專利名稱：具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于快擦寫存儲器的操作方法，特別是有關(guān)于一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的進步及計算機科技的快速發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品被廣泛應用于日常生活中，提升了作業(yè)的方便性及生活的品質(zhì)。通常，許多電子產(chǎn)品均使用到各種不同的存儲器，以提供各項操作所需數(shù)據(jù)的儲存與交換的暫存空間，特別是快擦寫存儲器的非揮發(fā)特性，一方面可接受重復多次的讀寫操作，而不需要持續(xù)供應電力或進行周期性的狀態(tài)更新，即可維持數(shù)據(jù)的儲存狀態(tài)，另一方面，由于快擦寫存儲器結(jié)構(gòu)設計的改進，以及半導體制造技術(shù)的精進，使得集成電路組件線寬日益縮小，以容納更多的快擦寫存儲器晶胞。
然而組件線寬日漸縮小使組件集成度(Integration)越來越高，造成快擦寫存儲器的讀取速度太慢，以致于影響整體的操作效能，甚至以較高的漏極電壓提高讀取速度時，反而會使儲存的電荷嚴重流失，降低了快擦寫存儲器的使用期限。特定而言，數(shù)據(jù)信號的讀取速度與所讀取電流的大小成正比，因此當讀取電流過小時，數(shù)據(jù)信號的讀取速度會大幅下降。
傳統(tǒng)上，在相同的信道長度下，若增加單位晶胞的信道寬度以提高讀取電流時，將導致電路面積變大而降低集成電路的整體集成度，即使提高漏極的電壓值，也容易造成儲存的電荷流失，以致于快擦寫存儲器在使用一段時間之后，發(fā)生數(shù)據(jù)消失的不良現(xiàn)象。參閱第1A-1B圖，其繪示傳統(tǒng)快擦寫存儲器的局部區(qū)域俯視圖及沿A-A線的剖面圖。
在基材100上形成ONO層(ONO層由第一氧化層、氮化硅層以及第二氧化層組成)102，并利用離子注入形成位線106，同時形成位線擴散氧化硅108于位線106上，以及于ONO層102與位線106上形成多晶硅層作為字符線104，以形成快擦寫存儲器陣列。傳統(tǒng)快擦寫存儲器的單位晶胞110由第一位線106a及第二位線106b所組成，且電荷儲存于第一位線106a以及第二位線106b的ONO層102的側(cè)邊。
進行讀取程序時，首先讀取第一位線106a附近ONO層102的儲存電荷112a，接著讀取第二位線106b附近ONO層102的儲存電荷112b。傳統(tǒng)的讀取方式為分批次讀取數(shù)據(jù)儲存狀態(tài)，且其讀取電流僅來自于單一路徑114的信道116，故其讀取電流相對較低，若欲提高每一個信道的讀取電流時，勢必大幅提高施加于第一位線106a以及第二位線106b的讀取電壓，相對地，較高的讀取電壓將會造成儲存電荷(112a，112b)流失。
因此，傳統(tǒng)的快擦寫存儲器的讀取方式所產(chǎn)生的讀取電流太小，造成讀取速度過慢，或者是在相同的讀取速度下，施加的讀取電壓過高，使得快擦寫存儲器的讀取次數(shù)減少，以致于減少存儲器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述發(fā)明背景所述，傳統(tǒng)快擦寫存儲器的輸出電流太小，降低了快擦寫存儲器的存取速度，以及過高的讀取電壓減少快擦寫存儲器的使用壽命。
因此，本發(fā)明主要目的為利用快擦寫存儲器的對稱雙信道的結(jié)構(gòu)特性，提高讀取電流以增加數(shù)據(jù)信號的讀取速度。
本發(fā)明的另一目的為利用較低的讀取電壓，對應于最佳化的讀取電流，以避免儲存電荷的流失，并增加存儲器的讀取次數(shù)，進而延長快擦寫存儲器的使用期限。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提出一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于ONO層與位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，快擦寫存儲器的操作方法至少包括寫入程序以及讀取程序。
寫入程序至少包含下列步驟首先施加寫入電壓于第二位線上，用以程序化對稱型的單位晶胞，且電荷儲存于第二位的ONO層兩側(cè)，以對應于數(shù)據(jù)的儲存狀態(tài)，并形成雙信道結(jié)構(gòu)。接著將相鄰的第一位線及第三位線接地。然后施加正電壓于第二字符線上。之后將相鄰的第一字符線及第三字符線接地。最后利用儲存的電荷產(chǎn)生臨界電壓，以完成一個位的寫入動作。
讀取程序至少包含下列步驟首先施加選取電壓于第一位線及第三位線上，用以選取對稱型的第二位線。接著將該第二位線接地。隨后施加讀取電壓于第二字符線上，以同時擷取讀取電流，且讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加快擦寫存儲器的讀取速度。最后將相鄰的第一字符線及第三字符線接地。
