專利名稱：防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存元件技術(shù)，特別是關(guān)于一種防止氮化物只讀存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
氮化物只讀存儲器(NROMNitride Read Only Memory)元件已廣泛地使用在半導(dǎo)體工業(yè)中，NROM元件在氧化物-氮化物-氧化物(ONO)復(fù)合層的兩端儲存電荷，如此便可執(zhí)行兩個位的操作，當NROM元件的一個位以電荷程序化后，NROM元件的該位的臨界電壓就會增加，被程序化的NROM元件的位以邏輯上的“0”表示，而NROM元件上未被程序化或是被抹除的位以邏輯上的“1”表示，儲存在NROM元件的一個位中的電荷會影響到另一個位(也就是NROM元件的第二個位)的臨界電壓。
NROM元件儲存電荷的能力會受到循環(huán)次數(shù)以及NROM元件老化的影響，NROM的一次循環(huán)包括一次程序化操作以及一次抹除操作，當NROM元件的循環(huán)次數(shù)增加時，NROM元件的ONO層會受損，并導(dǎo)致NROM元件的電荷流失以及臨界電壓的降低，NROM的老化也會導(dǎo)致電荷流失，因此NROM的老化也會降低其臨界電壓。
圖1顯示NROM陣列100經(jīng)過10,000次循環(huán)以及在150℃下烘烤20小時后臨界電壓Vt的分布情形，高Vt的分布曲線11O表示NROM陣列100經(jīng)過10,000循環(huán)后在程序化狀態(tài)下的臨界電壓的分布，低Vt的分布曲線130表示NROM陣列100經(jīng)過10,000循環(huán)后在抹除狀態(tài)下的臨界電壓的分布，每個分布曲線都有各自的高的邊界以及低的邊界，高Vt的分布曲線110在其低的邊界與低Vt的分布曲線130在其高的邊界之間的臨界電壓差形成讀取邊限150，也就是NROM陣列100在10,000次循環(huán)后的讀取邊限，在NROM陣列100的高Vt分布曲線110和低Vt分布曲線130中并沒有考慮老化的情形。
為了顯示NROM陣列100在10,000循環(huán)后的老化效應(yīng)，將NROM陣列100置于150℃下烘烤20小時，這相當于NROM陣列100在25℃的環(huán)境下經(jīng)過十年的老化，高Vt的分布曲線120表示NROM陣列100經(jīng)過150℃烘烤20小時以及10,000循環(huán)后在程序化狀態(tài)下的臨界電壓的分布，低Vt的分布曲線140表示NROM陣列100經(jīng)過150℃烘烤20小時以及10,000循環(huán)后在抹除狀態(tài)下的臨界電壓的分布，如圖所示，NROM陣列在程序化狀態(tài)以及抹除狀態(tài)下的臨界電壓都會因老化效應(yīng)而降低，兩個高Vt的分布曲線110及120的低邊界之間的臨界電壓差為ΔPV，兩個低Vt的分布曲線130及140的高邊界之間的臨界電壓差為ΔEV，高Vt的分布曲線120在其低的邊界與低Vt的分布曲線140在其高的邊界之間的臨界電壓差形成讀取邊限160，也就是NROM陣列100經(jīng)過老化效應(yīng)以及10,000次循環(huán)后劣化的讀取邊限。
如圖1所示，由于老化效應(yīng)使得讀取邊限160比讀取邊限150窄得多，較窄的讀取邊限會導(dǎo)致NROM陣列100進行讀取時產(chǎn)生錯誤，如圖所示，NROM陣列100在程序化狀態(tài)下經(jīng)過老化效應(yīng)后臨界電壓減少ΔPV，導(dǎo)致NROM陣列100的讀取邊限縮小。
因此，需要一種系統(tǒng)及方法防止老化效應(yīng)造成的NROM陣列讀取邊限縮小。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一防止氮化物只讀存儲器(NROM)陣列因老化效應(yīng)產(chǎn)生的存儲器陣列讀取邊限縮小問題的系統(tǒng)與方法。
本發(fā)明提供了一種防止讀取邊限縮小的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一超循環(huán)NROM元件以及一NROM陣列，該超循環(huán)NROM元件耦合至該NROM陣列，使得該超循環(huán)NROM元件的兩個位在該NROM陣列中的NROM元件被抹除時也被抹除，該超循環(huán)NROM元件與該NROM陣列中的NROM元件相同，該超循環(huán)NROM元件的兩個位與該NROM陣列同時被抹除。
所述的超循環(huán)存儲元件為一氮化物只讀存儲器。
所述的存儲器陣列為一氮化物只讀存儲器陣列。
所述的超循環(huán)存儲元件與所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件相同。
所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位和所述的第二位在所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件被抹除時，同時被抹除。
