專利名稱：一種存儲單元的擦除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非揮發(fā)存儲器技術(shù)，尤其涉及到一種存儲單元的擦除方法。
背景技術(shù)：
快閃存儲器(Flash)具有存儲數(shù)據(jù)掉電后仍然不會丟失的特點，特別適用于移動通訊和計算機存儲部件等領(lǐng)域。電荷俘獲型SONOS (硅-氧化層-氮化層-氧化層-硅)快閃存儲器的核心結(jié)構(gòu)為ONO層(隧穿氧化層-氮化硅層-阻擋氧化層)。SONOS型快閃存儲器采用隧穿效應(yīng)或者熱載流子注入效應(yīng)將電荷(電子或空穴)通過隧穿氧化層注入到氮化硅層，并被氮化硅層中的電荷陷阱俘獲，從而引起器件單元閾值電壓的改變，達到數(shù)據(jù)存儲的效果。圖1是一種典型的SONOS存儲單元截面結(jié)構(gòu)以及編程操作示意圖。以N型器件為例，如圖1所示，現(xiàn)有的N型SONOS存儲器單元包括P型的半導(dǎo)體襯底100 ;位于半導(dǎo)體襯底100頂部表面兩端的分別為η+重?fù)诫s的源極200和漏極300，源極200和漏極300之間自上至下依次是柵極400、阻擋氧化層501、氮化硅層502和隧穿氧化層503。編程時采用溝道的FN隧穿編程，當(dāng)存儲器單元的柵極400加上正的高電壓+VP，漏極200和源極300浮空或接地、襯底100接地時，柵極400到襯底100的勢壘降低，溝道中的電子將會隧穿到氮化硅層502當(dāng)中并被氮化硅層502中的陷阱所俘獲，使整個存儲器單元的閾值電壓升高。圖2是現(xiàn)有的SONOS存儲單元的擦除操作示意圖，擦除時采用溝道的FN隧穿，當(dāng)存儲器單元的柵極400加上負(fù)的高電壓_VE，漏極200和源級300浮空或接地，襯底100接地時，氮化硅層502中俘獲的電子會在縱向大電場作用下隧穿回溝道中，同時溝道中的空穴也將會隧穿到氮化硅層502，存儲在氮化硅層502電荷陷阱中并中和掉陷阱中俘獲的電子，使整個存儲單元的 閾值電壓下降?，F(xiàn)有的擦除方法在存儲信息的閾值窗口和擦除速度上受兩個效應(yīng)的影響一是氮化硅層向襯底的隧穿速度減慢效應(yīng)；一是由柵極向氮化硅層的背柵注入效應(yīng)。具體地，擦除操作時，隨著柵極的擦除電壓脈沖時間增加，電子從氮化硅層向襯底隧穿通過二氧化硅層，因此氮化硅中的電子越來越少，導(dǎo)致隧穿氧化層的勢壘逐漸平坦，電子隧穿的難度逐漸增大，因此擦除的速度越來越慢；同時阻擋氧化層的勢壘越發(fā)陡峭，有電子從柵極通過該二氧化硅層，隧穿注入氮化硅層中，導(dǎo)致FN編程后的器件無法被充分擦除，而增大柵極負(fù)電壓，會使背柵注入更嚴(yán)重。圖3是現(xiàn)有的擦除方法的閾值電壓-時間曲線圖，其中曲線1、曲線
2、曲線3的擦除電壓分別為-Vm、-Ve2和-Ve3，并且VE1>VE2>VE3。從圖3中即可看出，擦除電壓越大，擦除速度越快，但操作后的閾值窗口卻越小，因此需要對這種擦除方法進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種具有擦除速度快、操作后閾值窗口大的存儲單元的擦除方法。
根據(jù)本發(fā)明實施例的存儲單元的擦除方法，所述存儲單元為電荷俘獲型快閃存儲 單元，包括以下步驟在柵極上加入預(yù)定時間寬度的負(fù)值漸變脈沖電壓，其中，所述負(fù)值脈 沖電壓在脈沖期間內(nèi)從第一負(fù)電壓值漸變到第二負(fù)電壓值，所述第一負(fù)電壓值的絕對值大 于所述第二負(fù)電壓值的絕對值。
進一步地，所述負(fù)值漸變脈沖電壓為斜坡方式漸變。
進一步地，所述負(fù)值漸變脈沖電壓為階梯方式漸變。
本發(fā)明的存儲單元的擦除方法具有擦除速度快、操作后閾值窗口大的優(yōu)點。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中
圖1是現(xiàn)有的SONOS存儲單元的截面結(jié)構(gòu)以及編程操作示意圖
圖2是現(xiàn)有的SONOS存儲單元的擦除操作示意圖
圖3是現(xiàn)有的擦除方法的閾值電壓-時間曲線圖
圖4是本發(fā)明第一實施例的SONOS存儲單元擦除的操作方法示意圖
圖5是本發(fā)明第一實施例的SONOS存儲單元擦除的操作方法示意圖
