[發明專利]三端可多次編程存儲器位單元及陣列架構

有效

• 申請號: 200980107925.3
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN102007546A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 彼得勒斯·羅伯圖斯·范坎彭
• 申請（專利權）人: 卡文迪什動力有限公司
• 主分類號: G11C29/00
• 分類號: G11C29/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;鐘強

技術領域

本發明涉及可多次編程存儲器位單元及陣列架構的領域。

背景技術

用于諸如可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)的典型非易失性存儲器架構裝置通常很復雜，且需要復雜驅動及電源電路。

已開發包括雙穩態懸臂的可多次編程(MTP)存儲器位單元，以便降低大陣列非易失性存儲器所需的驅動及電源電路。懸臂設計的雙穩態是利用定位于懸臂任一側的啟動電極接觸表面處的附著力而實現。一旦該懸臂與這些啟動電極的任一個接觸，其將保持于此位置，直至這些附著力被來自位于該懸臂的相對側上的啟動電極的靜電引力克服，在此刻該懸臂朝向此吸引電極移動，直至其接觸此電極。與基于傳統半導體的存儲器單元比較，這些裝置具有優勢，原因在于其可作為非易失性存儲器操作，而無需支持電源。

然而，這些裝置也具有缺點，因為其程序設計的控制可能很復雜。此外，這些雙穩態懸臂的切換速度將依賴施加于該懸臂與兩個啟動電極之一之間的電壓。電壓越高產生的靜電力越大，借此促使該懸臂更迅速地朝向該啟動端移動。當該懸臂接觸啟動端時，電流將自該懸臂傳遞至啟動電極。相應地，如果施加于該啟動電極的電壓較高，則所得電流也可能較高。

橋接該懸臂與該啟動電極的高電流可致使該懸臂及/或該啟動電極損壞。在某些情況中，電流可將這兩個組件焊接在一起，以致不可能有進一步的移動及程序設計，借此顯著地破壞存儲器位單元。

相應地，對一簡單三端可多次編程存儲器位單元及陣列架構存在明確需求，其可防止在該懸臂與啟動電極之間傳送電流過高，同時確保可靠操作。

發明內容

為了解決與現有技術關聯的所述問題，本發明提供一種3端MTP非易失性存儲器位單元，其包括：一程序電極；一擦除電極；一懸臂電極，其連接至一定位于該程序電極與該擦除電極之間的雙穩態懸臂；及切換構件，其連接至該程序電極，該程序電極經布置以將一電壓電位施加于該程序電極，或以檢測或以防止電流從該懸臂流至該程序電極。

該切換構件可包括一開關，其具有一第一節點、一第二節點及一控制節點，其中將電壓施加于該控制節點以啟動該開關，以在該第一節點與該第二節點之間提供一連接。該切換構件可包括一晶體管。該切換構件可包括一N型金屬氧化物半導體(NMOS)晶體管。該切換構件可包括一P型金屬氧化物半導體(PMOS)晶體管。該切換構件可包括一傳導門。該切換構件可包括一微機電系統(MEMS)開關。

本發明的非易失性存儲器位單元的雙穩態懸臂、擦除電極及程序電極可封閉于一密封空腔中。在一密封空腔環境中，該雙穩態懸臂、該擦除電極及該程序電極的表面受到保護，以避免外部潛在降級環境影響。

本發明另外提供一種程序設計上述非易失性存儲器位單元的方法。該方法包括如下步驟：大體上降低在該懸臂電極與該擦除電極之間的電位差；在該懸臂與該切換構件的一側之間施加一電位差；臨時打開該切換構件以在該懸臂與該程序電極之間產生一電位差，其中該電位差足以使該懸臂能夠接觸該程序電極；及在該懸臂接觸該程序電極之前關閉該切換構件。

本發明更提供一種確定上述非易失性存儲器位單元是否處于一編程狀態的方法，該方法包括如下步驟：在該懸臂與該切換構件的一側之間施加一電位差；臨時打開該切換構件以在該懸臂與該程序電極之間產生一電位差；及感測該電流(如果有)流經該切換構件，以便確定該懸臂是否與該程序電極相接觸。

本發明還提供一種擦除上述非易失性存儲器位單元的方法，該方法包括如下步驟：大體上降低在該懸臂電極與該程序電極之間的電位差；及在該懸臂與該擦除電極之間施加一電位差，其中該電位差足以使該懸臂能夠接觸該擦除電極。

本發明又提供一存儲器陣列，其至少包括一非易失性存儲器位單元，如以上所界定。

應了解，本發明提供優于該現有技術的若干優點。舉例而言，本發明的位單元導致一比現有技術陣列更簡單、更小且制造費用更低的陣列。

本領域技術人員從附圖、說明及權利要求書將顯而易見本發明的重要技術優點。

附圖說明

為更完整地了解本發明及更多特征及優點，現參考以下結合附圖所進行的說明。

圖1表示根據本發明的一具體實施例的一3端MTP存儲器位單元的示意視圖，其中該切換構件包括一開關。

圖2a表示根據本發明的一具體實施例的一3端MTP存儲器位單元的示意視圖，其中該切換構件包括一N型金屬氧化物半導體晶體管。

圖2b表示根據本發明的一具體實施例的一3端MTP存儲器位單元的示意視圖，其中該切換構件包括一P型金屬氧化物半導體晶體管。

圖2c表示一3端MTP存儲器位單元的示意視圖，其中該切換構件包括一傳導門。