專利名稱：P型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法
技術領域：
本發明是有關于一種p型信道氮化硅只讀存儲器(p-channel SiliconNitride Read Only Memory，p-channel NROM)的擦除(erase)方法，且特別是有關于一種以頻帶間引發熱電子注入法(band-to-band induced hotelectron injection)擦除p型信道氮化硅只讀存儲器的方法。
在現今發展的電氣擦除式可編程只讀存儲器中，具有氧化物-氮化硅-氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，以下簡稱為ONO)結構的只讀存儲器，已被提出的有硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，以下簡稱SONOS)只讀存儲器以及氮化硅只讀存儲器(NROM)等結構。上述的ONO結構與傳統以摻雜的復晶硅制作浮置柵的只讀存儲器比較之下，其中SONOS只讀存儲器具有一般的只讀存儲器的操作電壓低的優點，元件的尺寸能夠縮小，有助于元件集成度的提高。NROM具有射入于氮化硅層的電子僅集中于局部的區域，對于隧穿氧化層其缺陷的敏感度較小，而較不容易產生漏電流，并且其為一記憶單元二比特(1cell 2bit)的只讀存儲器，可以在單一記憶單元中寫入四種狀態等的優點，因此，能夠使用此種具有ONO結構的只讀存儲器以取得更好的元件性能。
在另一方面，p型信道的內存元件具有幾項異于n型信道的內存元件的特性，包括高電子注入效率、較高的元件縮小幅度(high scalability)、具有較低的穿隧氧化層電場、并且能夠避免熱電洞注入所導致的元件可靠性問題。因此，此種結合p型信道與ONO結構只讀存儲器將具有相當大的發展空間以及優勢。
然而，對于p型信道SONOS只讀存儲器而言，在進行編程時采用Fowler-Nordheim穿隧法(FN Tunneling)，信道中的電子將會全面的穿過穿隧氧化層的能障進入氮化硅層中，并且均勻的分布在氮化硅層中，因此，SONOS只讀存儲器的一個記憶單元將只能儲存一個比特的數據。
并且，此p型信道SONOS只讀存儲器在進行擦除時，同樣采用FN穿隧法，分布在氮化硅層中的電子將會全面穿過穿隧氧化層進入基底中。然而SONOS只讀存儲器元件在擦除時并無法針對單一記憶單元進行擦除，而僅能一區塊(block)一區塊的擦除，因此在元件的編程、擦除以及讀取的操作上受到相當多的限制。
對于p型信道NROM而言，公知進行擦除的方法是采用信道熱電子注入法(channel hot electron injection)，電子將會從氮化硅層穿過穿隧氧化層而注入漏極中。然而使用信道熱電子注入法進行擦除的其中一個缺點是必須打開信道，因此相當容易產生漏極漏電流的情況。使用信道熱電子注入法進行擦除的另一個缺點是在擦除時會將單一記憶單元中的兩個比特的數據同時刪除，因此在元件的擦除操作上也會受到局限。
因此，有鑒于上述p型信道SONOS只讀存儲器以及p型信道NROM在擦除操作上產生的缺點，本發明的目的在于提出一種p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，能夠在操作時不須打開信道，因此不會造成漏極漏電流，也較為省電。
本發明提出一種p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，此擦除方法是采用頻帶間引發熱電子注入法，對一個在電荷陷入層中已儲存有電荷的p型信道氮化硅只讀存儲器，在控制柵極施加一個正電壓，在漏極施加一個負電壓，將源極浮置(floating)以及將此p型信道氮化硅只讀存儲器所在的n井(well)接地。其中控制柵極與漏極之間的電壓差足以使p型信道氮化硅只讀存儲器以頻帶間引發熱電子注入法進行擦除。
附圖標記說明10基底 12氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結構14穿隧氧化層 16電荷陷入層18氧化介電層 20柵極導體層22源極 24漏極26信道 Vg、Vd、Vs、Vnw電壓具體實施方式
圖1為本發明實施例的一種P型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法。
請參照圖1，首先，提供一個p型氮化硅只讀存儲器元件，此P型氮化硅只讀存儲器元件包括n型摻雜的基底10、氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結構12，柵極導體層20、源極22、漏極24以及信道26。其中ONO結構12是由穿隧氧化層14、氮化硅材料的電荷陷入層16與氧化介電層18依序堆棧在基底10上形成。柵極導體層20是設置在ONO結構12上。源極22與漏極24分別設置于ONO結構12兩側的基底10中。并且信道26是設置于ONO結構12下方且比特在源極22與漏極24之間。并且源極22、漏極24與柵極導體層20是植入p型離子而形成p型離子摻雜型態。其中的柵極導體層20是作為控制柵極。