本發(fā)明還提供了提供一種防止NROM陣列因老化效應(yīng)導(dǎo)致讀取邊限縮小的方法，首先，NROM陣列中的NROM元件與超循環(huán)NROM元件的兩個位被抹除，量測超循環(huán)NROM元件的第一位產(chǎn)生一第一電流，接著，超循環(huán)NROM元件的第二位被程序化，量測超循環(huán)NROM元件的第一位產(chǎn)生一第二電流，根據(jù)該超循環(huán)NROM元件的第一及第二電流得到第一及第二臨界電壓，因為第二位的影響，在第一和第二臨界電壓之間存在一臨界電壓差，根據(jù)超循環(huán)NROM元件的臨界電壓差得到一循環(huán)次數(shù)，由于NROM陣列與超循環(huán)NROM元件具有相同的循環(huán)次數(shù)，因此根據(jù)該循環(huán)次數(shù)得到一NROM陣列的臨界電壓偏移量，根據(jù)NROM陣列的臨界電壓偏移量計算出一抹除電壓，當NROM陣列被程序化時，對NROM陣列中未程序化的NROM元件施以該計算出的抹除電壓，以減少NROM陣列在抹除狀態(tài)的臨界電壓。
所述的得到所述的循環(huán)次數(shù)的步驟是從一表示所述的超循環(huán)存儲元件的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓差之間的關(guān)系圖表中取得所述的循環(huán)次數(shù)。
所述的圖表是顯示所述的超循環(huán)存儲元件在抹除狀態(tài)的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓差之間的關(guān)系。
所述的得到所述的臨界電壓偏移量的步驟是從一表示所述的存儲器陣列的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓偏移量之間的關(guān)系圖表中取得所述的臨界電壓偏移量。
所述的圖表是顯示在不同的烘烤溫度和烘烤時間下循環(huán)次數(shù)和臨界電壓偏移量之間的關(guān)系。
本發(fā)明的有益效果在于，可以防止氮化物只讀存儲器(NROM)陣列因老化效應(yīng)產(chǎn)生的存儲器陣列讀取邊限縮小問題。
圖1為一氮化物只讀存儲器NROM陣列經(jīng)過10,000次循環(huán)以及在150℃下烘烤20小時后臨界電壓Vt的分布情形；圖2a-c為根據(jù)本發(fā)明的一個防止存儲器陣列老化導(dǎo)致讀取邊限縮小的系統(tǒng)的實施例；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中超循環(huán)NROM元件的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓差ΔLVt之間的關(guān)系圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中NROM陣列在不同的烘烤溫度與烘烤時間下的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓偏移量ΔPV之間的關(guān)系圖；以及圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中NROM陣列在10,000循環(huán)和在150℃下烘烤20小時后臨界電壓Vt的分布情形。
主要元件符號說明NROM陣列100分布曲線110 分布曲線120分布曲線130分布曲線140 讀取邊限150讀取邊限160防止NROM陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)200超循環(huán)NROM元件210 分布曲線510 讀取邊限520具體實施方式
圖2a-圖2c根據(jù)本發(fā)明的一個防止NROM陣列100讀取邊限縮小的系統(tǒng)200的實施例，如圖所示，系統(tǒng)200包括一NROM陣列100以及一超循環(huán)NROM元件210，NROM陣列100包括多個NROM元件，超循環(huán)NROM元件210可以在其右側(cè)位及其左側(cè)位儲存電荷，超循環(huán)NROM元件210與NROM陣列100中的NROM元件相同，超循環(huán)NROM元件210耦合至NROM陣列100，使得超循環(huán)NROM元件210和NROM陣列100具有相同的循環(huán)次數(shù)，即在NROM陣列100中的NROM元件被抹除時，超循環(huán)NROM元件210的兩個位也被抹除。
如圖2a所示，NROM陣列100以及超循環(huán)NROM元件210的兩個位同時被抹除，超循環(huán)NROM元件210的兩個位的“1”和“l(fā)”表示超循環(huán)NROM元件210的兩個位都是抹除位，接著，量測超循環(huán)NROM元件210左側(cè)位的電流并記錄為I1。
接著，超循環(huán)NROM元件210右側(cè)位被程序化，如圖2b所示，超循環(huán)NROM元件210被程序化的右側(cè)位以“0”表示，量測超循環(huán)NROM元件210左側(cè)位的電流并記錄為I2，由于第二位的影響，I1和I2之間存在一差值。
圖2c顯示超循環(huán)NROM元件210的臨界電壓LVt1及LVt2分別對應(yīng)于超循環(huán)NROM元件210的I1和I2，臨界電壓LVt1及LVt2之間的臨界電壓差ΔLVt用來定義NROM陣列100在抹除狀態(tài)下的臨界電壓偏移量ΔPV。
