[发明专利]具有延伸阱的非易失性存储器单元

说明书

技术领域

本发明涉及具有延伸阱（well）的非易失性存储器单元的领域。

背景技术

存在被用来存储数据的许多不同类型的存储器。一种存储器类型是电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），其被用在许多电子产品中（例如用来存储用于工业和汽车传感器的校准和顾客特定数据）。图1示出了传统EEPROM存储器单元100的电路示意图。EEPROM存储器单元100包括第一晶体管102（例如通常是NMOS晶体管），其具有耦合到其栅极的电容器104。（关联到第一晶体管的栅极的）所述电容器的第一平板可以被称为浮动栅极（FG），而所述电容器的第二平板可以被称为控制栅极（CG）。

为了对存储器单元100进行写入，可以向控制栅极CG选择性地施加电压以从浮动栅极FG添加电荷或减少电荷，从而将所述存储器单元编程到所期望的数据状态。由于浮动栅极FG被电隔离，因此位于所述浮动栅极上的任何电荷都被捕获在那里并且将在那里保持延伸时间段（例如几年）或者直到它通过将另一个数据状态写入到该单元而被去除为止。因此，EEPROM单元被说成是非易失性的，因为即使从所述单元断电，数据内容仍保持在那里。

例如，为了向存储器单元写入第一数据状态（例如逻辑“1”），可以相对于第一晶体管102的主体（例如被保持在0V）向控制栅极CG施加相对大的电压（例如对于大约15nm的隧穿氧化物厚度是21V），从而例如经由Fowler-Nordheim隧穿而导致预定数量的电荷（例如电子）“捕获”在浮动栅极FG上。这些电子例如可以降低浮动栅极FG的电势，使得FG的电势低于第一晶体管102的阈值电压。相反，为了向存储器单元写入第二数据状态（例如逻辑“0”），可以相对于第一晶体管的主体（例如被保持在21V）向控制栅极CG施加相对小的电压（例如0V），从而从浮动栅极FG去除电子并且将其电势提高到高于第一晶体管102的电压阈值的电势。此外还可以相对于第一晶体管的主体向控制栅极施加负电压（例如-21V）以便写入第二数据（例如逻辑“0”）。

当随后读取单元100时，向也被称为选择晶体管（例如NMOS晶体管）的第二晶体管106施加适当的读取偏置以接通第二晶体管。流过第二晶体管106的电流的数量（如果有的话）对应于先前存储在浮动栅极FG上的电荷。例如，如果在我们的实例中将逻辑“1”存储在所述单元中（其对应于FG的电势小于第一晶体管102的电压阈值），则由于第一晶体管102实际上“关断”，因此将流过有限数量的电流（几乎没有电流或者极低的泄漏电流）。与此相对，如果在我们的实例中将逻辑“0”存储在单元100中（其对应于FG的电势高于第一晶体管102的电压阈值），则由于第一晶体管102“接通”，因此将流过显著数量的电流。因此，通过测量电流输出，可以确定单元100的状态。在其他实施例中，可以使用电压而不是电流来测量所述单元的状态。

在任一种情况下，这种传统的EEPROM单元100的一个缺陷在于：其可能需要第一电压（例如21V）来擦除所述存储器单元（例如向该单元写入逻辑“0”）并且需要不同的第二电压（例如19V）来对所述存储器单元进行编程（例如向该单元写入逻辑“1”），以便保证在编程和擦除期间在FG上感生出相同的电压，或者换句话说以便保证相同的耦合因数。为了获得这些不同的电压，所述存储器器件需要分压器或类似电路。除了需要芯片上的面积（面积在许多方面对应于成本）之外，该电路可能还会消耗附加的功率。因此，为了减小成本和功率要求，发明人认识到，将有益的是使用相同的电压来编程和擦除每一个存储器单元。然而直到现在为止，使用相同的电压进行编程和擦除操作将在编程期间对第一晶体管102（例如第一晶体管的隧穿氧化物）提供不必要的应力并且甚至在最坏的情况下将导致其击穿。

发明内容

因此，发明人设想了如下技术：通过所述技术可以将相同的电压用于编程和擦除操作而同时限制由所述存储器单元的特征所招致的应力。此外还可以创建一种通用EEPROM单元，其中可以按照电子方式控制/调节横跨隧穿氧化物的所期望的电压。

附图说明

图1示出了根据现有技术的EEPROM存储器。

图2示出了根据一个实施例的EEPROM存储器单元的透视图。

图3示出了与所示的图2一致的EEPROM存储器单元的剖面图。

图4示出了与所示的图2一致的EEPROM存储器单元的剖面图。

图5－6示出了根据一些实施例的EEPROM存储器单元。

图7示出了根据一些实施例的具有第一和第二阱区的EEPROM存储器单元。