[发明专利]单层多晶硅非易失性存储单元的操作方法

说明书

本发明公开了一种单层多晶硅非易失性存储单元的擦除操作方法，将一源极线电压V_SL施加到PMOS选择晶体管的P⁺源极掺杂区，其中V_SL＝0V，将字线电压V_WL施加到PMOS选择晶体管的选择栅极，其中V_WL＝0V，将位线电压V_BL施加到PMOS浮置栅极晶体管的P⁺漏极掺杂区，其中V_BL＝0V，对擦除栅极区施加擦除线电压V_EL，其中V_EL＝V_EE，V_EE是相对高于V_BL的正电压，对N型阱施加N型阱电压V_NW，其中V_NW0V，以擦除该单层多晶硅非易失性存储单元。

技术领域

本发明是有关于一种非易失性存储单元的操作方法。更具体地说，本发明是有关于一种自我限制(self-limiting)或逐位自动饱和(bit-by-bit self-saturated)的擦除方法，用来擦除一具有擦除栅极区域的单层多晶硅浮置栅极非易失性存储单元。

背景技术

半导体存储器组件，如非易失性存储器(NVM)，已广泛应用于各种电子组件，例如，移动电话、数字相机、个人数字助理、移动计算设备及其他应用中。

通常，NVM可分为多次可编程(MTP)存储器及单次可编程(OTP)存储器。MTP存储器可以进行多次读写。例如，EEPROM及闪存设计有相应的电路，以支持编程、擦除或读取等不同的操作。OTP存储器具有编程及读取功能，不需要用于擦除操作的电路。

已知，单层多晶硅NVM的设计可以减少额外的工艺成本。单层多晶硅NVM是以单一层的多晶硅构成电荷储存浮置栅极。由于单层多晶硅NVM与一般CMOS工艺兼容，因此常应用于嵌入式存储器领域、混合模式电路及微控制器(如系统单芯片，SOC)中的嵌入式非易失性存储器。

此外，已知通过热电子注入技术(也称为信道热电子或CHE编程)可实现存储器单元的编程，经由擦除栅极的FN隧穿可以擦除存储器单元。当浮置栅极储有电荷时，存储单元即处于被编程状态(programmed)。当电荷自浮置栅极释出时，存储单元即处于未编程(unprogrammed)或擦除状态。通过擦除操作，可以将电荷从浮置栅极移除。

现有技术中，单层多晶硅非易失性存储单元的问题之一在于过度擦除(over-erasure)，这可能会导致例如陷位(stuck bits)等硬错误(hard errors)，并可能导致写入失败。为了避免造成存储单元的过度擦除，通常使用较高压的软编程(soft-program mode)模式，但是，这样的作法却可能会导致飞逝位(fly bits)并使互扰问题(disturbance)更严重。

发明内容

本发明的主要目的在提供具有擦除栅极及较佳擦除效率的单层多晶非易失性存储器(NVM)。