[发明专利]基于低压工艺的非挥发性存储器单元及阵列和操作方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，特别涉及基于低压工艺的非挥发性存储器单元及阵列和操作方法 

背景技术

图1A所示为已有的基于低压工艺的非挥发性存储单元结构图。它由耦合电容C_C，隧穿电容C_T，PMOS读取管MP_READ组成。其中C_C与C_T串联且C_C电容的容值远大于C_T电容的容值，其中间节点为浮栅节点FG，MP_READ的栅极也连接至浮栅节点FG。图1B所示为其相应的器件剖面图。其中，PMOS管MP_CC的源极、漏极、衬底相连，形成耦合电容C_C；PMOS管MP_CT的源极、漏极、衬底相连，形成隧穿电容C_T。当在V_P端加高压并在V_N端加低压时，V_P端的高压通过C_C耦合至浮栅节点FG，使得C_T 上存在一个正向高压，电子从C_T电容的V_N端通过富勒-诺德海默隧穿机制(Fowler-Nordheim Tunneling)注入至浮栅节点FG，并在MP_RAED、C_C、C_T的栅极上保存起来；当在V_P端加低压并在V_N端加高压时，V_P端的低压通过C_C耦合至浮栅节点FG，使得C_T上存在一个负向高压，存储在MP_RAED、C_C、C_T栅极上的电子通过富勒-诺德海默隧穿机制隧穿至C_T电容的V_N端并流向GND。MP_RAED栅极上存储电荷数量的变化会改变MP_READ的阈值电压，使得在相同偏置条件下MP_READ的漏极电流发生变化。通过检测MP_READ漏极电流的值就能得到相应的存储信息“0”或“1”。 

图2所示为已有的基于低压工艺的非挥发性存储器单元的电路结构图。它由两个图1A中所示的存储单元和两个反相器构成。其中C_C、C_T、MP_READ和C_C_n、C_T_n、MP_READ_n分别构成两个存储单元，其浮栅节点分别为FG、FG_n。C_C的负极与C_T_n的负极连接在一起，形成V_PPIN端；C_T的负极与C_C_n的负极连接在一起，形成V_PPIN_n端。反相器NOT与NOT_n首尾相连，形成双稳态结构。MP_READ、MP_READ_n的漏极分别连接至双稳态结构的输出端Data、Data_n，MP_READ和MP_READ_n的源极均连接至电源电压V_DD。整个电路结构完全对称。