专利名称：编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法及其操作方法
技术领域：
本发明是有关于一种非挥发性内存的制造与操作方法，且特别是有关于一种可以相同单一工艺同时形成编码型(code cell)及数据型(datacell)的内嵌式闪存结构的制造方法与对应此结构的操作方法。
如上所述，由于此两种类型的存储单元各职所司，且结构上有些微差异一、数据型内存(data flash)需要大容量，但单一位的读取速度慢，并且需要搭配页编程、页读取，以增加速度；二、编码型内存(codeflash)的容量要求不高，但对于单一位的读取速度较高。因此，两者因为读取速度与容量要求不同，故在传统浮置栅极结构及NROM结构的结构下，并无法同时制作。即，此两类存储单元是属于不同规格的。因此，以目前的技术要形成此种具有编码型与数据型两种存储单元，会因规格不同，而无法同时制造出数据型存储单元区域与编码型存储单元区域。为了形成此种具有编码型与数据型两种存储单元，目前便需要利用两种工艺来分别形成数据型存储单元区域与编码型存储单元区域。此外，因为目前编码型存储单元的操作方式，所以无法使用与数据型存储单元相同的工艺来同时制作出编码型的存储单元。
因此，公知的方法会使得在工艺的步骤变得复杂，而使成本增加。此外，由于需要两种工艺，工艺的整合若不好时，更会导致产品的合格率降低。
本发明的另一目的为提出一种编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法及其操作方法，其可以利用在信道的源极/漏极端储存电子，可作为双位存储单元的高容量数据型存储单元。此外，编码型存储单元利用对称型的双信道，将电子储存在位线的两端，可在相同读取电压下，大幅提高输出读取电流。
为了达到上述的目的，本发明提出一种编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法及其操作方法，其简述如下本发明提出一种编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法。首先提供一基底。接着，形成复数条位线于该基底上，并于该些位线上形成复数个隔离结构。电荷陷入层形成于该些隔离结构之间。复数条字符线形成于该些隔离结构与该电荷陷入层上，该些字符线与该些位线呈现交叉状态，以形成一闪存结构。最后，依实际需求，将闪存结构分割成数据型存储单元区域与编码型存储单元区域。
上述的隔离结构可以是埋入式氧化层。电荷陷入层可以例如由一三层绝缘层结构所构成。此三层绝缘层结构为一氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)结构。
本发明还提出一种编码型快闪存储单元的编程、擦除与读取方法。编码型存储单元具有第一位线与字符线，且第二与第三位线位于第一位线的两旁。当要编程编码型存储单元时，便施加一正高电压于第一位线，施加一正高电压于字符线，并且将第二与第三位线施加零偏压。当要擦除编码型存储单元时，便施加一正高电压于第一位线，施加一负高电压于字符线，并且将第二与第三位线浮置(floating)，不施加任何电压。当要读取编码型存储单元时，便施加第一读取电压于字符线，施加第二读取电压于第二与第三位线，并且将第一位线施加零偏压。
由上述的操作方法，每一编码型存储单元具有双信道结构。配合此操作方法，便可以使用单一工艺来同时制作出数据型存储单元区域与编码型存储单元区域。
附图标记说明10基底 22氧化物层24氮化物层 26氧化物层
28字符线30、32位线40数据型存储单元42、44、46埋入式氧化层 50位线60编码型存储单元100基底112氧化物层 114氮化物层116氧化物层 120字符线140、142、144位线 130埋入式氧化层150编码型存储单元 200间隙氧化层数据型存储单元形成于基底10上，在基底10上具有一氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)层，其包括氧化物层22、氮化物层24与氧化物层26。氧化物层22与氧化物层26的材料可以是氧化硅，其中氧化物层22做为存储单元的穿隧氧化层。氮化物层24的材料可以为氮化硅，其做为电荷陷入层用。信道中的电子可以由栅极28(字符线)与漏极30间的高电场而吸入到氮化物层24。因为氮化物层为绝缘层，所以被吸入的电子不会均匀地分布于其中，而会分布于存储单元的漏极30或源极32侧，例如
图1A中的位置A或B。因而，一个数据型的存储单元40是可以储存两个位的。图中的漏极30或源极32分别形成于绝缘结构下，例如埋入式氧化层(buried oxide)42、44。
