[發明專利]具有對源極線偏置誤差的控制柵極補償的非易失性存儲器及方法

無效

• 申請號: 200680017183.1
• 申請日: 2006-03-29
• 公開（公告）號: CN101176166A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 若爾－安德里安·瑟尼;陳辛隆
• 申請（專利權）人: 桑迪士克股份有限公司
• 主分類號: G11C16/34
• 分類號: G11C16/34;G11C16/08
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 劉國偉

技術領域

大體來說，本發明涉及非易失性半導體存儲器，例如，電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)及快閃EEPROM，且具體來說，本發明涉及具有經改進感測電路的非易失性存儲器，所述經改進感測電路可針對由于接地回路中的有限電阻而引起的源極偏置誤差補償以施加控制柵極電壓。

背景技術

最近，具有電荷非易失性存儲能力的固態存儲器，尤其封裝成小波形因子卡的EEPROM及快閃EEPROM形式的固態存儲器，已成為各種移動及手持裝置、尤其是信息用具和消費電子產品中的首選存儲器。與同樣為固態存儲器的RAM(隨機存取存儲器)不同，快閃存儲器具有非易失性，即使在電源關閉的后也能保留其存儲的數據。快閃存儲器盡管成本較高，但目前卻越來越多地應用于大容量存儲應用中。基于旋轉磁性媒體的常規大容量存儲器裝置，例如硬盤驅動器及軟盤，不適用于移動及手持環境。原因在于磁盤驅動器通常較為笨重，易于發生機械故障，且具有高的延時和高功率需求。這些不受歡迎的特性使得基于磁盤的存儲器不適用于大多數移動及便攜式應用。相反，快閃存儲器，無論是嵌入式還是可抽換卡的形式，均可理想地適用于移動及手持環境，因為其具有尺寸小、功率消耗低、速度高及可靠性高的特點。

EEPROM及電可編程只讀存儲器(EPROM)為非易失性存儲器，可對其進行擦除并將新數據寫入或“編程”至其存儲器單元內。二者均利用位于場效晶體管結構中的浮動(未連接的)導電柵極，所述浮動導電柵極定位于半導體襯底的溝道區上方、源極區與漏極區之間。然后，在所述浮動柵極上方設置有控制柵極。晶體管的閾值電壓特性受控于所述浮動柵極上所保持的電荷量。也即，對于浮動柵極上既定的電荷水平，必須在所述晶體管導通之前向控制柵極施加對應的電壓(閾值)，才能使其源極區與漏極區之間得以導電。

浮動柵極可保持一個電荷范圍，因此可將其編程至任一閾值電壓窗口內的閾值電壓水平。閾值電壓窗口的大小是由所述裝置的最低及最高閾值水平來定界，而所述裝置的最低及最高閾值水平又對應于可編程至浮動柵極上的電荷范圍。閾值值窗口通常取決于存儲器裝置的特性、工作條件及歷史。原則上，所述窗口內每一不同的可解析的閾值電壓水平范圍均可用于指定所述單元的一個確定存儲器狀態。

用作存儲器單元的晶體管通常通過兩種機理的其中一種編程至“已編程”狀態。在“熱電子注入”中，施加至漏極的高電壓會使電子加速穿過襯底溝道區。同時，施加至控制柵極的高電壓會通過薄柵極介電層將熱電子拉到浮動柵極上。在“隧穿注入”中，則是相對于襯底對控制柵極施加高電壓。以次方式，可將電子從所述襯底拉到介入浮動柵極。

存儲器裝置可通過多種機理來擦除。對于EPROM，可通過紫外線輻射從浮動柵極去除電荷，來整體擦除存儲器。對于EEPROM，可通過相對于控制柵極對襯底施加高電壓以誘使浮動柵極中的電子隧穿薄氧化層到達襯底溝道區(即Fowler-Nordheim隧穿)，來電擦除存儲器單元。通常，可逐個字節地擦除EEPROM。對于快閃EEPROM，可一次電擦除整個存儲器或每次電擦除一個或多個塊，其中一個塊可由512個或更多存儲字節組成。

非易失性存儲器單元的實例

存儲器裝置通常包含一個或多個可安裝在一個卡上的存儲器芯片。每一存儲器芯片包含由例如解碼器和擦除、寫入和讀取電路等周邊電路支持的存儲器單元陣列。更為復雜的存儲器裝置還帶有控制器，所述控制器執行智能和更高階的存儲器操作及介接。目前有許多種在商業上很成功的非易失性固態存儲器裝置可供使用。所述存儲器裝置可采用不同類型的存儲器單元，其中每一類型存儲器單元均具有一個或多個電荷存儲器元件。

圖1A-1E示意性圖解說明非易失性存儲器單元的不同實例。

圖1A示意性地圖解說明非易失性存儲器，其為具有用于存儲電荷的浮動柵極的EEPROM單元的形式。電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)具有與EPROM類似的結構，但其另外還提供一種通過施加適當電壓就可從其浮動柵極電加載及去除電荷而無需曝光至紫外線輻射的機理。這些單元的實例及其制造方法在第5,595,924號美國專利中給出。