[发明专利]非易失性存储器装置及其操作方法

说明书

技术领域

示例实施例涉及一种半导体装置。更具体地讲，示例实施例涉及一种能够利用电荷存储层存储数据的非易失性存储器装置和一种操作该非易失性存储器装置的方法。

背景技术

近年来，由于半导体产品趋向小型化，使得半导体产品中使用的非易失性存储器装置更加高度集成。因此，已引入具有三维结构的非易失性存储器装置来代替传统的平面结构。因此，半导体基底已由传统的体晶片型(bulkwafer type)结构变成各种三维结构。例如，在绝缘体上硅(SOI，silicon-on-insulator)基底中，半导体层可以设置在绝缘体(insulation body)上下。

然而，非易失性存储器装置可提高的集成度受到了限制。在传统的平面非易失性存储器装置和/或传统的三维非易失性存储器装置中，源漏区(sourceand drain region)仍然占据着大面积。具体地讲，即使在传统的具有NAND结构的非易失性存储器装置(在集成度方面是有利的)中，源漏区也占据着大面积，从而限制了集成度的提高。

发明内容

示例实施例提供了一种高度集成的非易失性存储器装置。

示例实施例还提供了一种操作该非易失性存储器装置的方法。

提供了一种包括半导体层的非易失性存储器装置的示例实施例。多个上控制栅电极布置在半导体层的上方。多个下控制栅电极布置在半导体层的下方，多个上控制栅电极和多个下控制栅电极交替地设置。多个上电荷存储层置于半导体层和上控制栅电极之间。多个下电荷存储层置于半导体层和下控制栅电极之间。

根据示例实施例，一种非易失性存储器装置还可包括电连接到半导体层的串擦除电极。

根据示例实施例，一种非易失性存储器装置还可包括串选择电极和源极选择电极，其中，串选择电极和源极选择电极形成在半导体层的上方或下方，并布置在多个上控制栅电极的两个外侧和多个下控制栅电极的两个外侧。

根据示例实施例，一种非易失性存储器装置还可包括源漏区，该源漏区限定在串选择电极和源极选择电极的两侧的半导体层中。源漏区可被限定在半导体层的在上控制栅电极的外侧和下控制栅电极的外侧的部分处。

另一示例实施例提供了一种包括按行布置的多层半导体层的非易失性存储器装置。多个上控制栅电极按列布置在多层半导体层的上方。多个下控制栅电极按列布置在多层半导体层的下方，并且多个上控制栅电极和多个下控制栅电极交替地设置。多个上电荷存储层置于多层半导体层的每层和上控制栅电极之间。多个下电荷存储层置于多层半导体层的每层和下控制栅电极之间。

又一示例实施例提供了一种操作非易失性存储器装置的方法。选择多个上控制栅电极或多个下控制栅电极中的一个，通过向从所选择的上控制栅电极或所选择的下控制栅电极施加编程电压，对在上电荷存储层或下电荷存储层中的在所选择的上控制栅电极或所选择的下控制栅电极下方的一个电荷存储层中的数据进行编程。选择多个上控制栅电极或多个下控制栅电极中的一个，通过向所选择的上控制栅电极或所选择的下控制栅电极施加读取电压，对在所选择的上控制栅电极或所选择的下控制栅电极下方的上电荷存储层或下电荷存储层的数据进行读取。

一种方法的示例实施例还可包括通过向电连接到半导体层的串擦除电极施加擦除电压，基本同时地擦除存储在上电荷存储层和下电荷存储层中的数据。

附图说明

通过参照附图来阅读详细的描述，示例实施例的上述和其它特征、方面及优点将变得更清楚，在附图中：

图1是示出了非易失性存储器装置的示例实施例的剖视图；

图2是示出了非易失性存储器装置的另一示例实施例的平面图；

图3是图1的非易失性存储器装置的示例实施例的局部放大剖视图；

图4是示出了通过仿真获得的电位的示例分布的剖视图，该图有助于解释非易失性存储器装置的示例实施例的编程操作；

图5和图7是示出了通过仿真获得的电位的示例分布的剖视图，这些图有助于解释非易失性存储器装置的示例实施例的读取操作；

图6和图8是示出了通过仿真获得的电流密度的示例分布的剖视图，这些图有助于解释非易失性存储器装置的示例实施例的读取操作；

图9是示出了通过仿真获得的电位的示例分布的剖视图，该图有助于解释非易失性存储器装置的示例实施例的擦除操作。

具体实施方式