如图1B所示，其为图1A中的数据型存储单元的俯视示意图。如图所示，存储单元阵列由数条字符线WL与数条位线BL交叉所构成。当要将电子编程到一存储单元中时，把要编程的那一边做为存储单元的漏极30，而另一边做为源极32。接着，在栅极(字符线)28与漏极30施加适当的编程电压，使电子被编程到存储单元40中靠近漏极30的氮化物层，例如图1A中的位置A。接着，若要读取此存储单元40时，会在栅极(字符线)28、漏极30与源极32施加适当的读取电压；例如，栅极施加正读取电压，漏极30施加0V，源极32施加正读取电压。此时，读取电流ID会从漏极30经由ONO层底下的信道流到源极32，由测量此读取电流ID便可以知道存储单元40的编程/擦除状态。
图2A为一般闪存中的编码型存储单元的剖面结构示意图。图2B为一般闪存中的编码型存储单元的俯视示意图。编码型存储单元也是形成于基底10上，在基底10上同样具有一ONO层，其具有与第1A图相同的构造。每一个编码型存储单元60仅能储存一位，如在位线50两侧边缘的位置A与B等。
以下将针对编程、擦除与读取等操作来进行说明。因此本发明所提出的编码型存储单元的操作方式，编码型与数据型存储单元便可以利用同一工艺，于单一工艺中同时形成。
图3为本发明的编码型存储单元的编程操作方式。如图3所示，编码型存储单元150形成于基底100上。在基底100上具有一氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)层，其包括氧化物层112、氮化物层114与氧化物层116。氧化物层112与氧化物层116的材料可以是氧化硅，其中氧化物层112做为存储单元的穿隧氧化层。氮化物层114的材料可以为氮化硅，其做为电荷陷入层用。图中的位线BL1、BL2与BL3分别形成于绝缘结构130下，例如埋入式氧化层(buriedoxide)130。
当要对编码型存储单元150编程时，将要编程的那一条位线BL1当作漏极140，而将位线BL1两侧的位线BL2、BL3当作源极142、144。接着，于字符线(栅极)120与漏极140施加适当的电压来进行编程。例如，在字符线120施加一正的高电压，在位线BL1(漏极140)施加正的高电压，并且在位线BL2、BL3(即，源极142、144)给予零偏压。由上述的偏压状态，信道热载子(如电子)会因为编码型存储单元150的栅极与漏极间的高电场，而从源极142、144两端，将信道热电子陷入于编码型存储单元150的ONO层的氮化物层114的位置A与B。即，信道热电子会被陷于位BBL1的两侧边缘。
图4为本发明的编码型存储单元的擦除操作方式，其中与图3相同标号代表同一构件。如图4所示，当要对编码型存储单元150擦除时，将要擦除的那一条位线BL1当作漏极140，而将位线BL1两侧的位线BL2、BL3当作源极142、144。接着，于字符线(栅极)120与漏极140施加适当的电压来进行擦除。例如，在字符线120施加一负的高电压，在位线BL1(漏极140)施加正的高电压，并且将位线BL2、BL3(即，源极142、144)浮置(floating)，不施加任何电压。由上述的偏压状态，信道热载子(如电洞)会因为编码型存储单元150的栅极与漏极间的高电场，而信道热电洞由带对带穿隧(band-to-band tunneling)效应，而被吸入到编码型存储单元150的ONO层的氮化物层114的位置A与B。此些电洞会与先前编程进去的电子相互补偿而抵销，进而将存储单元150擦除。
图5为本发明的编码型存储单元的读取操作方式，其中与图3相同标号代表同一构件。如图5所示，当要对编码型存储单元150读取时，将要读取的那一条位线BL1当作漏极140，而将位线BL1两侧的位线BL2、BL3当作源极142、144。接着，于字符线(栅极)120与源极142、144施加适当的读取电压，并且将位线BL1给予零偏压。因此，进行读取存储单元150。利用本发明的操作方法，读取电流Ir会从中央的做为漏极140的位线BL1流到两旁的位线BL2、BL3。即，每一个编码型存储单元均有两信道(dual channel)结构(以图来看便是左右两个)，所以读取电流便可以加倍。
