專利名稱：Sonos非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法
技術領域：
本發(fā)明涉及存儲器技術，特別涉及一種SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法。
背景技術：
圖1為一種傳統(tǒng)的SONOS (硅/ 二氧化硅/氮化硅/ 二氧化硅/硅)非揮發(fā)性存儲器件(NVM)的剖面示意圖。其中，P阱10中設有η型輕摻雜區(qū)11，ρ阱10的η型輕摻雜區(qū)11之上為ONO (氧化娃-氮化娃-氧化娃,Oxide-Nitride-Oxide)結構12。ONO結構12 包括位于下方的氧化硅121，位于中間的氮化硅122和位于上方的氧化硅123。ONO結構 12的上面為多晶硅柵極13，及位于柵極兩側的氮化硅側墻14。氮化硅側墻14兩側下方的 P阱10中具有η型輕摻雜漏注入區(qū)15。P阱10中且在η型輕摻雜漏注入區(qū)15外側具有η 型源漏注入區(qū)16Α和16Β。圖1所示的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的等效電路如圖2所示。 將圖1所示SONOS非揮發(fā)性存儲器件的各部分結構摻雜類型相反，也是可行的。
在上述SONOS非揮發(fā)性存儲器件的結構中，多晶硅柵極13下方的ONO結構12中各層厚度與氮化硅側墻14下方的ONO結構12中各層厚度完全相同。常規(guī)的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法如圖3所示，在多晶硅柵極13加正電壓VP0S，并將源端16Β、漏端16Α和P阱10接地VGND(OV)，這樣就形成從溝道區(qū)域(η型輕摻雜區(qū)11)到多晶硅柵極 13的隧穿電壓差VP0S,使得電子發(fā)生F-N遂穿(Fowler-Nordheim tunneling,福勒-諾德海姆隧穿)，進入到氮化硅122并且被捕獲。圖5為常規(guī)的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法的電子注入示意圖，其在溝道10和存儲介質122之間形成均勻的電場和電子注入，上述電壓偏置至少需要保持2毫妙以上，才能完成電子的注入。
而進行數據擦除方法為在多晶硅柵極13加負電壓VNEG，將源端16B、漏端16A和 P阱10接地VGND，這樣就形成從溝道區(qū)域(η型輕摻雜區(qū)11)到多晶硅柵極13的隧穿電壓差VNEG,使得空穴發(fā)生F-N遂穿(Fowler-Nordheim tunneling,福勒-諾德海姆隧穿效應) 或者BTBT隧穿(Band To Band Tunneling,帶間直接隧穿效應)，進入到氮化娃122并且與陷阱中的電子發(fā)生復合，多余的空穴在氮化硅介質層中被捕獲。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法， 能提高SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入速度。
為解決上述技術問題，本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，包括如下步驟
— .在多晶硅柵極加第一柵壓，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第一時間；
二 .在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在漏端加源漏端工作電壓，將源端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第二時間；
三.在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在源端加源漏端工作電壓，將漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第三時間；
四.在多晶硅柵極加第四柵壓，第四柵壓絕對值大于等于第一柵壓絕對值，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第四時間。所述步驟二、步驟三順序可以互換。所述SSONOS非揮發(fā)性存儲器件可以是，阱為P型摻雜，溝道為η型摻雜，源漏為η所述第一柵壓可以大于等于7V且小于等于13V ；所述第二柵壓可以大于等于3V且小于等于7V ；所述第四柵壓可以大于等于IOV且小于等于13V ；所述源漏端工作電壓可以大于等于IV且小于等于5V。所述第一時間可以大于等于100微秒且小于等于200微秒；所述第二時間可以大于等于50微秒且小于等于200微秒；所述第三時間可以大于等于50微秒且小于等于200微秒；所述第四時間可以大于等于200微秒且小于等于400微秒。所述SONOS非揮發(fā)性存儲器件可以是，阱為η型摻雜，溝道為P型摻雜，源漏為P

型摻雜。
型摻雜。
