[发明专利]存储单元结构及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种存储单元结构(memory unit structure)，且特别是有关于一种在操作后降低摆动劣化(swing degradation)冲击(impact)的存储单元结构及其操作方法。

背景技术

目前的非挥发性内存产品中，具有可进行多次数据的存入、读取、抹除等动作，且可在一个存储单元中进行二位元(2bit)操作的SONOS存储单元，已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种内存组件。

一般而言，SONOS存储单元是采用一层电荷捕捉层(charge trappinglayer)取代公知闪存的多晶硅浮置栅极(floating gate)，并在这种电荷捕捉层上下通常各有一层氧化硅层，以形成由氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层所构成的堆栈式结构(stacked structure)。再者，于ONO层两侧衬底中会有源极与漏极，而在ONO层上则设有栅极。

由于传统的SONOS存储单元的ONO层中的底氧化层(bottom oxide)是直接利用热氧化法形成在衬底上，所以其与硅芯片之衬底间是低的界面捕捉密度(interface trap density，Dit)，约10¹⁰cm^-2eV^-1，但是这个Dit值被发现会随存储单元的循环次数增加而逐渐增加，如图1所示，其中不管是最初抹除状态(initial erase state)还是最初程序化状态(initial program state)都与循环一万次的抹除状态及程序化状态的斜率差异极大。因而导致摆动效能(swing performance)降低，进而影响存储单元的操作、循环持久性(cycleendurance)以及数据保持性(retention)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种存储单元结构，可稳定循环操作后的摆动效能。

本发明的又一目的在于提供一种存储单元的操作方法，可对存储单元作二位元高持久性的操作。

为实现上述目的，本发明提供存储单元结构，包括：

一硅衬底；

一捕捉层，位于该硅衬底上；

一第一掺杂区与一第二掺杂区，分别位于该捕捉层两侧的该硅衬底内；

一栅极，位于该捕捉层上；

一第一氧化层，位于该栅极与该捕捉层之间；

一高界面捕捉密度(high-Dit)材料层，位于该硅衬底与该捕捉层之间，其中该高界面捕捉密度材料层与该硅衬底之间的界面捕捉密度(interfacetrap density，Dit)在10¹¹～10¹³cm^-2eV^-1之间；以及

一第二氧化层，位于该高界面捕捉密度材料层与该捕捉层之间。

所述的存储单元结构，其中，该高界面捕捉密度材料层与该硅衬底之间的界面捕捉密度为10¹²cm^-2eV^-1。

所述的存储单元结构，其中，该高界面捕捉密度材料层的厚度在10～70埃之间。

所述的存储单元结构，其中，该高界面捕捉密度材料层的材料包括氮化硅。