圖6是采取本發(fā)明的擦除方法改進后的閾值電壓-時間曲線圖具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時 針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于 描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特 定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以 上，除非另有明確具體的限定。
在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元 件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā) 明中的具體含義。
在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它 們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
本發(fā)明中，對器件的擦除操作方式進行了改進，采用的FN擦除操作方法。
如圖4所示，柵極的電壓不再保持恒定，而是隨著擦除時間變化，|-VE|逐漸減小， 其曲線呈斜坡漸變。從而在擦除的初始階段以較大的負(fù)電壓保證擦除的速度，在后面的階 段則通過降低柵極電壓，防止背柵注入效應(yīng)的發(fā)生。在實際操作中，可以達到較原有方式相 同的擦除速度以及更大的編程擦除窗口。
圖5所示為本發(fā)明提出的第二實施例的SONOS存儲單元擦除的操作方法，可以達 到類似的效果。柵極施加的擦除脈沖以多個寬度小的脈沖組合而成，每個小脈沖的幅度較 前一個有所減小，從而實現(xiàn)柵極擦除電壓逐漸減小，其曲線呈階梯漸變。該實施例同樣能達 到既保證擦除速度又保證存儲窗口的目的。
圖6是采取本發(fā)明的擦除方法改進后的閾值電壓-時間曲線圖。圖6中曲線4即 為改進后的擦除曲線，既具有較快的擦除速度，又能獲得較大的閾值窗口 Vw4。
綜上所述，本發(fā)明的存儲單元的擦除方法具有擦除速度快、操作后閾值窗口大的 優(yōu)點。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示 例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不 一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何 的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例 性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨 的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種存儲單元的擦除方法，所述存儲單元為電荷俘獲型快閃存儲單元，其特征在于，包括以下步驟 在柵極上加入預(yù)定時間寬度的負(fù)值漸變脈沖電壓，其中，所述負(fù)值脈沖電壓在脈沖期間內(nèi)從第一負(fù)電壓值漸變到第二負(fù)電壓值，所述第一負(fù)電壓值的絕對值大于所述第二負(fù)電壓值的絕對值。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲單元的擦除方法，其特征在于，所述負(fù)值漸變脈沖電壓為斜坡方式漸變。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲單元的擦除方法，其特征在于，所述負(fù)值漸變脈沖電壓為階梯方式漸變。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明實施例的存儲單元的擦除方法，所述存儲單元為電荷俘獲型快閃存儲單元，包括以下步驟在柵極上加入預(yù)定時間寬度的負(fù)值漸變脈沖電壓，其中，所述負(fù)值脈沖電壓在脈沖期間內(nèi)從第一負(fù)電壓值漸變到第二負(fù)電壓值，所述第一負(fù)電壓值的絕對值大于所述第二負(fù)電壓值的絕對值。本發(fā)明的存儲單元的擦除方法具有擦除速度快、操作后閾值窗口大的優(yōu)點。
文檔編號G11C16/14GK103065684SQ201210580650
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者潘立陽, 袁方, 玉虓 申請人:清華大學(xué)