存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法
【專利摘要】在本發(fā)明提供的存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法中，通過增加控制柵的長度使其與浮柵的長度相等并通過有源區(qū)控制擦除操作，在增加所述控制柵與浮柵之間的耦合系數(shù)的同時(shí)，使得字線與半導(dǎo)體襯底之間的柵氧化層得以減薄，從而提高了所述電可擦除可編程只讀存儲器的性能。
【專利說明】存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著存儲技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的存儲器，如隨機(jī)存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)和閃存(Flash)等。其中，電可擦除可編程只讀存儲器是一種斷電后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失的存儲器，可在電腦或者專用設(shè)備上擦除已有信息，重新編程，即插即用。
[0003]請參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的用于電可擦除可編程只讀存儲器的存儲器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的用于電可擦除可編程只讀存儲器的存儲器單元100包括半導(dǎo)體襯底101、字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104，所述字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104均位于所述半導(dǎo)體襯底101的上面，所述字線102位于源區(qū)103和漏區(qū)104之間，所述字線102與源區(qū)103和漏區(qū)104之間均設(shè)置有一控制柵105和一浮柵106，所述控制柵105位于所述浮柵106的上方，控制柵105的長度LI小于浮柵105的長度L2，所述字線102與所述半導(dǎo)體襯底101之間設(shè)置有柵氧化層107，所述字線102的兩側(cè)均設(shè)置有隧穿氧化層(圖中未示出)用以與浮柵106隔離，其中，所述隧穿氧化層的厚度一般為120埃，所述柵氧化層107的厚度一般為110埃。
[0004]電可擦除可編程只讀存儲器通過對控制柵105、字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104施加不同的工作電壓，以實(shí)現(xiàn)對存儲器單元100的讀取、編程和擦除操作。進(jìn)行讀取操作時(shí)，選中的存儲器單元100的控制柵105、字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104上施加的電壓分別為0V、3V、0V和IV，未選中的存儲器單元100的控制柵105上所施加的電壓為0V。進(jìn)行擦除時(shí)，選中的存儲器單元100的控制柵105、字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104上施加的電壓分別為-7V、8.5V、0V和0V，未選中的存儲器單元100的控制柵105上所施加的電壓為-7V或者OV0進(jìn)行編程時(shí)，選中的存儲器單元100的控制柵105、字線102、源區(qū)103和漏區(qū)104上施加的電壓分別為8V、1.5V、5.5V和Vdp，Vdp為固定電流的編程電壓，未選中的存儲器單元100的控制柵105上所施加的電壓為8V或者0V。
[0005]在現(xiàn)有的電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法中，擦除操作是通過字線102進(jìn)行的，在擦除過程中字線102上施加8.5V的高電壓，源區(qū)103和漏區(qū)104上均施加OV的低電壓，浮柵106中的電子被拉到字線102 (圖中虛線箭頭所示方向)，由此所述存儲器單元100中的信息得以擦除。
[0006]然而，使用過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的存儲器單元100在讀取、編程和擦除操作時(shí)性能都比較差。
[0007]因此，如何解決現(xiàn)有的電可擦除可編程只讀存儲器性能差的問題成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法，以解決現(xiàn)有的電可擦除可編程只讀存儲器性能差的問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種存儲器單元，所述存儲器單元包括:半導(dǎo)體襯底、字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)；
[0010]所述字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)均位于所述半導(dǎo)體襯底的上面，所述字線位于所述第一有源區(qū)和第二有源區(qū)之間；
[0011]所述字線與所述第一有源區(qū)之間設(shè)置有第一控制柵和第一浮柵，所述第一控制柵位于所述第一浮柵的上方；
[0012]所述字線與所述第二有源區(qū)之間設(shè)置有第二控制柵和第二浮柵，所述第二控制柵位于所述第二浮柵的上方；
