[發(fā)明專利]基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的低功耗低擦寫(xiě)電壓的非易失性存儲(chǔ)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410577656.X
• 申請(qǐng)日: 2014-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104392747B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建成;李文曉;李聰;尚靖;王震;吳建飛;王宏義;谷曉忱;李松亭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C16/10
• 分類號(hào): G11C16/10;G11C16/14
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 胡偉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體集成電路的存儲(chǔ)技術(shù)，具體涉及一種基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的低功耗低擦寫(xiě)電壓的非易失性存儲(chǔ)器。

背景技術(shù)

許多的集成電子器件需要一定量的非易失性存儲(chǔ)器。通常非易失性的存儲(chǔ)器用作芯片外部的獨(dú)立存儲(chǔ)體或者用作標(biāo)簽芯片中的存儲(chǔ)體，主要是在芯片中在沒(méi)有電源供電的情況下長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)一些控制程序、處理指令或者物品的相關(guān)信息等等。

目前幾種通常使用的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器主要有可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM和快閃存儲(chǔ)器Flash Memory。另外還有鐵電存儲(chǔ)器FeRAM、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器MRAM和相變存儲(chǔ)器OUM等近年來(lái)出現(xiàn)的新型的非易失性存儲(chǔ)器，其研究都已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展。但是它們都不能與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，通常所需的特殊工藝會(huì)增加更多的加工步驟和掩膜數(shù)量，造成成本的大幅增加，尤其所使用的非易失性存儲(chǔ)器的容量不是太大時(shí)，比如使用在無(wú)源射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片中，成本本身就是一個(gè)很關(guān)鍵的限制因素。研究低成本、低功耗、高可靠性的非易失性存儲(chǔ)器勢(shì)在必行。

為了解決上面論述的幾個(gè)問(wèn)題，也有較多的方案提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的低功耗低擦寫(xiě)電壓的非易失性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，避免了生產(chǎn)過(guò)程中附加的步驟和掩膜層數(shù)的增加，且與在CMOS工藝流程下實(shí)現(xiàn)的芯片的集成更加方便。但是它們采用的編程、擦除的原理多集中在熱電子注入效應(yīng)和FN(FN，F(xiàn)owler-Nordheim)隧穿效應(yīng)。但是應(yīng)用熱電子注入效應(yīng)需要有相當(dāng)高的電流，能耗太大，而FN隧穿效應(yīng)則需要較高的電壓、較大的面積，這些因素都會(huì)影響非易失性存儲(chǔ)器的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的低功耗低擦寫(xiě)電壓的非易失性存儲(chǔ)器來(lái)解決上述已有技術(shù)存在的不足，它的編程和擦除操作均利用FN隧穿效應(yīng)完成，解決功耗高的問(wèn)題；使用偽差分的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，輸出差分信號(hào)，可靠性高，并且有助于配合使用差分結(jié)構(gòu)的靈敏放大器，提高讀取速度；編程和擦除過(guò)程只需要較低的電壓(約為正常使用高壓的一半)即可實(shí)現(xiàn)，因此可以簡(jiǎn)化高壓產(chǎn)生電路。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的低功耗低擦寫(xiě)電壓的非易失性存儲(chǔ)器,包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元由模塊A和模塊B組成。

模塊A由第一增壓管AM1、第二增壓管AM2、第一充電管AM3、第二充電管AM4四個(gè)晶體管構(gòu)成。其中第一增壓管AM1和第二增壓管AM2是被連接成的電容形式的器件，第一增壓管的源極A04、漏極A05與第四N阱NW4相連構(gòu)成第三端口P3；第二增壓管AM2的源極A10、漏極A11與第五N阱NW5相連構(gòu)成第六端口P6；第一充電管AM3的源極A02與第一增壓管的柵極A06相連構(gòu)成端口AL1，第一充電管AM3的柵極A03引出作為第二端口P2，第一充電管AM3的漏極A01引出作為第一端口P1；第二充電管AM4的源極A08與第二增壓管的柵極A12相連構(gòu)成端口AL2，第二充電管AM4的柵極A09引出作為第五端口P5，第二充電管AM4的漏極A07引出作為第四端口P4。

模塊A中第一增壓管AM1駐留在第四N阱NW4中，第二增壓管AM2駐留在第五N阱中，第一充電管AM3與第二充電管AM4駐留在第一P阱PW1中，其中第一P阱PW1與地線GND相連。

模塊B由控制管BM1、隧穿管BM2、第一讀取管BM3、第二讀取管BM4、第一選擇管BM5和第二選擇管BM6構(gòu)成。其中控制管BM1與隧穿管BM2與模塊A中的第一增壓管AM1、第二增壓管AM2類似，被連接成電容形式的器件。控制管BM1的源極B02、漏極B01、第一N阱NW1相連構(gòu)成端口BL1；隧穿管BM2的源極B04、漏極B05、第二N阱NW2相連構(gòu)成端口BL2；第一讀取管BM3的源極B07與其所在的第三N阱NW3和第二讀取管BM4的漏極B10相連后引出作為第七端口P7；控制管BM1的柵極B03、隧穿管BM2的柵極B06、第一讀取管BM3的柵極B09、第二讀取管BM4的柵極B12互連構(gòu)成封閉的浮柵FG；第一選擇管BM5的漏極B13與第一讀取管BM3的漏極B08相連接，第二讀取管BM4的源極與第二選擇管BM6的漏極B16相連接，第一選擇管BM5的柵極B15與第二選擇管的柵極B18相連引出作為第八端口P8，第一選擇管BM5的源極B14引出作為輸出端口DO1，第二選擇管BM6的源極B17引出作為輸出端口DO0。端口BL1與端口AL1連接，端口BL2與端口AL2連接；模塊A的作用是實(shí)現(xiàn)自增壓，利用中壓(5V左右)產(chǎn)生高壓(10V左右)；模塊B的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀寫(xiě)。