[发明专利]使用单晶体管的高密度半导体存储单元和存储器陈列

权利要求书

1.一种用在具有列位线和行字线的存储器阵列中的可编程存储单元，该存储单元包括：

晶体管，具有栅极、在衬底上和栅极之间的栅极电介质，以及第一和第二掺杂半导体区，其形成在所述衬底中与所述栅极相邻，并相互隔开从而限定在其间和所述栅极下的沟道区，所述栅极由所述列位线之一形成；以及

耦合到晶体管的第二掺杂半导体区的行字线段，所述行字线段连接到所述行字线之一。

2.权利要求1的存储单元，其中所述列位线通过列位线段连接到所述栅极。

3.权利要求1的存储单元，其中所述栅极不与所述第一和第二掺杂半导体区中的任何一个重叠。

4.权利要求1的存储单元，其中晶体管的栅极电介质在邻近第一和第二掺杂半导体区处比在所述沟道区处更厚。

5.权利要求1的存储单元，其中栅极和所述第二掺杂半导体区横向地分开距离D。

6.权利要求5的存储单元，其中所述距离D足以防止与所述第一或第二掺杂半导体区的短路。

7.权利要求1的存储单元，其中所述第一掺杂半导体区是浮置的。

8.权利要求1的存储单元，还包括当所述存储单元已经被编程时，在所述沟道区中的所述衬底内形成的被编程的掺杂区。

9.一种操作可编程存储器阵列的方法，所述存储器阵列包括多个行字线、多个列位线、以及位于行线和列线的各个交叉点的多个存储单元，所述存储单元包括晶体管，晶体管具有栅极、在栅极和衬底上之间的栅极电介质、第一和第二半导体掺杂区，其形成在所述衬底中与所述栅极相邻，并相互隔开从而限定在其间和所述栅极下的沟道区，所述栅极由所述列位线之一形成，以及耦合到晶体管的第二掺杂半导体区的行字线段，所述行字线段连接到所述行字线之一，该方法包括：

向被选择的列位线之一和被选择的晶体管的栅极施加第一电压；以及

向被选择的行字线之一施加第二电压；

其中第一电压和第二电压跨越所述被选择的晶体管的栅极电介质上形成电势差，以使得在所述被选择的晶体管的所述沟道区中的所述衬底内形成被编程的掺杂区。

10.权利要求9的方法，还包括在不对应于所述被选择的晶体管的行字线上施加第三电压。

11.权利要求9的方法，其中通过在所述被选择的晶体管的栅极上施加第四电压、并监测从所述栅极流到所述被选择的列位线的电流流动，来读取所述被选择的晶体管。

12.权利要求11的方法，还包括在不对应于所述被选择的晶体管的行字线上施加第五电压。

13.一种可编程存储器阵列，包括多个行字线、多个列位线、以及位于行字线和列位线的各个交叉点处的多个存储单元，每个存储单元包括：

晶体管，具有栅极、在该栅极和衬底上之间的栅极电介质、以及第一和第二半导体掺杂区，其形成在所述衬底中与所述栅极相邻，并相互隔开从而限定在其间和所述栅极下的沟道区，所述栅极由所述列位线之一形成；以及

耦合到晶体管的第二掺杂半导体区的行字线段，所述行字线段连接到所述行字线之一。

14.权利要求13的存储器阵列，其中所述列位线通过列位线段连接到所述栅极。

15.权利要求13的存储器阵列，其中所述晶体管的栅极不与所述各个晶体管的所述第一和第二掺杂半导体区中的任何一个重叠。

16.权利要求13的存储器阵列，其中晶体管的栅极电介质在靠近各个第一和第二掺杂半导体区处比在所述沟道区处更厚。

17.权利要求13的存储器阵列，其中所述晶体管具有其栅极，所述第二掺杂半导体区横向地分开距离D。

18.权利要求17的存储器阵列，其中所述距离D足够防止从栅极到所述第一或第二掺杂半导体区的短路。

19.权利要求13的存储器阵列，其中晶体管的第一掺杂半导体区是浮置的。

20.权利要求13的存储器阵列，其中所述存储单元还包括当所述存储单元已经被编程时，形成于所述沟道区中的所述衬底内的被编程的掺杂区。