[0013]其中，所述第一控制柵、第二控制柵、第一浮柵和第二浮柵的長度均相等。
[0014]可選的，在所述的存儲器單元中，所述第一控制柵、第二控制柵、第一浮柵和第二浮柵的長度均為0.1微米。
[0015]可選的，在所述的存儲器單元中，所述字線與所述半導(dǎo)體襯底之間設(shè)置有柵氧化層，所述柵氧化層的厚度在30埃以下。
[0016]可選的，在所述的存儲器單元中，所述存儲器單元通過在所述第一有源區(qū)或第二有源區(qū)上加高電壓擦除電荷。
[0017]可選的，在所述的存儲器單元中，所述第一有源區(qū)為源區(qū)，所述第二有源區(qū)為漏極；或
[0018]所述第一有源區(qū)為漏區(qū)，所述第二有源區(qū)為源區(qū)。
[0019]本發(fā)明還提供了一種電可擦除可編程只讀存儲器，所述電可擦除可編程只讀存儲器包括如上所述的存儲單元。
[0020]本發(fā)明還提供了一種電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法包括:通過對如上所述的存儲器單元的第一控制柵、第二控制柵、字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)分別施加第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓以實(shí)現(xiàn)擦除操作；
[0021 ] 其中，所述第四電壓和/或第五電壓為高電壓。
[0022]可選的，在所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法中，所述高電壓的電壓范圍在為7V到9V之間。
[0023]可選的，在所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法中，所述第一電壓和第二電壓的電壓范圍均在-7V到-6V之間，所述第三電壓的電壓范圍在OV以下。
[0024]可選的，在所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法中，所述第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓分別是-6.5V、-6.5V、-2V、5.5V和5.5V。
[0025]在本發(fā)明提供的存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法中，通過增加所述控制柵的長度使其與浮柵的長度相等并通過有源區(qū)控制擦除操作，在增加所述控制柵與浮柵之間的耦合系數(shù)的同時(shí)，使得所述字線與半導(dǎo)體襯底之間的柵氧化層得以減薄，從而提高了所述電可擦除可編程只讀存儲器的性能。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的用于電可擦除可編程只讀存儲器的存儲器單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的存儲器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0029]請參考圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例的存儲器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的存儲器單元200包括:半導(dǎo)體襯底201、字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204 ;所述字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204均位于所述半導(dǎo)體襯底201的上面，所述字線202位于所述第一有源區(qū)201和第二有源區(qū)202之間；所述字線202與所述第一有源區(qū)203之間設(shè)置有第一控制柵205a和第一浮柵206a，所述第一控制柵205a位于所述第一浮柵206a的上方；所述字線202與所述第二有源區(qū)204之間設(shè)置有第二控制柵205b和第二浮柵206b，所述第二控制柵205a位于所述第二浮柵206b的上方；其中，所述第一控制柵205a、第二控制柵205b、第一浮柵206a和第二浮柵206b的長度均相等。
[0030]具體的，所述字線202與所述第一有源區(qū)203之間形成第一存儲單元210，所述第一存儲單元210包括第一控制柵205a和第一浮柵206a。所述字線202與所述第二有源區(qū)204之間形成第二存儲單元220，所述第二存儲單元220包括第二控制柵205b和第二浮柵206b。所述第一控制柵205a和第一浮柵206a之間、第二控制柵205b和第二浮柵206b之間、所述字線202與第一控制柵205a和第二控制柵205b之間均設(shè)置有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層采用絕緣材料，例如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、含碳硅氧化物的一種或任意幾種組合而成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述層間介質(zhì)層的厚度范圍為60埃到350埃之間。
[0031 ] 其中，所述第一控制柵205a和第二控制柵205b的長度dl與所述第一浮柵206a和第二浮柵206b的長度d2相等，長度范圍均在0.08微米到0.12微米之間。優(yōu)選的，所述第一控制柵205a、第二控制柵205b、第一浮柵206a和第二浮柵206b的長度均為0.09微米、