一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于該ONO層與該位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，其中該讀取方法至少包含下列步驟施加一選取電壓于一第一位線及一第三位線上，用于選取儲存電荷對稱于一第二位線的一單位晶胞，其中儲存電荷位于該第二位兩側(cè)的該ONO層內(nèi)，并產(chǎn)生一臨界電壓；將該第二位線接地；施加一讀取電壓于該第二字符線上，以同時擷取一讀取電流，且該讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加該快擦寫存儲器的讀取速度；以及將相鄰的一第一字符線及一第三字符線接地。
一種具有對稱型雙信道的NROM存儲器的讀取方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于該ONO層與該位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，其中該讀取方法至少包含下列步驟施加一選取電壓于一第一位線及一第三位線上，用于選取對稱于一第二位線的一單位晶胞，其中儲存電荷位于該第二位兩側(cè)的該ONO層內(nèi)；將該第二位線接地；施加一讀取電壓于該第二字符線上，以同時擷取一讀取電流，且該讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加該快擦寫存儲器的讀取速度；以及將相鄰的一第一字符線及一第三字符線接地。
本發(fā)明對稱型雙信道的快擦寫存儲器，利用對稱型雙信道提高讀取電流，以增加數(shù)據(jù)信號的讀取速度，同時使用較低讀取電壓，以增加快擦寫存儲器的操作次數(shù)。


第1A圖繪示傳統(tǒng)快擦寫存儲器的單位晶胞剖面圖；第1B圖繪示傳統(tǒng)快擦寫存儲器的局部區(qū)域俯視圖；第2A圖繪示依據(jù)本發(fā)明快擦寫存儲器的單位晶胞剖面圖；以及第2B圖繪示依據(jù)本發(fā)明快擦寫存儲器的局部區(qū)域俯視圖。
圖號對照說明100基材 102ONO層104字符線106位線106a第一位線 106b第二位線108位線擴散氧化硅110單位晶胞112a-112b儲存電荷區(qū)域114單一路徑116信道200基材 202ONO層202a第一氧化層 202b氮化硅層202c第二氧化層 204字符線204a第一字符線 204b第二字符線204c第三字符線 206a第一位線206b第二位線 206c第三位線208位線擴散氧化硅210單位晶胞212信道 212a-212b兩側(cè)儲存電荷區(qū)域214a-214b路徑具體實施方式
本發(fā)明詳述具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，利用對稱型雙信道的快擦寫存儲器，例如氮化硅存儲器(NROM)，藉由同時輸出雙信道的讀取電流，以增加數(shù)據(jù)信號的讀取速度，并進一步利用較低的讀取電壓，對應于一最佳化的讀取電流，以增加存儲器的讀取次數(shù)，以延長快擦寫存儲器的使用期限。
參閱第2A-2B圖，其繪示本發(fā)明快擦寫存儲器的局部區(qū)域俯視圖以及剖面圖。在基材200上形成ONO層202，其中ONO層202由第一氧化層202a、氮化硅層202b以及第二氧化層202c組成，而且第一氧化層202a介于50至90埃之間，氮化硅層202b介于30至70埃之間，第二氧化層202c介于60至100埃之間。以光刻蝕刻工藝以定義位線圖案，并依據(jù)位線圖案進行離子注入以形成位線(206a-206c)，例如注入N+離子，以及在位線(206a-206c)上形成位線擴散氧化硅(Bit LineDiffusion Oxide)208，例如使用熱氧化法(Thermal Oxidation)形成位線擴散氧化硅。而且，在ONO層202及位線(206a-206c)上形成多晶硅(Polysilicon)層作為字符線204，以形成對稱型雙信道的單位晶胞210。
進行單位晶胞210的寫入程序時，首先施加寫入電壓于第二位線206b上，用以程序化對稱型的單位晶胞，且電荷儲存于第二位線206b的ONO層202兩側(cè)(212a，212b)，以對應于數(shù)據(jù)的儲存狀態(tài)，并形成雙信道結(jié)構(gòu)。接著將相鄰的第一位線206a及第三位線206c接地。隨后施加一正電壓于第二字符線204b上。最后將相鄰的第一字符線204a及第三字符線204c接地，并利用儲存的電荷產(chǎn)生臨界電壓，以完成一個位的寫入動作。較佳實施例中，寫入電壓為4伏特至10伏特之間，其較佳值為6伏特至8伏特之間，而且正電壓為8伏特至13伏特之間，其較佳值為10伏特至12伏特之間。
寫入過程是利用電場效應吸引信道212下的電荷，以導入電荷于一電性隔離的氮化硅層202b內(nèi)，并藉由第二位線206b兩側(cè)附近的高電場作用，使得電荷將同時聚集在第二位線206b的兩端形成臨界電壓，以完成單位晶胞210的寫入動作。
