[发明专利]半导体器件及其操作方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月26日提交的申请号为10-2011-0038987的韩国专利申请的优先权，本申请通过引用包括该申请的全部内容。

技术领域

示例性实施例涉及一种半导体器件及其操作方法，更具体而言，涉及编程操作中的去俘获(detrap)方法。

背景技术

半导体器件包括用于存储数据的多个存储器单元。为了在存储器单元中存储数据，执行编程操作。在编程操作中，一些电子被俘获在特定的层中，且被俘获的电子能够恶化存储器单元的电特性。以下参考图1来描述这种电子俘获现象。

图1是示出常规编程操作的特征的存储器单元的截面图。

如图1所示，存储器单元包括顺序层叠在半导体衬底11之上的隧道绝缘层13、电荷俘获层14、电介质层15以及控制栅极16。结12形成在存储器单元两侧上的半导体衬底11中。结12形成在半导体衬底11内所形成的阱内，且隧道绝缘层13和阱彼此部分地重叠。电荷俘获层14也被称作浮置栅极。控制栅极16与字线WL耦接。隧道绝缘层13由氧化物层形成。电荷俘获层14和控制栅极16由导电层(例如多晶硅层)形成。电介质层15具有包括高电介质层(或氧化物层)、氮化物层以及氧化物层的层叠结构。

当编程许可电压(例如0V)被供给到阱和位线时，通过向字线WL供给编程电压来执行存储器单元的编程操作。当高编程电压被供给到字线WL时，阱中的一些电子通过Fowler-Nordheim(FN)隧穿经由隧道绝缘层13向电荷俘获层14移动。被编程的存储器单元根据电荷俘获层14中俘获的电子的量而具有不同的阈值电压。当特定的存储器单元的阈值电压达到目标电平时，所述存储器单元对应于被编程的单元。当存储器单元的阈值电压低于目标电平时，所述存储器单元对应于未编程的(或擦除的)单元。

通过向与存储器单元耦接的字线WL供给读取电压来执行存储器单元的读取操作。可以根据存储器单元的阈值电压高于还是低于读取电压来确定存储器单元的状态。

如上所述，通过存储器单元的阈值电压来确定存储器单元的数据，且通过在电荷俘获层14中俘获的电子数目(更具体来说，被编程的电子的数目)来确定存储器单元的阈值电压。

然而，在编程操作中，一些电子可能被俘获在隧道绝缘层13中而没有进入电荷俘获层14。存储器单元的阈值电压可以通过俘获在隧道绝缘层13中的电子而改变。具体而言，随着编程、擦除和读取操作被重复执行，隧道绝缘层13的电特性逐步恶化。因而，隧道绝缘层13中俘获的电子数目可以根据半导体器件的操作次数的增加而增加。

发明内容

根据示例性实施例，在编程操作中，编程电压和去俘获电压分别同时被供给到字线和阱，但是去俘获电压比编程电压供给更长的时间。因而，在隧道绝缘层中俘获的电子可以在编程操作中被去除。

根据本发明一个方面，提供一种半导体器件的操作方法，包括：通过将编程电压供给到存储器单元的控制栅极和将去俘获电压供给到在半导体衬底内形成的阱来对所述存储器单元进行编程；以及随后在对编程的存储器单元进行验证之前，通过将低于所述去俘获电压的电压供给到所述控制栅极并且还将所述去俘获电压供给到所述阱，来去除俘获在所述存储器单元的隧道绝缘层中的电子。

根据本发明另一方面的半导体器件的操作方法包括：通过将编程电压供给到选中的字线、将通过电压(pass voltage)供给到未选中的字线和将去俘获电压供给到阱来对选中的存储器单元进行编程，其中所述编程电压高于所述通过电压且所述通过电压高于所述去俘获电压；以及，随后在执行所述存储器单元的验证操作之前，将低于所述去俘获电压的电压供给到所述选中的字线和所述未选中的字线并且还将所述去俘获电压供给到所述阱。

根据本发明又一方面的半导体器件包括：包括多个存储块的存储器单元阵列；电压供给电路，被配置成将编程电压供给到选中的字线、将通过电压供给到未选中的字线以及将去俘获电压供给到阱，其中所述编程电压高于所述通过电压，所述通过电压高于所述去俘获电压；以及控制电路，被配置成控制所述电压供给电路使得所述编程电压、所述通过电压和所述去俘获电压在编程操作中被分别供给到选中的字线、未选中的字线和阱，以及随后在编程验证操作之前，将低于所述去俘获电压的电压供给到所述选中的字线和所述未选中的字线，并且还将所述去俘获电压供给到阱。

附图说明

图1是示出常规编程操作的特征的存储器单元的截面图；

图2是示出根据本发明的一种编程方法的半导体器件的框图；