。于 步驟(2)中，施加于柵極310的電壓為正脈沖電壓，在此實(shí)施例，非易失存儲(chǔ) 器具有n通道，其中柵極310的正脈沖電壓為，先將柵極310偏壓0伏特時(shí) 間ljis,等待源極304將載流子320(即電子)注入至基板302。接著，立刻偏 壓7伏特時(shí)間lps，以將載流子320加速隧穿過較低的氧化層312，而到達(dá) 電荷儲(chǔ)存元件308完成寫入的步驟。其中電荷儲(chǔ)存元件308浮置柵(floating gate)。
參考圖3B，在另一實(shí)施例，步驟(2)、 (3)皆與上一實(shí)施例相同，僅更改 步驟(1)為，施加-6伏特的電壓于漏極306 (即漏極306順向偏壓)，且將源 極304浮置(floating),則載流子320由漏極306注入基板302。需i兌明的 是，源極304亦可接地(未圖示)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要 求；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包 含在下述的權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法，該非易失性存儲(chǔ)器具有設(shè)置于基板上的源極、漏極、電荷儲(chǔ)存元件、存在于該基板與該電荷儲(chǔ)存元件間的氧化層以及柵極，該方法包括施加至少一電壓于該源極或該漏極，以使于該源極或該漏極中的載流子由源極與漏極注入至該基板中；以及施加第三電壓于該柵極或該基板，以使該基板中的該載流子具有足夠的能量越過該氧化層的勢(shì)壘，以到達(dá)該電荷儲(chǔ)存元件。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加至少一電壓于該源極或該漏極 的步驟，還包含施加第一電壓至該源極，以及該漏極接地或浮置。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加至少一電壓于該源極或該漏極 的步驟，還包含施加第二電壓至該漏極，以及該源極接地或浮置。
4. 如4又利要求1所述的方法，其中該施加至少一電壓于該源沖及或該漏極 的步驟，還包含施加第一電壓至該源極，及施加第二電壓至該漏極。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加第三電壓于該柵極或該基板的 步驟，還包含施加該第三電壓至該柵極，以及該基板接地或浮置。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中該第三電壓為正脈沖電壓。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該施加第三電壓于該柵極或該基板的 步驟，還包含施加該第三電壓至該基板，以及該柵極接地或浮置。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中該第三電壓為負(fù)脈沖電壓。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該載流子為電子。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該非易失性存儲(chǔ)器為n型浮置柵存 儲(chǔ)器或n型SONOS存儲(chǔ)器。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該基板為p型基板。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該電荷儲(chǔ)存元件為浮置柵。
全文摘要
本發(fā)明在提供一種編程非易失性存儲(chǔ)器的方法。此方法包括施加至少電壓于源極或漏極，以使于源極或漏極中的載流子由源極或漏極注入至基板中；以及施加第三電壓于柵極或基板，以使基板中的載流子具有足夠的能量越過氧化層的勢(shì)壘，以到達(dá)電荷儲(chǔ)存元件。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101630530SQ20081013773
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者張鼎張, 簡(jiǎn)富彥, 陳世青 申請(qǐng)人:宏碁股份有限公司