[發明專利]存儲器單元結構,存儲器件及集成電路

有效

• 申請號: 200910129917.0
• 申請日: 2009-04-01
• 公開（公告）號: CN101552275A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: Y·李;M·J·維科夫斯基;D·T·布勞夫;D·M·C·賽爾韋斯特
• 申請（專利權）人: 密執安大學評議會
• 主分類號: H01L27/105
• 分類號: H01L27/105;H01L27/115;H01L29/92;H01L29/94;G11C16/10;G11C16/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王小衡

1.一種用于存儲器件的存儲器單元結構，包含：

襯底；

具有浮置柵極節點的讀取晶體管；

連接至該浮置柵極節點且具有第一編程端子的隧穿電容器；

連接至該浮置柵極節點且具有第二編程端子的耦合電容器疊柱， 所述耦合電容器疊柱中相鄰的耦合電容器之間具有中間節點，其中， 每個所述中間節點與該襯底隔離并且是在所述存儲器件的工作期間具 有浮置電壓的浮置節點，該耦合電容器疊柱由串聯布置在該浮置柵極 節點及該第二編程端子之間的至少兩個耦合電容器形成，該耦合電容 器疊柱具有比該隧穿電容器更大的電容；

在編程操作期間，在該第一編程端子及該第二編程端子間建立電 壓差，以造成發生電荷隧穿通過該隧穿電容器，以致在該編程操作后， 電荷儲存在該浮置柵極節點中；及

在讀取操作期間，該讀取晶體管被激活以產生指示儲存在該浮置 柵極節點中的電荷的輸出信號。

2.如權利要求1所述的存儲器單元結構，其中該讀取晶體管、該 隧穿電容器及在該耦合電容器疊柱中的至少第一耦合電容器形成在該 襯底上。

3.如權利要求1所述的存儲器單元結構，其中多于一種類型的電 容器用于形成該耦合電容器疊柱的耦合電容器，以允許耦合電容器的 物理重疊。

4.如權利要求1所述的存儲器單元結構，其中該耦合電容器疊柱 中的第一耦合電容器形成在襯底上，并且在該耦合電容器疊柱中的該 第一耦合電容器及第二耦合電容器間的中間節點與該襯底隔離。

5.如權利要求4所述的存儲器單元結構，其中該第二耦合電容器 是金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器。

6.如權利要求5所述的存儲器單元結構，其中該第一耦合電容器 是金屬氧化物半導體(MOS)電容器，該MIM電容器是形成在該MOS電容 器上方的一個或多個層中。

7.如權利要求6所述的存儲器單元結構，其中該MIM電容器至少 部分地物理覆蓋在該MOS電容器上。

8.如權利要求1所述的存儲器單元結構，其中該耦合電容器疊柱 中的每個耦合電容器具有大致相同的電容。

9.一種包含存儲器單元陣列的存儲器件，每個存儲器單元包含至 少一個存儲器單元結構，并且每個存儲器單元結構包含：

襯底；

具有浮置柵極節點的讀取晶體管；

連接至該浮置柵極節點且具有第一編程端子的隧穿電容器；

連接至該浮置柵極節點且具有第二編程端子的耦合電容器疊柱， 所述耦合電容器疊柱中相鄰的耦合電容器之間具有中間節點，其中， 每個所述中間節點與該襯底隔離并且是在所述存儲器件的工作期間具 有浮置電壓的浮置節點，該耦合電容器疊柱由串聯布置在該浮置柵極 節點及該第二編程端子之間的至少兩個耦合電容器形成，該耦合電容 器疊柱具有比該隧穿電容器更大的電容；

在編程操作期間，在該第一編程端子及該第二編程端子間建立電 壓差，以造成發生電荷隧穿通過該隧穿電容器，以致在該編程操作后 電荷儲存于該浮置柵極節點中；及

在讀取操作期間，該讀取晶體管被激活以產生指示儲存在該浮置 柵極節點中的電荷的輸出信號。

10.如權利要求9所述的存儲器件，其中：

每個存儲器單元包含第一存儲器單元結構及第二存儲器單元結 構；

在該編程操作期間，建立在該第一存儲器單元結構及該第二存儲 器單元結構的第一及第二編程端子間的電壓差使得在該編程操作后， 正電荷儲存于該第一存儲器單元結構的浮置柵極節點中，并且負電荷 儲存于該第二存儲器單元結構的浮置柵極節點中；及

在該讀取操作期間，由該第一及第二存儲器單元結構的讀取晶體 管產生的輸出信號間的差異指示儲存在該存儲器單元中的數據值。

11.一種集成電路，包含：

用于執行數據處理操作的處理電路；及

用于儲存由該處理電路訪問的數據的存儲器件；

該存儲器件包含存儲器單元陣列，每個存儲器單元包含至少一個 存儲器單元結構，并且每個存儲器單元結構包含：

襯底

具有浮置柵極節點的讀取晶體管；

連接至該浮置柵極節點且具有第一編程端子的隧穿電容器；

連接至該浮置柵極節點并且具有第二編程端子的耦合電容器疊 柱，所述耦合電容器疊柱中相鄰的耦合電容器之間具有中間節點，其 中，每個所述中間節點與該襯底隔離并且是在所述存儲器件的工作期 間具有浮置電壓的浮置節點，該耦合電容器疊柱由串聯布置在該浮置 柵極節點及該第二編程端子間的至少兩個耦合電容器形成，該耦合電 容器疊柱具有比該隧穿電容器更大的電容；

在編程操作期間，在該第一編程端子及該第二編程端子間建立電 壓差，以造成發生電荷隧穿通過該隧穿電容器，以致在該編程操作后 電荷儲存在該浮置柵極節點中；以及

在讀取操作期間，該讀取晶體管被激活以產生指示儲存在該浮置 柵極節點中的電荷的輸出信號。