[发明专利]一次性可编程单元和阵列及其编程和读取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一次性可编程存储器单元及由这些单元构成的阵列，更具体的说是利用栅氧化层击穿现象实现的一次性可编程存储器单元以及由这些单元组成的阵列及其编程和读取方法。

背景技术

一次性可编程技术在实际中有广泛应用，目前存在利用栅氧化层击穿现象实现的一次性可编程阵列，如专利CN03135903.5、CN03135904.3、CN03135905.1公开了利用栅氧化层击穿现象实现的一次性可编程阵列及相应编程方法。

下面以专利CN03135903.5为例进行举例说明，该发明所揭示的一次性可编程阵列如图1所示，包括大量的行线、列线、至少一条源线和位于行线列线交叉点的一次性可编程存储单元，每个一次性可编程存储单元的NMOS晶体管和MOS存储元件串接在一起，NMOS晶体管的栅极连接各自的行线R，NMOS晶体管的源极连接源线S，MOS存储元件的一端连接NMOS晶体管的漏极，MOS存储元件的另一端连接列线C。对于需要编程的一次性可编程单元，列线C施加7V高压，行线R施加2.5V的低压，源线施加0V的低压，从而使得NMOS晶体管导通，进而MOS存储元件击穿，对于不需要编程的一次性可编程单元，分以下几种情况：(1)列线C施加0V电压，行线R施加2.5V的电压，源线施加0V的电压，虽然NMOS晶体管导通，但是MOS存储元件不能够被击穿；(2)列线C施加7V电压，行线R施加0V的电压，源线施加0V的电压，NMOS晶体管不能够被导通，MOS存储元件不被击穿；(3)列线C施加0V电压，行线R施加0V的电压，源线施加0V的电压，MOS存储元件不被击穿。

通过本例可以看出一次性可编程单元在编程的过程中，列线上根据是否选中施加7V高压或0V低压两种电压，上述其他专利所公开的一次性可编程阵列的原理与本例基本相同，即在一次性可编程阵列的编程过程中，对选中的列线施加高压，不选中的列线施加低压，因此需要对高压进行译码，然而高压译码将导致线路设计复杂，或者需要针对高压译码进行特殊的工艺制造，增加了制造难度和成本，另外由于需要进行高压译码，会影响对选中的列线施加的高压幅度，从而使其应用受到限制。

同时在本例中，一次性可编程单元在进行高压编程时，为了防止列线上的高压通过击穿后的存储元件传递到NMOS晶体管，避免NMOS晶体管烧坏，所采用的NMOS晶体管的栅氧化层往往比MOS存储元件的厚，增加了工艺复杂性。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种无需高压译码、对工艺要求低、降低成本的一次性可编程单元。

同时，本发明还提供了一种一次性可编程阵列。

同时，本发明还提供了一种一次性可编程阵列的编程方法。

同时，本发明还提供了一种一次性可编程阵列的读取方法。

一次性可编程单元包括：可栅氧化层击穿的存储元件、第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述存储元件为两端元件，两端之间为可击穿的栅氧介质，存储元件的第一端连接第一电压端P，所述存储元件的第二端连接所述第一NMOS晶体管的漏极，第一NMOS晶体管的栅极连接第二电压端D，第一NMOS晶体管的源极连接所述第二NMOS晶体管漏极，第二NMOS晶体管的栅极连接行选择端R，第二NMOS晶体管的源极连接列选择端C。

所述存储元件可以是一种NMOS管，所述存储元件的第一端为NMOS管的栅极，第二端为NMOS管的一个源极，或者第二端为NMOS管的一个源极和漏极短接。

所述存储元件可以是一种MOS电容，所述存储元件的第一端为MOS电容的栅极，第二端为MOS电容的衬底。

一次性可编程阵列包括M行行线Ri，i从1到M、N列列线Cj，j从1到N，以及如上所述的M×N个一次性可编程单元，一次性可编程单元位于各自的行线和列线的交叉点，每个一次性可编程单元的第一电压端P连接可编程阵列的第一电压端P，每个一次性可编程单元的第二电压端D连接可编程阵列的第二电压端D，每个一次性可编程单元的行选择端R连接可编程阵列的某一行线Ri，每个一次性可编程单元的列选择端C连接可编程阵列的某一列线q。

如上所述一次性可编程阵列的编程方法包括：

给第一电压端P施加恒定的第一电压；

给第二电压端D施加恒定的第二电压，使第一NMOS晶体管导通；

给各行线Ri，施加行选择电压；

给各列线Cj，施加列选择电压；

根据阵列中行选择电压和列选择电压不同，编程模式下一次性可编程阵列中的一次性可编程单元为以下四类中的一种：