0.1微米或0.11微米。
[0032]所述字線202、第一浮柵206a和第二浮柵206b與所述半導(dǎo)體襯底201之間均設(shè)置有柵氧化層。其中，所述字線202與所述半導(dǎo)體襯底201之間的柵氧化層207的厚度范圍在10埃到50埃之間。優(yōu)選的，所述字線202與所述半導(dǎo)體襯底201之間的柵氧化層207的厚度為10埃、20埃、30?；?0埃。所述第一浮柵206a和第二浮柵206b與所述半導(dǎo)體襯底201之間的柵氧化層的厚度范圍在80埃到200埃之間。優(yōu)選的，所述第一浮柵206a和第二浮柵206b與所述半導(dǎo)體襯底201之間的柵氧化層的厚度為100埃、120埃、140埃、160?；?80埃。
[0033]所述第一浮柵206a、第二浮柵206b與所述字線202之間均設(shè)置有隧穿氧化層(圖中未示出)，所述隧穿氧化層為氧化硅、氮化硅或兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述隧穿氧化層的厚度范圍在80埃到200埃之間。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一有源區(qū)203為源區(qū)、所述第二有源區(qū)204為漏極，或者所述第一有源區(qū)203為漏區(qū)、所述第二有源區(qū)204為源區(qū)。
[0035]所述存儲器單元200包括兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲單元，第一存儲單元210和第二存儲單元220共享字線202，通過對第一控制柵205a、第二控制柵205b、字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204分別施加不同的工作電壓，可以完成對第一存儲單元210和第二存儲單元220的讀取、編程和擦除操作。
[0036]所述存儲器單元200工作時(shí)，所述第一存儲單元210和第二存儲單元220分別通過在所述第一有源區(qū)203和/或所述第二有源區(qū)204加高電壓擦除電荷。在擦除過程中第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204均為高電壓，字線202則為OV以下的低電壓。如圖2所示，第一浮柵206a或第二浮柵206b中的電子被拉到第一有源區(qū)203或第二有源區(qū)204 (圖中虛線箭頭所示方向)，由此所述存儲器單元200中的信息得以擦除。
[0037]可見，擦除操作不是通過在所述字線202上加高電壓，而是通過在所述第一有源區(qū)203和/或所述第二有源區(qū)204加高電壓實(shí)現(xiàn)的，因此所述字線202與所述半導(dǎo)體襯底201之間的柵氧化層207的厚度可以在保持電學(xué)隔離性能的基礎(chǔ)上得到大大地減薄。所述柵氧化層207的厚度由現(xiàn)有的100埃以上降至50埃以下，柵氧化層207的厚度降低使得所述字線202對溝道的控制得到加強(qiáng)，從而減小了漏電流，而且，進(jìn)行讀取操作時(shí)所述字線202上的工作電壓能夠降低。
[0038]而且，由于所述第一控制柵205a、第二控制柵205b的長度增加至與所述第一浮柵206a和第二浮柵206b的長度相等，提高了控制柵和浮柵之間的耦合系數(shù)，更加利于所述存儲器單元200進(jìn)行讀取、編程和擦除操作。
[0039]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種電可擦除可編程只讀存儲器，所述電可擦除可編程只讀存儲器包括如上所述的存儲單元200。
[0040]另外，本發(fā)明還提供了一種電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法包括:通過存儲器單元200的第一控制柵205a、第二控制柵205b、字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204分別施加第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓以實(shí)現(xiàn)擦除操作；其中，所述第四電壓和/或第五電壓為高電壓。
[0041]具體的，若是對所述存儲器單元200的第一存儲單元210進(jìn)行擦除操作，第一有源區(qū)203上施加的第四電壓為高電壓，所述高電壓的范圍在7V到9V之間，此時(shí)第二有源區(qū)204上施加的第五電壓可以是高電壓或低電壓，所述第一電壓和第二電壓的電壓范圍均在-7V到-6V之間，所述第三電壓的電壓范圍在OV以下。若是對所述存儲器單元200的第二存儲單元220進(jìn)行擦除操作，第二有源區(qū)204上施加的第五電壓為高電壓，所述高電壓的范圍在7V到9V之間，此時(shí)第一有源區(qū)203上施加的第四電壓可以是高電壓或低電壓，所述第一電壓和第二電壓的電壓范圍均在-7V到-6V之間，所述第三電壓的電壓范圍在OV以下。若第四電壓和第五電壓均為高電壓，則所述第一存儲單元210和第二存儲單元220同時(shí)執(zhí)行擦除操作。
[0042]優(yōu)選的，所述第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓分別為-6.5V、-6.5V、-2V、5.5V 和 5.5V。
