[发明专利]非易失性存储器件的操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，更具体而言，涉及一种利用电阻节点的非易失性存储器件的操作方法。

背景技术

非易失性存储器件，例如相变存储器(PRAM)或电阻存储器(RRAM)，利用电阻节点的可变电阻操作。由于管理大量数据的半导体产品近来已经增大容量，所以非易失性存储器件的集成度或操作位的数量需要提高。因此，需要能以多位模式操作的非易失性存储器件。

同时，随着非易失性存储器的容量增大，非易失性存储器具有较高的操作速度。换言之，要求快速的数据处理以管理大量数据。因此，需要提高非易失性存储器件的操作速度，例如闪存中的块擦除或闪擦除。

此外，由于非易失性存储器的集成度提高，已经尝试降低操作电流。然而，利用电阻节点的非易失性存储器件需要较高操作电流。操作电流的降低会影响电阻节点的可变电阻。因此，常规非易失性存储器件在降低操作电流方面受到限制。

例如，相变存储器件利用根据相变电阻元件的晶体状态改变的电阻变化存储数据。然而，为了改变相变存储器件的晶体状态，要求高电流密度，因此，提高了操作电流。操作电流的这种提高产生短沟道效应，其会阻碍相变存储器集成度的提高。因此，相变电阻元件中晶体状态改变的区域需要减少，从而以低操作电流获得高电流密度。

发明内容

本发明提供一种以多位模式操作非易失性存储器件的方法，其中该非易失性存储器件可以以低操作电流操作且可以高度集成。

根据本发明的一个方面，提供一种非易失性存储器件的操作方法，该非易失性存储器件包括：半导体基板；第一和第二电阻层，形成在该半导体基板表面附近，其每个储存可变电阻状态；第一掩埋电极，形成在该第一电阻层之下在该半导体基板中，且连接到该第一电阻层；第二掩埋电极，形成在该第二电阻层之下在该半导体基板中，且连接到该第二电阻层；栅电极，形成在该半导体基板上且延伸跨过该第一和第二电阻层；以及栅极绝缘层，形成在该半导体基板和该栅电极之间，其中该第一掩埋电极用作第一位线，该第二掩埋电极用作第二位线，该栅电极用作字线，该方法包括：编程2位数据到该第一和第二电阻层；以及读取编程在该第一和第二电阻层中的所述2位数据。

所述编程2位数据可包括在两种状态之间改变该第一和第二电阻层每个的电阻。

所述编程2位数据可通过测量由于该第一电阻层和该第二电阻层的电阻值的变化引起的该第一位线和该第二位线之间的电流变化来进行。

所述读取2位数据可包括形成深沟道以连接掩埋电极之一和相邻电阻层之一，并顺序测量该第一位线和该第二位线之间的双向电流。

该方法还可包括同时擦除存储在该第一电阻层和该第二电阻层中的数据。

根据本发明的另一方面，提供一种非易失性存储器件的操作方法，该非易失性存储器件包括：半导体基板；多个电阻层，形成在该半导体基板的表面附近，其每个储存可变电阻状态；多个掩埋电极，形成在该电阻层之下在该半导体基板中，且分别连接该电阻层；栅电极，延伸跨过该电阻层；以及栅极绝缘层，在该半导体基板和该栅电极之间，其中该掩埋电极用作多个位线，该栅电极用作字线，该方法包括：编程2位数据到相邻的两个电阻层；以及读取编程在该相邻的电阻层中的该2位数据。

附图说明

通过参照附图详细描述其示范性实施例，本发明上述及其他特点和优点将变得更明显，附图中：

图1是根据本发明一实施例的非易失性存储器件的透视图；

图2是根据本发明一实施例的图1的非易失性存储器件沿线III-III′所截的剖面图；

图3是示出根据本发明一实施例的非易失性存储器件的电阻层的电压-电流特性的曲线图；

图4和5是用于说明根据本发明一实施例的图1的非易失性存储器件的编程操作的剖面图；

图6和7是用于说明根据本发明一实施例的图1的非易失性存储器件的读取操作的剖面图；

图8是用于说明根据本发明另一实施例的图1的非易失性存储器件的读取操作的剖面图；

图9是用于说明根据本发明一实施例的图1的非易失性存储器件的擦除操作的剖面图；以及

图10是示出图8所示的图1的非易失性存储器件的读取操作的模拟结果的曲线图。

具体实施方式