[發(fā)明專利]用于存儲多個(gè)數(shù)據(jù)的非易失性電學(xué)可改寫存儲器單元及其陣列

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680030438.8
• 申請日: 2006-04-13
• 公開（公告）號: CN101506981A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游天風(fēng);高任維
• 申請（專利權(quán)）人: 納諾斯塔公司
• 主分類號: H01L27/112
• 分類號: H01L27/112
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邏輯柵結(jié)構(gòu)，更具體而言涉及電學(xué)可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)以及采用金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)浮置柵極結(jié)構(gòu)的閃存EEPROM。

背景技術(shù)

電學(xué)可擦除和可編程的非易失性半導(dǎo)體裝置，例如閃存EEPROM，在本領(lǐng)域中是公知的。一種類型的閃存EEPROM采用金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)浮置柵極裝置。通常，電學(xué)電荷傳輸?shù)诫妼W(xué)隔離(浮置)的柵極以代表一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)，而未帶電的柵極代表另一二進(jìn)制狀態(tài)。浮置柵極通常置于彼此隔開的兩個(gè)區(qū)域(源極和漏極)上方及中間，并通過諸如薄氧化物層的薄絕緣層而與這些區(qū)域分隔。上覆柵極(overlying?gate)布置于浮置柵極上方，提供與該浮置柵極的電容性耦合，由此允許跨過薄絕緣層建立一電場。來自浮置柵極下方的溝道區(qū)的“載流子”隧穿通過該薄絕緣層進(jìn)入浮置柵極，以使浮置柵極帶電。浮置柵極內(nèi)電荷的存在指示浮置柵極的邏輯狀態(tài)，即，0或1。

可以使用多種方法擦除浮置柵極內(nèi)的電荷。一種方法將接地電勢應(yīng)用于兩個(gè)區(qū)域并將高正電壓應(yīng)用于上覆柵極。該高正電壓通過福勒-諾德海姆(Fowler-Nordheim)隧穿機(jī)制在浮置柵極感應(yīng)產(chǎn)生電荷載流子以隧穿通過分隔上覆柵極和浮置柵極的絕緣層而進(jìn)入該上覆柵極。另一種方法應(yīng)用正高電壓到源極區(qū)并將上覆柵極接地。跨過分隔源極區(qū)和浮置柵極的層的電場足以致使電子從浮置柵極隧穿進(jìn)入源極區(qū)。

通常，一個(gè)控制柵極和一個(gè)浮置柵極形成一存儲器單元并僅存儲一個(gè)數(shù)據(jù)。因此，需要大量的存儲器單元來存儲大量數(shù)據(jù)。常規(guī)的存儲器單元面對的另一問題為微型化。縮減晶體管的尺度已經(jīng)使得更難以對浮置柵極裝置進(jìn)行編程，并降低了浮置柵裝置保持電荷的能力。當(dāng)上覆柵極無法感應(yīng)足夠的電壓到浮置柵極上時(shí)，浮置柵極無法維持足夠的電荷用于有意義的讀出。因此，傳統(tǒng)的晶體管布局在微型化方面正在達(dá)到極限。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電學(xué)可改寫存儲器裝置。該存儲器裝置包括半導(dǎo)體基板和半導(dǎo)體阱。該半導(dǎo)體基板摻雜有第一濃度的第一摻雜劑，且鄰近該半導(dǎo)體基板的一半導(dǎo)體阱摻雜有電學(xué)特性與該第一摻雜劑相反的第二摻雜劑。該半導(dǎo)體阱具有一頂側(cè)，兩個(gè)隔開的擴(kuò)散區(qū)嵌在該頂側(cè)上。每個(gè)擴(kuò)散區(qū)摻雜有第二濃度的第一摻雜劑，該第二濃度高于該第一濃度。該兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)包括第一擴(kuò)散區(qū)和第二擴(kuò)散區(qū)，且第一溝道區(qū)定義于該第一擴(kuò)散區(qū)和該第二擴(kuò)散區(qū)之間。該存儲器裝置還包括第一浮置柵極、第二浮置柵極和控制柵極。該第一浮置柵極布置為鄰近該第一擴(kuò)散區(qū)，位于該第一溝道區(qū)上方并通過第一絕緣體區(qū)與該第一溝道區(qū)分隔。該第一浮置柵極具有第一高度，由導(dǎo)電材料制成并能夠存儲電學(xué)電荷。該第二浮置柵極布置為鄰近該第二擴(kuò)散區(qū)，位于該第一溝道區(qū)上方并通過第二絕緣體區(qū)與該第一溝道區(qū)分隔。該第二浮置柵極具有第二高度，由導(dǎo)電材料制成并能夠存儲電學(xué)電荷。該控制柵極橫向地布置在該第一浮置柵極和該第二浮置柵極之間。該控制柵極通過第一垂直絕緣體層與該第一浮置柵極分隔，并通過第二垂直絕緣體層與該第二浮置柵極分隔。該控制柵極布置于該第一溝道區(qū)上方，并通過第三絕緣體區(qū)與該第一溝道區(qū)分隔。該控制柵極具有第三高度且由導(dǎo)電材料制成。

在另一方面，本發(fā)明提供了一種電學(xué)可改寫存儲器串。該存儲器串包括多個(gè)存儲器裝置，每個(gè)存儲器裝置具有能夠存儲多個(gè)數(shù)據(jù)的控制晶體管。該多個(gè)存儲器裝置具有第一端和第二端。第一選擇晶體管連接到該第一端，第二選擇晶體管連接到該第二端，且一連接器連接該第一選擇晶體管到位線。

在另一方面，本發(fā)明提供了一種電學(xué)可改寫非易失性存儲器陣列。該存儲器陣列包括多個(gè)存儲器串，每個(gè)存儲器串具有連接到該存儲器串內(nèi)的第一選擇晶體管的漏極的第一連接器、連接到該第一選擇晶體管的柵極的第二連接器、連接到該存儲器串內(nèi)的存儲器單元晶體管的柵極的第三連接器、以及連接到該存儲器串內(nèi)的第二選擇晶體管的柵極的第四連接器。該多個(gè)存儲器串按照第一存儲器串內(nèi)的第一選擇晶體管的漏極連接到鄰近的第二存儲器串內(nèi)的第二選擇晶體管的源極的方式布置。該存儲器陣列還包括多條位線，其中每條位線連接到每個(gè)存儲器串的第一連接器；多條第一選擇線，其中每條第一選擇線連接到每個(gè)存儲器串的第二連接器；多條控制線，其中每條控制線連接到每個(gè)存儲器串的第三連接器；以及多條第二選擇線，其中每條第二選擇線連接到每個(gè)存儲器串的第四連接器。

在閱讀下文的附圖說明、具體實(shí)施方式以及權(quán)利要求之后，可以顯見本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)存儲器串的俯視平面圖。