[0043]所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法還包括:通過對存儲器單元200的第一控制柵205a、第二控制柵205b、字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204分別施加第六電壓、第七電壓、第八電壓、第九電壓和第十電壓以實(shí)現(xiàn)讀取操作。[0044]所述第六電壓的電壓范圍在-0.5V到0.5V之間，所述第七電壓的電壓范圍在2.5V到3.5V，所述第八電壓的電壓范圍在4V到5V之間，第九電壓的電壓范圍在-0.5V到0.5V之間，所述第十電壓的電壓范圍在0.5V到1.5V之間。
[0045]優(yōu)選的，所述第六電壓、第七電壓、第八電壓、第九電壓和第十電壓分別為0V、3V、4.5V、0V 和 08V。
[0046]所述電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法還包括:通過對存儲器單元200的第一控制柵205a、第二控制柵205b、字線202、第一有源區(qū)203和第二有源區(qū)204分別施加第十一電壓、第十二電壓、第十三電壓、第十四電壓和第十五電壓以實(shí)現(xiàn)編程操作。
[0047]所述第十一電壓的電壓范圍在7.5V到8.5V之間，所述第十二電壓的電壓范圍在
4.5V到5.5V之間，第十三電壓的電壓范圍在IV到2V之間，第十四電壓的電壓范圍在5V到6V之間,第十五電壓為Vdp,其中，所述Vdp為固定電流的編程電壓,所述Vdp的電壓范圍一般在0.2V到0.6V之間。
[0048]優(yōu)選的，所述第十一電壓、第十二電壓、第十三電壓、第十四電壓和第十五電壓分別為 8V、5V、1.5V、5.5V 和 Vdp。
[0049]綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的存儲器單元、電可擦除可編程只讀存儲器及其控制方法中，通過增加所述控制柵的長度使其與浮柵的長度相等以提高所述控制柵與浮柵之間的耦合系數(shù)，并通過有源區(qū)進(jìn)行擦除操作，使得所述字線與半導(dǎo)體襯底之間的柵氧化層得以減薄，進(jìn)一步提高了所述電可擦除可編程只讀存儲器的性能。
[0050]上述描述僅是對本 發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種存儲器單元，其特征在于，包括:半導(dǎo)體襯底、字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)； 所述字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)均位于所述半導(dǎo)體襯底的上面，所述字線位于所述第一有源區(qū)和第二有源區(qū)之間； 所述字線與所述第一有源區(qū)之間設(shè)置有第一控制柵和第一浮柵，所述第一控制柵位于所述第一浮柵的上方； 所述字線與所述第二有源區(qū)之間設(shè)置有第二控制柵和第二浮柵，所述第二控制柵位于所述第二浮柵的上方； 其中，所述第一控制柵、第二控制柵、第一浮柵和第二浮柵的長度均相等。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其特征在于，所述第一控制柵、第二控制柵、第一浮柵和第二浮柵的長度均為0.1微米。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其特征在于，所述字線與所述半導(dǎo)體襯底之間設(shè)置有柵氧化層，所述柵氧化層的厚度在30埃以下。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其特征在于，所述存儲器單元通過在所述第一有源區(qū)或第二有源區(qū)上加高電壓擦除電荷。
5.如權(quán)利要求4所述的存儲器單元，其特征在于，所述第一有源區(qū)為源區(qū)，所述第二有源區(qū)為漏極；或 所述第一有源區(qū)為漏區(qū)，所述第二有源區(qū)為源區(qū)。
6.一種電可擦除可編程只讀存儲器，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的存儲器單元。
7.—種電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，其特征在于，包括:通過對如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的存儲器單元的第一控制柵、第二控制柵、字線、第一有源區(qū)和第二有源區(qū)分別施加第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓以實(shí)現(xiàn)擦除操作； 其中，所述第四電壓和/或第五電壓為高電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，其特征在于，所述高電壓的電壓范圍在為7V到9V之間。
9.如權(quán)利要求8所述的電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，其特征在于，所述第一電壓和第二電壓的電壓范圍均在-7V到-6V之間，所述第三電壓的電壓范圍在OV以下。
10.如權(quán)利要求7所述的電可擦除可編程只讀存儲器的控制方法，其特征在于，所述第一電壓、第二電壓、第三電壓、第四電壓和第五電壓分別是_6.5V、_6.5V、_2V、5.5V和5.5V。
【文檔編號】H01L27/115GK103886905SQ201410098682
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】顧靖 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司