進行單位晶胞210的讀取程序時，首先施加選取電壓于第一位線206a及第三位線206c上，用以選取對稱型的第二位線206b。接著將該第二位線206b接地。然后施加讀取電壓于第二字符線204b上，以同時擷取讀取電流，且讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道212的路徑(214a，214b)的電流總和，以增加快擦寫存儲器速度。最后將相鄰的第一字符線204a及第三字符線204c接地。較佳實施例中，選取電壓為1.2伏特至2.4伏特之間，其較佳值為1.3伏特至1.9伏特之間。讀取電壓為2.0伏特至3.5伏特之間，其較佳值為2.2伏特至3.2伏特之間。
讀取程序利用電荷對稱集中于第二位線206b特性，形成一雙信道212結(jié)構(gòu)的單位晶胞210，當施加讀取電壓(VR)于第二位線206b時，可由第二位線206b的兩個信道同時擷取讀取電流(IR)，以產(chǎn)生較大的讀取電流，更優(yōu)于單一信道的讀取電流。因此在進行讀取動作時，雙信道212內(nèi)的電流導通狀態(tài)即可快速地顯示ONO層202內(nèi)電荷的狀況，以完成單位晶胞210的讀取操作。
儲存在ONO層202內(nèi)的電荷將形成臨界電壓，臨界電壓可為高臨界電壓(VH)或低臨界電壓(VL)，高臨界電壓(VH)用以表示數(shù)據(jù)儲存狀態(tài)的高準位，低臨界電壓(VL)用以表示數(shù)據(jù)儲存狀態(tài)的低準位。一般而言，高臨界電壓(VH)阻礙電荷的流動，相反地，低臨界電壓(VL)有利于電荷流動。
更重要的是驅(qū)動電壓用于決定讀取電流的大小，其中驅(qū)動電壓對應于讀取電壓與臨界電壓的差值范圍，而且在相同讀取電流(IR)的條件下，較低的讀取電壓可避免產(chǎn)生電荷流失。換言之，使讀取電壓分別與高臨界電壓以及低臨界電壓維持固定的最大電壓差范圍，而且最大電壓差范圍對應于一最佳化的讀取電流。因此，本發(fā)明對稱型雙信道結(jié)構(gòu)的快擦寫存儲器具有較高的讀取電流，當適當降低讀取電流時至最佳化的讀取電流時，即可獲得較低的讀取電壓，進而延長快擦寫存儲器的操作次數(shù)。
在程序化的多個步驟中，上述過程的操作順序可依照不同的需求及設計而加以調(diào)整或改變，仍能完成相同程序化的目的。此外，上述程序化過程所使用的各個電壓值，可根據(jù)制造技術(shù)、組件設計、氧化層或介電層厚度條件的變化，以適用于較佳的變動范圍。
本發(fā)明實施例中，依照需求及組件承受能力的不同，讀取電壓(VR)可為2.5伏特至2伏特之間。一般而言，依照需求及組件承受能力的不同，高臨界電壓(VH)在4伏特至3.5伏特之間，低臨界電壓(VL)在1.6伏特至0.9伏特之間，即可獲得較佳的讀取電壓，以增加快擦寫存儲器的使用次數(shù)，且讀取電壓對應于最佳化的讀取電流。特定而言，讀取電壓與低臨界電壓所形成的驅(qū)動電壓為1.0伏特至1.4伏特之間，讀取電流為50微安(μA)至60微安(μA)之間。
綜上所述，本發(fā)明所揭露的具有對稱型雙信道212的快擦寫存儲器的操作方法，利用對稱型雙信道212的快擦寫存儲器，藉由同時輸出雙信道212的讀取電流，以增加數(shù)據(jù)信號的讀取速度，并進一步利用較低的讀取電壓，對應于最佳化的讀取電流，以增加存儲器的讀取次數(shù)，進而延長快擦寫存儲器的使用期限。
本發(fā)明已用較佳實施例如上，僅用于幫助了解本發(fā)明的實施，非用以限定本發(fā)明的精神，而熟悉此領(lǐng)域技藝者于領(lǐng)悟本發(fā)明的精神后，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，當可作些許更動潤飾及等同的變化替換，其專利保護范圍當視本發(fā)明的權(quán)利要求范圍及其等同領(lǐng)域而定。
權(quán)利要求
1.一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于該ONO層與該位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，該快擦寫存儲器的操作方法至少包括一寫入程序以及一讀取程序，其中該寫入程序具有下列步驟施加一寫入電壓于一第二位線上，用以程序化對稱型的一單位晶胞，且電荷儲存于該第二位線的該ONO層兩側(cè)，以對應于數(shù)據(jù)的儲存狀態(tài)，并形成雙信道結(jié)構(gòu)；將相鄰的一第一位線及一第三位線接地；施加一正電壓于一第二字符線上；以及將相鄰的一第一字符線及一第三字符線接地，并利用儲存的電荷產(chǎn)生一臨界電壓，以完成一個位的寫入動作；以及該讀取程序具有下列步驟施加一選取電壓于該第一位線及該第三位線上，用以選取對稱型的該第二位線；將該第二位線接地；施加一讀取電壓于該第二字符線上，以同時擷取一讀取電流，且該讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加該快擦寫存儲器的讀取速度；以及將相鄰的該第一字符線及該第三字符線接地。
2.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該快擦寫存儲器至少包含氮化硅存儲器(NROM)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該寫入電壓為4伏特至10伏特之間。
