[发明专利]具有低电压读取路径及高电压擦除/写入路径的EEPROM存储器单元

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年3月15日申请的第61/794,758号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案的全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及基于半导体的存储器单元，例如EEPROM存储器单元。

背景技术

图1说明现有技术的电可擦除可编程只读存储器单元，如李正焕(Junghwan Lee)等人的“具有间隔物选择晶体管的新EEPROM单元的制造及表征(Fabrication and Characterization of a New EEPROM Cell With Spacer Select Transistor)”，《电气与电子工程师协会电子装置快报(IEEE Electron Device Letters)》，第26卷，第8期，2005年8月中所说明及所描述，所述论文的全文以引用方式并入。

如李正焕等人的论文中所描述，单元在浮动栅极的两个侧壁上具有间隔物选择栅极(图1中标记为“控制栅极”)，其有助于导致非常小的单元大小以及接触形成期间的拓扑的释放。单元大小为具有0.18μm逻辑工艺的0.95μm²。通过福勒-诺德汉(Fowler-Nordheim)穿隧来对单元进行擦除及编程。编程在16V处需要3ms，同时擦除在14V处需要2ms。表1中展示选定单元及未选定单元的操作电压。

表1：如图1中所展示般配置的选定单元及未选定单元两者在编程(写入)、擦除及读取期间的偏置条件。

如由表1所说明，此已知单元的结以相对较高电压(12V到16V)操作。这意味着：控制栅极间隔物(控制栅极)下方的结相对较大且较深，且栅极间隔物(控制栅极)下方的栅极氧化物相对较厚，尤其比浮动栅极下方的穿隧氧化物厚得多。控制栅极氧化物的此相对较大厚度抵抗读取电流的流动，使得单元到页面中的尺寸必须保持相对较大。因此，此存储器单元的大小不易于缩小到更小几何形状，同时仍提供足够读取电流。

发明内容

一个实施例提供一种电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)单元，其可包含：衬底，其包含至少一个作用区域；浮动栅极，其邻近于所述衬底；写入/擦除栅极，其界定用于执行所述单元的高电压写入及擦除操作的写入/擦除路径；及读取栅极，其界定用于执行所述单元的低电压读取操作的读取路径，其中所述读取路径不同于所述写入/擦除路径。

在进一步实施例中，所述写入/擦除栅极形成在所述浮动栅极上，且所述读取栅极横向地形成在所述浮动栅极及所述写入/擦除栅极邻近处。

在进一步实施例中，所述EEPROM单元包含介于所述浮动栅极与所述衬底之间的浮动栅极氧化物及介于所述读取栅极与所述衬底之间的读取栅极氧化物，其中所述读取栅极氧化物比所述浮动栅极氧化物薄。

在进一步实施例中，由所述写入/擦除栅极界定的所述写入/擦除路径经配置以用于高电压写入及擦除操作，且由所述读取栅极界定的所述读取路径经配置以用于低电压读取操作。

在进一步实施例中，所述读取栅极横向地形成在所述浮动栅极邻近处，且所述衬底的作用区域与所述读取栅极自对准。

在进一步实施例中，所述读取栅极包含形成在所述浮动栅极的相对侧上的第一部分及第二部分，使得所述浮动栅极布置在所述读取栅极的所述第一部分与所述第二部分之间。

在进一步实施例中，所述EEPROM单元包含可独立寻址的第一读取栅极及第二读取栅极。

在进一步实施例中，所述第一读取栅极形成在所述浮动栅极的第一横向侧邻近处，且所述第二读取栅极形成在所述浮动栅极的第二横向侧邻近处。

另一实施例提供一种操作电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)单元的方法，所述EEPROM单元具有：衬底，其包含至少一个掺杂阱；浮动栅极，其形成在所述衬底上；低电压读取路径，其由读取栅极界定；及单独高电压写入/擦除路径，其由不同于所述至少一个读取栅极的写入/擦除栅极界定。所述方法可包含：执行写入操作以通过在所述写入/擦除栅极与所述至少一个掺杂阱之间产生高电压差动而给所述浮动栅极充电；及执行读取操作以通过在所述读取栅极与所述至少一个掺杂阱之间产生低电压差动而读取所述浮动栅极上的电荷。所述方法还可包含：执行擦除操作以通过在所述至少一个掺杂阱与所述写入/擦除栅极之间产生高电压差动而使所述浮动栅极放电。