本发明的编码型存储单元在操作时，主要将要被编程、擦除或读取的存储单元所在的位线做为漏极，而其两旁的位线做为源极，使其具有两信道。即，本发明改变一般编码型存储单元的编程与读取的方法。在编程时，电子会从漏极两旁的源极流到漏极，在由栅极与漏极间的高电场而被注入到陷入层中。另一方面，在读取时，读取电流会从漏极往两旁的源极流动。因此，在相同的读取电压下，可以大幅提高输出读取电流。以下，将本发明的编码型存储单元的各种操作模式整理如下表 在如上所述的编码型存储单元的操作方式，可以同一工艺来完成编码型存储单元区域与数据型存储单元区域。如图6为编码型及数据型的内嵌式闪存结构的俯视图。在此并不详述闪存的详细工艺，熟悉此存储者当可以运用任何可行的工艺来达到图6的结构。如图6所示的内存阵列，首先完成所有字符线与位线的结构，其包括复数条字符线(例如WL1～WL4)与复数条位线(未为出)。位线主要位于埋入式氧化层160的下方。字符线WL之间则可以用绝缘层来加以隔离，例如间隙氧化层。
配合图3到图5，首先，提供一基底100。接着，形成复数条位线于该基底上，并于该些位线上形成复数个隔离结构160。电荷陷入层170形成于该些隔离结构之间。复数条字符线WL形成于该些隔离结构160与电荷陷入层170上，该些字符线WL与该些位线呈现交叉状态，以形成一闪存结构。最后，依实际需求，将闪存结构分割成数据型存储单元区域180与编码型存储单元区域190。上述的隔离结构可以是埋入式氧化层。电荷陷入层可以例如由一三层绝缘层结构构成。此三层绝缘层结构为一氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)结构。
因此，当编码型存储单元利用本发明的方法来操作时，数据型与编码型存储单元便可以单一且相同的工艺来进行制作。然后，在依据实际需求来加以规划各个区域的用途。因此，本发明的特征可以利用单一工艺，同时制造出编码型存储单元与数据型存储单元。
本发明的另一特征可以利用在信道的源极/漏极端端储存电子，可作为双位存储单元的高容量数据型存储单元。此外，编码型存储单元利用对称型的双信道，将电子储存在位线的两端，可在相同读取电压下，大幅提高输出读取电流。
综上所述，虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。
权利要求
1.编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法，其特征为包括提供一基底；形成复数条位线于该基底上；形成复数个隔离结构于该些位线上；形成一电荷陷入层于该些隔离结构之间；形成复数条字符线于该些隔离结构与该电荷陷入层上，以形成一闪存结构；以及将该闪存结构区分为一数据型存储单元区域与一编码型存储单元区域。
2.如权利要求1所述的编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法，其特征为该些隔离结构为一埋入式氧化层。
3.如权利要求1所述的编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法，其特征为该电荷陷入层由一三层绝缘层结构构成。
4.如权利要求3所述的编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法，其特征为该三层绝缘层结构为一氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)结构。
5.一种编码型快闪存储单元的编程方法，该编码型存储单元具有一第一位线与一字符线，且一第二与一第三位线位于该第一位线的两旁，其特征为该编码型快闪存储单元的编程方法包括施加一正高电压于该第一位线；施加一正高电压于该字符线；以及将该第二与该第三位线施加零偏压。
6.一种编码型快闪存储单元的擦除方法，该编码型存储单元具有一第一位线与一字符线，且一第二与一第三位线位于该第一位线的两旁，其特征为该编码型快闪存储单元的擦除方法包括施加一正高电压于该第一位线；施加一负高电压于该字符线；以及将该第二与该第三位线浮置，不施加任何电压。
7.一种编码型快闪存储单元的读取方法，该编码型存储单元具有一第一位线与一字符线，且一第二与一第三位线位于该第一位线的两旁，其特征为该编码型快闪存储单元的读取方法包括施加一第一读取电压于该字符线；施加一第二读取电压于该第二与该第三位线；以及将该第一位线施加零偏压。
全文摘要
一种编码型及数据型内嵌式闪存结构的制造方法。首先提供一基底。接着，形成复数条位线于该基底上，并于该些位线上形成复数个隔离结构。电荷陷入层形成于该些隔离结构之间。复数条字符线形成于该些隔离结构与该电荷陷入层上，该些字符线与该些位线呈现交叉状态，以形成一闪存结构。最后，依实际需求，将闪存结构分割成数据型存储单元区域与编码型存储单元区域。
文档编号H01L21/8246GK1427466SQ0114450
公开日2003年7月2日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年12月18日
发明者郭东政 申请人:旺宏电子股份有限公司