本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，不但能保持本身存儲器數據寫入閾值電壓特性，還能進一步提高SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入速度。當所述 SONOS非揮發(fā)性存儲器件的溝道為η型摻雜，第一步在溝道和氮化硅之間形成較短的均勻的電場和電子注入，使存儲介質初步激活，達到一定的電荷存儲量(電子總數超過空穴總數)；第二步和第三步，在漏端和源端形成邊緣熱電子注入，使存儲介質靠近源端和漏端處注入大量的電子，達到更高的數據存儲電荷容量，第三步過后，存儲介質中的電荷分布是不均勻的，而且源漏端還會產生項目的串擾，處于一個不穩(wěn)定狀態(tài)；第四步，在溝道和氮化硅之間形成較短的均勻的電場和電子注入，由于存儲介質源漏端的大量電荷會導致自偏背端阻擋效應，注入到存儲介質源漏端得電荷較少，而源漏中間得一端則會有大量電子注入，而且由于注入到介質層的電子具有相對較高得能量，能進一步產生和調節(jié)存儲器介質中得串擾效應，使其中得電子分布達到一定的均勻性。本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法同樣適用于溝道為η型摻雜的SONOS非揮發(fā)性存儲器件。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1為一種具體的SONOS非揮發(fā)性存儲器件結構的截面示意圖2為圖1所示SONOS非揮發(fā)性存儲器件的等效電路示意圖3為常規(guī)的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法中電壓設置示意圖4為本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法一實施方式電壓設置示意圖5為常規(guī)的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法的電子注入示意圖6為本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法一實施方式的電子注入示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法一實施方式如圖4所示，所述 SONOS非揮發(fā)性存儲器件，阱為P型摻雜，溝道為η型摻雜，源漏為η型摻雜，包括以下步驟:
第一步，在多晶硅柵極13加正電壓第一柵壓VP0S1，將源端VD、漏端VS和P阱端VW 加零電壓，即接地VGND，將該電壓偏置持續(xù)保持第一時間Tpl。這樣就形成從溝道區(qū)域(η型輕摻雜區(qū)11)到多晶硅柵極13的隧穿電壓差VPOSl，電子發(fā)生F-N遂穿(Fowler-Nordheim tunneling，福勒-諾德海姆隧穿)，進入到氮化硅122靠近源端和漏端的位置處，并且被捕獲，形成數據(電子)的預寫入。該第一柵壓VPOSl通常與常規(guī)方法中的柵極所加正電壓 VPOS相同，可選7 13V這個范圍，第一時間Tpl可設為100 200微秒。
第二步，在多晶硅柵極13加正電壓第二柵壓VP0S2，第二柵壓VP0S2小于第一柵壓VP0S1，在漏端VD加設定的源漏端工作電壓VBL，源端VS和p阱端VW加零電壓，即接地 VGND,將該電壓偏置持續(xù)保持第二時間Tp2。在這個過程中，電子在橫向電場作用下加速，發(fā)生漏端熱電子注入，進入到氮化硅122靠近漏端的位置處，并且被捕獲，從而在該條件下形成數據(電子)的漏端加強寫入。第二柵壓VP0S2可選3 7V，源漏端工作電壓VBL可選 I 5V，第二時間Τρ2可以設為50 200微秒。
第三步，在多晶硅柵極13上加正電壓第二柵壓VP0S2，在源端VS加設定的源漏端工作電壓VBL，漏端VD和P阱端VW加零電壓，即接地VGND，將該電壓偏置持續(xù)保持第三時間Τρ3。在該過程中電子在橫向電場作用下加速，發(fā)生源端熱電子注入，進入到氮化硅122 靠近源端的位置處，并且被捕獲，從而在該條件下形成數據(電子)的源端加強寫入。第三時間Τρ3可以設為50 200微秒。
第四步，在多晶硅柵極13加正電壓第四柵壓VP0S4，第四柵壓VP0S4大于等于第一柵壓VPOSl，源端VD、漏端 VS和P阱端VW加零電壓，即接地VGND，將該電壓偏置保持第四時間Τρ4。這樣就形成從溝道區(qū)域(η型輕摻雜區(qū)11)到多晶硅柵極13的隧穿電壓差VP0S4， 電子發(fā)生F-N遂穿(Fowler-Nordheim tunneling,福勒-諾德海姆隧穿)，進入到氮化娃 122并且被捕獲。在該條件下形成數據(電子)的源漏端平衡調節(jié)寫入。第四柵壓VP0S4 可設為10 13V，第四時間Tp4可設為200 400微秒。
所述步驟二、步驟三可以順序互換。
一具體實施例，第一柵壓VPOSl為10V，第二柵壓VP0S2為5V，第四柵壓VP0S4為 IIV，源漏端工作電壓VBL為1. 8V，第一時間Tpl為100微秒，第二時間Τρ2為100微秒，第三時間Τρ3為100微秒，第四時間Τρ4為200微秒。
上述實施方式的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，相應的電子注入過程如圖6所示，第一步在溝道和氮化硅之間形成較短的均勻的電場和電子注入，使存儲介質初步激活，達到一定的電荷存儲量(電子總數超過空穴總數)；第二步和第三步，在漏端和源端形成邊緣熱電子注入，使存儲介質靠近源端和漏端處注入大量的電子，達到更高的數據存儲電荷容量。第三步過后，存儲介質中的電荷分布是不均勻的，而且源漏端還會產生項目的串擾，處于一個不穩(wěn)定狀態(tài)；第四步，在溝道和氮化硅之間形成較短的均勻的電場和電子注入，由于存儲介質源漏端的大量電荷會導致自偏背端阻擋效應，注入到存儲介質源漏端的電荷較少，而位于源漏端中間的存儲介質中則會有大量電子注入，而且由于注入到介質層的電子具有相對較高的能量，能進一步產生和調節(jié)存儲器介質中的串擾效應，使其中的電子分布達到一定的均勻性。上述四個步驟中，數據寫入的總時間較短，使四個步驟的時間Tpl+Tp2+Tp3+Tp4合計不超過I毫秒，在一具體實例中為500微秒，因此本發(fā)明的方法不但能保持本身存儲器數據寫入閾值電壓特性，還能進一步提高SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入速度。
