專利名稱：納米晶體器件編程/擦除的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高納米晶體器件耐用性的編程/擦除的方法。
背景技術(shù)
目前存儲器技術(shù)正向提高集成度以及縮小元件尺寸的方向發(fā)展，用戶使用存儲 器時，經(jīng)常要對存儲器進(jìn)行保存和刪除信息并更新資料，因此，就涉及到存儲器的編程 (Program)和擦除(Erase)問題。除要求存儲器具有高存儲能力，低功耗及高可靠性外，對 存儲器的耐久性(Endurance)也提出了高要求，所述耐久性即存儲器可以經(jīng)受編程/擦除 循環(huán)(P/E cycling)的總次數(shù)。例如，閃存一般要求耐久性在1萬次到10萬次以上，有些 特殊應(yīng)用(如智能卡，微控制器)甚至要求高于100萬次的耐久性。
通常，存儲器都是由晶體單元組織成的，請參閱圖1，圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的納米 晶體(Nanocrystal)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述納米晶體包括襯底11、設(shè)置于所述襯底11的漏極 12、源極13、隧穿氧化層(Tunneling Oxide) 14、柵極18以及設(shè)置與所述柵極18和所述隧 穿氧化層14之間的多晶硅(Polysilicon)層17、高溫氧化物(High Temperature Oxide, HT0)層16、電荷捕獲層15。優(yōu)選的，所述電荷捕獲層15是氮化硅內(nèi)嵌納米硅晶體(Si-NCs) 層。
當(dāng)對所述納米晶體進(jìn)行編程時，在所述柵極18上施加偏壓Vgp、所述漏極12上施 加偏壓Vdp、所述源極13上施加偏壓Vsp、所述襯底11上施加偏壓Vsp。在偏壓作用下，即 會產(chǎn)生大的溝道電流，且所述漏極12或者所述源極13端被高溝道電場所加速而產(chǎn)生熱電 子，其動能足可克服所述隧穿氧化層14的能量阻礙，再加上所述柵極18上施加的偏壓，使 得熱電子從所述漏極12或者所述源極13端注入所述電荷捕獲層15中，從而在接近所述漏 極12或者所述源極13端上方的電荷捕獲層15中局部性地存儲。
當(dāng)對所述納米晶體進(jìn)行擦除時，在所述柵極18上施加偏壓Vge、所述漏極12上施 加偏壓Vde、所述源極13上施加偏壓Vse、所述襯底11上施加偏壓Vse。在偏壓作用下，所 述襯底11與所述柵極18之間形成電壓差，從而建立一個大的電場，并可以利用負(fù)柵極電壓 F-N隧穿效應(yīng)使電子從所述電荷捕獲層15中拉出至溝道中。
請參閱圖2，圖2是現(xiàn)有技術(shù)的納米晶體的編程控制電壓和擦除控制電壓的示意 圖。由圖可見，在一個編程或者擦除周期內(nèi)，所述編程控制電壓或者擦除控制電壓保持不變 (mono pulse)，即在編程或者擦除開始的時間時，會產(chǎn)生較大的瞬間溝道電場。當(dāng)對所述納 米晶體的編程/擦除循環(huán)次數(shù)增加時，所述納米晶體的編程閾值電壓(Vtp)和擦除閾值電 壓(Vte)快速升高，如圖3所示，所述納米晶體的耐用性較差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高耐用性的納米晶體器件編程/擦除的方法。
一種納米晶體器件編程/擦除的方法，所述納米晶體器件的編程控制電壓或者擦 除控制電壓幅值漸變升高。
本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電 壓幅值呈階梯狀漸變升高。
本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電 壓幅值線性漸變升高。
本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述納米晶體器件為納米晶體存儲器。
本發(fā)明優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述納米晶體為半導(dǎo)體或金屬納米晶。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法將納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電 壓漸變升高，從而使得施加在所述納米晶體的溝道電場漸變升高，當(dāng)對所述納米晶體的編 程/擦除循環(huán)次數(shù)增加時，所述納米晶體的編程閾值電壓和擦除閾值電壓保持穩(wěn)定，從而 提高了所述納米晶體的耐用性。


圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的納米晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的納米晶體的編程控制電壓和擦除控制電壓的示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的納米晶體的編程閾值電壓和擦除閾值電壓隨編程/擦除循環(huán)次 數(shù)的變化趨勢圖。