請繼續參照圖1，在本發明的p型信道氮化硅只讀存儲器進行擦除時，對p型信道氮化硅只讀存儲器的控制柵極20施加一個正電壓Vg，對漏極24施加一個負電壓Vd，并使源極22浮置(Vs)，以及將此P型氮化硅只讀存儲器所在的n井接地(Vnw)。
上述的電壓操作情形整理如下表一所示表一
其中，施加于控制柵極的正電壓Vg以及施加于漏極的負電壓Vd兩者的電壓差，足以使P型信道氮化硅只讀存儲器的記憶單元以頻帶間引發熱電子注入法進行擦除。
在使用頻帶間引發熱電子注入法進行擦除時，在控制柵極20與漏極24的重疊區產生深度損耗(deep depletion)的現象，并且，由于垂直于穿隧氧化層14的高電場，使得電荷陷入層16中靠近漏極24側的電荷能夠經過穿隧氧化層14的能障進入漏極24中，而且在此擦除機制中，施加于控制柵極的電壓Vg與施加于漏極電壓Vd兩者的電壓差，并不會將信道26打開。
在上述實施例中p型氮化硅只讀存儲器的擦除操作，對于單一記憶單元中的靠近漏極側的電荷(1比特)進行擦除，然而本發明的p型氮化硅只讀存儲器元件由字符線以及比特線的控制，能夠做到單一比特、二比特、字節、節區、區塊的擦除。
綜上所述，本發明的p型氮化硅只讀存儲器的擦除方法，由于采用頻帶間引發熱電子注入法，因此在進行擦除操作時不須打開信道，因此不會造成漏極漏電流，且所需的操作電壓也較低而較為省電。
此外，本發明的p型氮化硅只讀存儲器的擦除方法，能夠由字符線以及比特線的控制，進行單一記憶單元的一比特或是二比特的擦除，并且還能夠進行字節、節區、區塊為單比特的擦除操作，因此在p型氮化硅只讀存儲器的編程、讀取以及擦除等操作上具有更大的自由度。
雖然本發明已以一實施例說明如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明之精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以權利要求書為準。
權利要求
1.一種p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其中該p型信道氮化硅只讀存儲器具有一控制柵極、一源極、一漏極、以及形成有一n井，其特征為該方法包括下列步驟對該控制柵極施加一正電壓，對該漏極施加一負電壓，將該源極浮置以及將該n井接地。
2.如權利要求1所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該控制柵極與該漏極之間的電壓差足以使該p型信道氮化硅只讀存儲器以頻帶間引發熱電子注入法進行擦除。
3.如權利要求1所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該柵極與該漏極之間的電壓差不足以打開該p型信道氮化硅只讀存儲器的一信道。
4.一種p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為其中該p型信道氮化硅只讀存儲器具有一控制柵極、一源極、一漏極、以及形成有一n井，該方法包括下列步驟對該控制柵極施加一第一電壓，對該漏極施加一第二電壓，對該源極施加一第三電壓以及對該n井施加一第四電壓，以使該p型信道氮化硅只讀存儲器以一頻帶間引發熱電子注入法進行擦除。
5.如權利要求4所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該第一電壓包括正電壓。
6.如權利要求4所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該第二電壓包括負電壓。
7.如權利要求4所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該第三電壓包括浮置。
8.如權利要求4所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該第四電壓包括接地。
9.如權利要求4所述的p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，其特征為該第一電壓與該第二電壓之間的電壓差不足以打開該p型信道氮化硅只讀存儲器的一信道。
全文摘要
本發明是有關于一種p型信道氮化硅只讀存儲器的擦除方法，此擦除方法對一個在電荷陷入層中儲存有電荷的p型信道氮化硅只讀存儲器，在控制柵極施加一個正電壓，在漏極施加一個負電壓，將源極浮置以及將此p型信道氮化硅只讀存儲器所在的n井接地。并且使得控制柵極與漏極之間的電壓差足以使p型信道氮化硅只讀存儲器以頻帶間引發熱電子注入法進行擦除。
文檔編號H01L21/8246GK1414626SQ0114157
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月22日 優先權日2001年10月22日
發明者林宏穗, 賴漢昭, 盧道政 申請人:旺宏電子股份有限公司