圖3舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，超循環(huán)NROM元件210的臨界電壓差ΔLVt和循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系，如圖所示，臨界電壓差ΔLVt隨著循環(huán)次數(shù)的增加而增加，因此循環(huán)次數(shù)可以根據(jù)從圖2a-圖2c的步驟所得到的超循環(huán)NROM元件210的臨界電壓差ΔLVt來估計，由于超循環(huán)NROM元件210和NROM陣列100具有相同的循環(huán)次數(shù)，因此估計所得的超循環(huán)NROM元件210的循環(huán)次數(shù)也就是NROM陣列100的循環(huán)次數(shù)。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，在不同的烘烤溫度以及烘烤時間下，臨界電壓偏移量ΔPV和NROM陣列100的循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系，使用從第3圖的步驟所估計出來的循環(huán)次數(shù)，可從此圖得出NROM陣列100對應(yīng)的臨界電壓偏移量ΔPV。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，NROM陣列100在10,000次循環(huán)以及以150℃烘烤20小時后臨界電壓Vt的分布曲線，NROM陣列100在150℃下烘烤20小時相當于NROM陣列100在25℃的環(huán)境下經(jīng)過十年的老化，為了改善NROM陣列100經(jīng)老化后受到影響的讀取邊限160，低的Vt分布曲線140需要向左(向較低的臨界電壓區(qū)域)移動以形成低的Vt分布曲線510，使得低的Vt分布曲線140和510之間的臨界電壓差在其高的邊界達到ΔPV的值。
為了達成移動NROM陣列100低的Vt分布曲線的目的，根據(jù)圖4中的步驟得到的臨界電壓偏移量ΔPV計算出一抹除電壓，在NROM陣列被程序化后，對NROM陣列100中未程序化的NROM元件施加該抹除電壓，以進一步減少NROM陣列100中未程序化NROM元件的臨界電壓，如圖所示，高Vt分布曲線120的低邊界和低的Vt分布曲線510的高邊界之間的讀取邊限520遠大于高的Vt分布曲線120的低邊界和低的Vt分布曲線140的高邊界之間的讀取邊限160，如此即改善了NROM陣列100程序化狀態(tài)和抹除狀態(tài)之間的讀取邊限。
整體而言，本發(fā)明提出一種防止NROM陣列因老化效應(yīng)導(dǎo)致讀取邊限縮小的系統(tǒng)及示范方法，該系統(tǒng)包括一NROM陣列100以及一超循環(huán)NROM元件210。超循環(huán)NROM元件210耦合至NROM陣列100，使得超循環(huán)NROM元件210和NROM陣列100具有相同的循環(huán)次數(shù)，當在NROM陣列100中的NROM元件被抹除時，超循環(huán)NROM元件210的兩個位也被抹除，當超循環(huán)NROM元件210的兩個位和NROM陣列100都被抹除后，超循環(huán)NROM元件210的右側(cè)位被程序化，從超循環(huán)NROM元件210得到一臨界電壓差ΔLVt，接著，根據(jù)超循環(huán)NROM元件210的臨界電壓差ΔLVt得到一循環(huán)次數(shù)，由于超循環(huán)NROM元件210和NROM陣列100具有相同的循環(huán)次數(shù)，因此根據(jù)所得的循環(huán)次數(shù)可得到NROM陣列100的臨界電壓偏移量ΔPV，最后，根據(jù)NROM陣列100的臨界電壓偏移量ΔPV計算得到一抹除電壓，當NROM陣列100再次被程序化時，即對NROM陣列中未程序化的NROM元件進行施加該計算所得的抹除電壓于NROM陣列100中未程序化NROM元件的抹除程序。
本發(fā)明的有益效果在于，可以防止氮化物只讀存儲器(NROM)陣列因老化效應(yīng)產(chǎn)生的存儲器陣列讀取邊限縮小問題。
以上實施例僅用于說明本發(fā)明的實施過程，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)，其特征在于，包括一存儲器陣列，具有多個存儲元件以及一超循環(huán)存儲元件，具有一第一位和一第二位，所述的超循環(huán)存儲元件耦合至所述的存儲器陣列，使得所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位和所述的第二位在所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件被抹除時也被抹除。
2.如權(quán)利要求1所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件為一氮化物只讀存儲器。
3.如權(quán)利要求1所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)，其特征在于，所述的存儲器陣列為一氮化物只讀存儲器陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件與所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件相同。