上述實施方式是針對溝道區(qū)域為η型摻雜的SONOS非揮發(fā)性存儲器件，如圖1所示，本發(fā)明同樣適用于溝道區(qū)域為P型摻雜的SONOS非揮發(fā)性存儲器件，即各部分結構摻雜類型與圖1所示SONOS非揮發(fā)性存儲器件的各部分結構摻雜類型相反的SONOS非揮發(fā)性存儲器件，阱為η型摻雜，溝道為P型摻雜，源漏為P型摻雜。本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法應用在這種溝道為P型摻雜的SONOS非揮發(fā)性存儲器 件上時，從溝道注入到柵極的是空穴，柵極的電壓和源漏端的電壓均為負電壓，為保證溝道區(qū)域和柵極之間的電壓差，故在第二步、第三步中，柵極上加的第二柵壓VP0S2的絕對值要小于第一柵壓 VPOSl的絕對值，而在第四步中柵極上加的第四柵壓VP0S4的絕對值要大于等于第一柵壓 VPOSl的絕對值。
權利要求
1.一種SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，包括如下步驟一·在多晶硅柵極加第一柵壓，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第一時間；二.在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在漏端加源漏端工作電壓，將源端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第二時間；三.在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在源端加源漏端工作電壓，將漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第三時間；四.在多晶硅柵極加第四柵壓，第四柵壓絕對值大于等于第一柵壓絕對值，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第四時間。
2.根據權利要求1所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述步驟二、步驟三順序互換。
3.根據權利要求1或2所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述SONOS非揮發(fā)性存儲器件，阱為P型摻雜，溝道為η型摻雜，源漏為η型摻雜。
4.根據權利要求3所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述第一柵壓大于等于7V且小于等于13V ；所述第二柵壓大于等于3V且小于等于7V ；所述第四柵壓大于等于IOV且小于等于13V ；所述源漏端工作電壓大于等于IV且小于等于5V。
5.根據權利要求4所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述第一時間大于等于100微秒且小于等于200微秒；所述第二時間大于等于50微秒且小于等于200微秒；所述第三時間大于等于50微秒且小于等于200微秒；所述第四時間大于等于200微秒且小于等于400微秒。
6.根據權利要求4所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述第一柵壓等于IOV ；所述第二柵壓等于5V ；所述第四柵壓等于IIV;所述源漏端工作電壓等于1. 8V ；所述第一時間為100微秒；所述第二時間為100微秒；所述第三時間為100微秒；所述第四時間為200微秒。
7.根據權利要求1或2所述的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，其特征在于，所述SONOS器件，阱為η型摻雜，溝道為P型摻雜，源漏為P型摻雜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，首先在多晶硅柵極加第一柵壓，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第一時間；然后在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在漏端加源漏端工作電壓，將源端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第二時間；在多晶硅柵極加第二柵壓，第二柵壓絕對值小于第一柵壓絕對值，在源端加源漏端工作電壓，將漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第三時間；然后在多晶硅柵極加第四柵壓，第四柵壓絕對值大于等于第一柵壓絕對值，將源端、漏端和阱端接地，將該電壓偏置持續(xù)保持第四時間。本發(fā)明的SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入方法，提高了SONOS非揮發(fā)性存儲器件的數據寫入速度。
文檔編號G11C16/10GK103021462SQ201110282868
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2011年9月22日
發(fā)明者陳廣龍, 陳昊瑜 申請人:上海華虹Nec電子有限公司