圖4是本發(fā)明的納米晶體的編程控制電壓和擦除控制電壓的示意圖。
圖5是本發(fā)明的納米晶體的編程閾值電壓和擦除閾值電壓隨編程/擦除循環(huán)次數(shù) 的變化趨勢圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電壓漸變升高。請參閱圖4， 圖4是本發(fā)明的納米晶體的編程控制電壓和擦除控制電壓的示意圖。所述納米晶體器件的 編程控制電壓或者擦除控制電壓呈階梯狀漸變升高。當(dāng)對所述納米晶體進(jìn)行編程時，在所 述柵極18上施加偏壓Vgp、所述漏極12上施加偏壓Vdp、所述源極13上施加偏壓Vsp、所述 襯底11上施加偏壓Vsp。通常，所述襯底偏壓Vsp為0，所述源極13偏壓Vsp或者所述漏 極12偏壓Vdp中的一個為0，因此，所述柵極18與所述源極13或者所述柵極18與所述漏 極12之間形成編程控制電壓，所述編程控制電壓呈階梯狀漸變升高，如圖所示。在所述偏 壓作用下，編程開始一段時間內(nèi)，所述源極13端產(chǎn)生較小的溝道電場，電子在所述較小的 溝道電場下加速，然后，所述偏壓作用階段性逐步增大，所述源極13端產(chǎn)生的溝道電場也 階段性逐步增大，最終使得熱電子從所述漏極12或者所述源極13端注入所述電荷捕獲層 15中，從而在接近所述漏極12或者所述源極13端上方的電荷捕獲層15中局部性地存儲。
當(dāng)對所述納米晶體進(jìn)行擦除時，在所述柵極18上施加偏壓Vge、所述漏極12上施 加偏壓Vde、所述源極13上施加偏壓Vse、所述襯底11上施加偏壓Vse。通常，所述襯底偏 壓Vsp、所述源極13偏壓Vsp、所述漏極12偏壓Vdp為0，因此，所述柵極18與所述襯底11 之間形成擦除控制電壓，所述擦除控制電壓呈階梯狀漸變升高。在所述擦除控制電壓作用 下，所述襯底11與所述柵極18之間逐步形成較大的電壓差，從而逐步建立一個大的電場，并可以利用負(fù)柵極電壓F-N隧穿效應(yīng)使電子從所述電荷捕獲層15中拉出至溝道中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法將納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電 壓漸變升高，即在一個編程或者擦除周期內(nèi)，所述編程控制電壓或者擦除控制電壓分階段 逐步升高(multiple stress)，從而降低了編程/擦除初期隧穿氧化層上的瞬態(tài)電場，同時 保持相當(dāng)?shù)拇鎯Υ翱?。?dāng)對所述納米晶體的編程/擦除循環(huán)次數(shù)增加時，所述納米晶體的 編程閾值電壓和擦除閾值電壓保持穩(wěn)定，如圖5所示，從而提高了所述納米晶體的耐用性。
在上述的納米晶體器件編程/擦除的方法中，所述納米晶體器件的編程控制電壓 或者擦除控制電壓呈階梯狀漸變升高，但并不限于上述實施方式所述，所述納米晶體器件 的編程控制電壓或者擦除控制電壓也可線性漸變升高。
本發(fā)明的納米晶體器件編程/擦除的方法也可以應(yīng)用在其他晶體器件的編程/擦 除過程中，并不限于上述實施方式所述。
本發(fā)明的納米晶體器件可以為閃存、智能卡，微控制器或者其他具有存儲功能的 晶體存儲器。
本發(fā)明的納米晶體可以為半導(dǎo)體或金屬納米晶。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng) 當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權(quán)利要求
1.一種納米晶體器件編程/擦除的方法，其特征在于，所述納米晶體器件的編程控制 電壓或者擦除控制電壓幅值漸變升高。
2.如權(quán)利要求1所述的納米晶體器件編程/擦除的方法，其特征在于，所述納米晶體器 件的編程控制電壓或者擦除控制電壓幅值呈階梯狀漸變升高。
3.如權(quán)利要求1所述的納米晶體器件編程/擦除的方法，其特征在于，所述納米晶體器 件的編程控制電壓或者擦除控制電壓幅值線性漸變升高。
4.如權(quán)利要求1到3中任意一項所述的納米晶體器件編程/擦除的方法，其特征在于， 所述納米晶體器件為納米晶體存儲器。
5.如權(quán)利要求1到3中任意一項所述的納米晶體器件編程/擦除的方法，其特征在于， 所述納米晶體為半導(dǎo)體或金屬納米晶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米晶體器件編程/擦除的方法，所述納米晶體器件的編程控制電壓或者擦除控制電壓幅值漸變升高。本發(fā)明的納米晶體器件編程/擦除的方法能夠提高納米晶體器件的耐用性。
文檔編號G11C16/34GK102034539SQ201010519468
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者孔蔚然, 張博, 曹子貴, 王永 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司