5.如權(quán)利要求1所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位和所述的第二位在所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件被抹除時，同時被抹除。
6.一種防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的存儲器陣列耦合至一超循環(huán)存儲元件，使得所述的超循環(huán)存儲元件中一第一位及一第二位在所述的存儲器陣列中的存儲元件被抹除時也被抹除，所述的方法包括在所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件被抹除時也抹除所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位及第二位；量測所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位產(chǎn)生一第一電流；程序化所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第二位；量測所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位產(chǎn)生一第二電流；取得所述的超循環(huán)存儲元件對應(yīng)于所述的第一電流的一第一臨界電壓；取得所述的超循環(huán)存儲元件對應(yīng)于所述的第二電流的一第二臨界電壓；取得所述的第一臨界電壓與所述的第二臨界電壓之間的一臨界電壓差；根據(jù)所述的超循環(huán)存儲元件的所述的臨界電壓差得到一循環(huán)次數(shù)；根據(jù)所述的存儲器陣列的所述的循環(huán)次數(shù)得到一臨界電壓偏移量；根據(jù)所述的存儲器陣列的所述的臨界電壓偏移量計算產(chǎn)生一抹除電壓；以及抹除所述的存儲器陣列中未程序化的所述的存儲元件，將所述的存儲器陣列中未程序化的所述的存儲元件的臨界電壓減少到已程序化后的所述的存儲器陣列相同的臨界電壓偏移量。
7.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的得到所述的循環(huán)次數(shù)的步驟是從一表示所述的超循環(huán)存儲元件的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓差之間的關(guān)系圖表中取得所述的循環(huán)次數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的圖表是顯示所述的超循環(huán)存儲元件在抹除狀態(tài)的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓差之間的關(guān)系。
9.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的得到所述的臨界電壓偏移量的步驟是從一表示所述的存儲器陣列的循環(huán)次數(shù)和臨界電壓偏移量之間的關(guān)系圖表中取得所述的臨界電壓偏移量。
10.如權(quán)利要求9所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的圖表是顯示在不同的烘烤溫度和烘烤時間下循環(huán)次數(shù)和臨界電壓偏移量之間的關(guān)系。
11.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件為一氮化物只讀存儲器元件。
12.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的存儲器陣列為一氮化物只讀存儲器陣列。
13.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件與所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件相同。
14.如權(quán)利要求6所述的防止存儲器陣列讀取邊限縮小的方法，其特征在于，所述的超循環(huán)存儲元件的所述的第一位和所述的第二位在所述的存儲器陣列中的所述的存儲元件被抹除時，同時被抹除。
全文摘要
防止存儲器陣列讀取邊限縮小的系統(tǒng)與方法，包括一超循環(huán)氮化物只讀存儲器(NROM)元件耦合至一NROM陣列，使得當NROM陣列中的NROM元件被抹除時，該超循環(huán)NROM元件的兩個位也被抹除，隨后程序化該超循環(huán)NROM元件的右側(cè)位，以便從超循環(huán)NROM元件未程序化的左側(cè)位獲得該超循環(huán)NROM元件的臨界電壓差，接著根據(jù)超循環(huán)NROM元件的臨界電壓差得到一循環(huán)次數(shù)，再根據(jù)NROM陣列的循環(huán)次數(shù)得到一臨界電壓偏移量，最后根據(jù)NROM陣列的臨界電壓偏移量計算得出一抹除電壓，如果該NROM陣列再被程序化，可對NROM陣列中未程序化的NROM元件施加該抹除電壓以進一步減少臨界電壓。
文檔編號H01L21/8247GK1779856SQ20051009056
公開日2006年5月31日 申請日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者沈建元, 許獻文, 朱季齡 申請人:旺宏電子股份有限公司