[发明专利]一种局部俘获型快闪存储器实现多值/多位存储的操作方法

权利要求书

1.一种局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是对4位比特的多值/多位存储单元的编程和擦除操作包括下面的步骤：

对于存储单元左右物理存储位存储相同的比特情况，按下面的步骤操作，首先将存储单元置于擦除状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布，则存储单元左右存储位同时实现“11”状态存储，即同时为擦除状态；若存储单元左右存储位同时实现“10”状态存储，即低位阈值电压编程状态，则将处于擦除状态的单元均匀地编程到低位阈值电压编程状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布；若存储单元左右存储位同时实现“01”状态存储，即次高位阈值电压编程状态，则将处于擦除状态的单元均匀编程到次高位阈值电压编程状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布；若存储单元左右存储位同时实现“00”状态存储，即最高位阈值电压编程状态，则将处于擦除状态的单元均匀编程到最高位阈值电压编程状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布；处于以上三种编程状态的存储单元进行擦除作时使用均匀的擦除操作方式。

2.根据权利要求1所述的局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是考虑存在过擦除现象，在均匀的擦除操作后进行均匀的编程操作。

3.一种局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是对4位比特的多值/多位存储单元的编程和擦除操作包括下面的步骤：

对于存储单元左右存储位存储不同的比特情况，按下面的步骤操作：先将存储单元置于擦除状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布；若存储单元左右存储位分别实现“00”和“01”状态存储，则将处于擦除状态的单元均匀编程到“00”编程状态，首先实现左边存储位“00”状态的存储，然后对右边存储位进行局部的擦除操作；考虑到可能存在过擦除现象，在局部的擦除操作后进行局部的编程操作，将阈值电压调整到预定的值，使其处于“01”状态；若存储单元左右存储位分别实现“00”和“10”状态存储，则将处于擦除状态的单元均匀编程到“00”编程状态，首先实现左边存储位“00”状态的存储，然后对右边存储位进行局部的擦除操作，考虑到可能存在过擦除现象，在局部的擦除操作后进行局部的编程操作，将阈值电压调整到预定的值，使其处于“10”状态；若存储单元左右存储位分别实现“00”和“11”状态存储，则将处于擦除状态的单元均匀编程到“00”编程状态，首先实现左边存储位“00”状态的存储，然后对右边存储位进行局部的擦除操作，考虑到可能存在过擦除现象，在局部的擦除操作后进行局部的编程操作，将阈值电压调整到预定的值，使其处于“11”状态；

对于存储单元左右物理位置存储其他比特的情况，操作方法相同，即首先判断左和右存储位谁是阈值电压高的存储状态，先将左右存储位均匀地编程到这个状态，然后根据另外一个存储位的状态，使用单边的局部擦除操作，将其编程到所需的比特位；考虑到可能存在过擦除现象，在局部的擦除操作后进行局部的编程操作，将阈值电压调整到预定的值；处于以上各种编程状态的存储单元使用均匀的擦除操作，并结合均匀的编程操作，使存储单元重新回到擦除状态，并保证存储单元的阈值电压沿着沟道均匀分布。

4.根据权利要求1或3所述的局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是所述的存储单元的均匀编程操作，可采用双边的碰撞电离产生衬底热电子注入(IIHE)的编程机制；即在源、漏极同时加一个4V～6V的正电压，栅极加一个6V～10V的正电压，衬底接地。

5.根据权利要求1或3所述的局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是所述的存储单元的均匀擦除操作，可使用双边的带-带遂穿的热空穴(BBHH)注入擦除机制。即在漏极和源极加一个4V～6V的正电压，栅极加一个-6V～-8V的负电压，源极和衬底接地。

6.根据权利要求1或3所述的局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是所述的存储单元的单边局部擦除操作，可使用单边的带-带遂穿的热空穴(BBHH)注入擦除机制。即在漏极加一个4V～6V的正电压，栅极加一个-6V～-8V的负电压，源极和衬底接地。

7.根据权利要求1或3所述的局部俘获型快闪存储器的多值/多位存储单元的操作方法，其特征是所述的存储单元局部编程操作，采用脉冲激发的衬底热电子注入(PASHEI)的编程方法实现；该编程方法分为前后两个连续的阶段；首先在第一阶段将器件的漏极接～-2V的负偏压，栅极接～0.2V的正偏压，衬底和源极接地；由于P型衬底和漏极之间的PN结处于正偏，则衬底和漏极之间产生大量的电子-空穴对；紧接着器件进入第二编程阶段：漏极的电压在最短的时间内变成2.5V～5V正偏压，栅极的正偏压也增加到4V～8V，衬底和源极依然接地；在第二编程阶段，衬底和漏极之间的PN结迅速地由正偏变成反偏，则在漏结形成了较宽的耗尽区；与此同时第一编程阶段在衬底收集的电子在电场作用下漂移到漏结的耗尽区并与晶格发生碰撞电离产生大量的电子-空穴对；一部分产生的电子获得足够的能量后越过Si/SiO₂的势垒注入到漏结上方的存储层中；PASHEI编程操作能使注入到存储层中的电子仅在漏结上方局部分布，使存储单元左或右存储位的阈值电压局部增大。