[发明专利]存储器元件的增进擦除并且避免过度擦除的方法

说明书

本申请是申请号为“200410080625.X”，申请日为“2004年9月29日”，发明名称为“存储器元件的增进抹除并且避免过度抹除的方法及其结构”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种存储器元件，特别是涉及一种存储器元件的增进擦除并且避免过度擦除的方法及其结构。

背景技术

一般的半导体元件包括多个形成于基底上或是基底中的单一构件。此构件例如是一个存储器元件，其用来储存电子数据(Data)之用，其可以是通过电子处理器来执行计算机程序或是通过处理器来操作逻辑数据。一般来说，不需要通过周边电源供应即可储存电子数据的存储器元件称为非易失性存储器(Non-Volatile Memory)元件。只读存储器(Read-Only Memory)是一种常用于电子设备中的非易失性存储器，其中这些电子设备例如是具有微处理器的数字电子设备或是便携式电子元件，此便携式电子元件例如是手机。

一般来说，只读存储器元件是布局于数个存储器数组中。每一个存储器包括有一个晶体管，且此晶体管包括有并列于一条相交的位线与一条字符线之间的金属氧化半导体场效晶体管(MOSFET)。通过这些存储器晶体管，可以将数据的位值(Bit Value)或是编码经由个别存储器的物理性质或是电性质永久储存(直到刻意擦除)。一般来说，一个只读存储器的非易失(Non-Volatile)特性可使得储存于其中的数据其仅提供读取的用。

可程序化的非易失性只读存储器是非易失性存储器的一种特定形式，在这样存储器中，逻辑数据位不只可以读取，还可被写入(例如：程序化)存储器中。一般来说，多个存储器所组成的族群称为一个字符，多个字符所组成的族群称为一个页(Page)，多个页所组成的族群称为一个扇区，其中数据可以通过字符或是页来读取或是程序化(例如：写入)的动作，而整个扇区一般是用来进行擦除之用。

公知的三种非易失性存储器的形式为可擦除可程序化的只读存储器(Erasable Programmable ROMs，EPROMs)、可电除可程序化的只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROMs，EEPROMs)以及快闪(Flash)可电除可程序化的只读存储器，其中快闪(Flash)可电除可程序化的只读存储器又称为闪存，这些存储器都可以通过一种或是二种的方式来进行写入动作。第一种写入方式是通过沟道热电子(Channel Hot Electron，CHE)注入来达成，即通过注入电子来改变位于晶体管的浮置栅极的电压值。第二种写入的方式是应用一种Fowler-Nordheim(F-N)穿隧的场发射机制(Field Emission mechanism)。Fowler-Nordheim(F-N)穿隧为在高电场的作用下电子穿过能量势垒(Barrier)的过程。这个量子力学穿隧过程对于此薄层的能量势垒来说是相当重要的机制，而此能量势垒例如是存在于高度掺杂的半导体的金属半导体接面(Juction)或是氧化半导体接面中。F-N穿隧可以通过使用一个横跨此具有绝缘性质的能量势垒的电场，并且使得电子穿过其中而达成的。此外，上述存储器的擦除则可以利用F-N穿隧或是使其暴露在紫外光下达成的。可电除可程序化的只读存储器EPROMs则是可以利用沟道电子CHE进行写入，并利用紫外光进行擦除。可电除可程序化的只读存储器EEPROMs则是可以利用F-N穿隧来进行写入及擦除的动作。闪存则是可以利用沟道电子CHE进行写入，并利用F-N穿隧进行擦除。

公知一种具有浮置栅极的闪存元件(例如：具有浮置栅极EEPROM)包括有一晶体管，且其具有特定的可程序化的阈值电压值(Threshold Voltage，Vt)。晶体管的阈值电压值可以沿着最大阈值电压极限值与最低阈值电压极限值之间的模拟量表进行设定或是程序化，而达到所欲设定的数值，其中最大阈值电压极限值与最低阈值电压极限值是由所设计的晶体管参数来决定。一般来说，晶体管包括一个位于半导体基底上的堆叠式栅极结构，此堆叠式栅极结构包括位于基底上，且厚度相对较薄的穿隧氧化层(例如：氧化硅)。此外，此堆叠式栅极结构还包括有位于穿隧氧化层上、材质为经掺杂的多晶硅的浮置栅极，以及位于浮置栅极上的多晶硅间介电层(Interpoly Dielectric)。最后，还有位于多晶硅间介电层上、材质为经掺杂的多晶硅的控制栅极。另外，此晶体管还包括有源极区与漏极区，其与堆叠式栅极结构的侧壁自行对准(Self-Aligned)的。