4.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該正電壓為8伏特至13伏特之間。
5.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該選取電壓為1.2伏特至2.4伏特之間。
6.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該讀取電壓為2.0伏特至3.5伏特之間。
7.如權(quán)利要求1所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該臨界電壓為至少包含一高臨界電壓及一低臨界電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該低臨界電壓為1.6伏特至0.9伏特之間。
9.如權(quán)利要求8所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該讀取電壓與該低臨界電壓所形成的一驅(qū)動電壓為1.0伏特至1.4伏特之間。
10.如權(quán)利要求9所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，其中該驅(qū)動電壓所對應的讀取電流為50微安(μA)至60微安(μA)之間。
11.一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于該ONO層與該位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，其中該讀取方法至少包含下列步驟施加一選取電壓于一第一位線及一第三位線上，用于選取儲存電荷對稱于一第二位線的一單位晶胞，其中儲存電荷位于該第二位兩側(cè)的該ONO層內(nèi)，并產(chǎn)生一臨界電壓；將該第二位線接地；施加一讀取電壓于該第二字符線上，以同時擷取一讀取電流，且該讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加該快擦寫存儲器的讀取速度；以及將相鄰的一第一字符線及一第三字符線接地。
12.如權(quán)利要求11所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該快擦寫存儲器至少包含NROM。
13.如權(quán)利要求11所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該選取電壓為1.2伏特至2.4伏特之間。
14.如權(quán)利要求11所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該讀取電壓為2.0伏特至3.5伏特之間。
15.如權(quán)利要求11所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該臨界電壓為至少包含一高臨界電壓及一低臨界電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該低臨界電壓為1.6伏特至0.9伏特之間。
17.如權(quán)利要求16所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該讀取電壓與該低臨界電壓所形成的一驅(qū)動電壓為1.0伏特至1.4伏特之間。
18.如權(quán)利要求17所述的具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的讀取方法，其中該驅(qū)動電壓所對應的讀取電流為50微安(μA)至60微安(μA)之間。
19.一種具有對稱型雙信道的NROM存儲器的讀取方法，于基材上形成ONO層，以光刻蝕刻工藝定義位線圖案，并利用離子注入形成位線，同時形成位線擴散氧化硅于位線上，以及于該ONO層與該位線上形成多晶硅層作為字符線，以形成快擦寫存儲器陣列，其中該讀取方法至少包含下列步驟施加一選取電壓于一第一位線及一第三位線上，用于選取對稱于一第二位線的一單位晶胞，其中儲存電荷位于該第二位兩側(cè)的該ONO層內(nèi)；將該第二位線接地；施加一讀取電壓于該第二字符線上，以同時擷取一讀取電流，且該讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加該快擦寫存儲器的讀取速度；以及將相鄰的一第一字符線及一第三字符線接地。
全文摘要
一種具有對稱型雙信道的快擦寫存儲器的操作方法，該操作方法至少包含下列步驟首先對快擦寫存儲器進行寫入程序，使得電荷儲存于第二位線的ONO層兩側(cè)，以形成對稱型雙信道結(jié)構(gòu)，并完成一個位的寫入動作，接著施加選取電壓于第一位線及第三位線上，用以選取對稱型的第二位線。接著將該第二位線接地。隨后施加讀取電壓于第二字符線上，以同時擷取讀取電流，且讀取電流為經(jīng)過對稱型雙信道的電流的總和，以增加快擦寫存儲器的讀取速度。
文檔編號H01L21/70GK1400601SQ01123718
公開日2003年3月5日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者郭東政 申請人:旺宏電子股份有限公司