[實(shí)用新型]存儲(chǔ)器單元及電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420638559.2
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN204271081U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·拉羅薩;S·尼埃爾;J·德拉洛;A·雷尼耶
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體(魯塞)公司
• 主分類號(hào): H01L27/115
• 分類號(hào): H01L27/115;H01L29/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及分柵式存儲(chǔ)器單元，每個(gè)分柵式存儲(chǔ)器單元均包含選擇晶體管部和浮置柵極晶體管部。選擇晶體管部包括選擇柵極，而浮置柵極晶體管部包括浮置柵極和控制柵極。

背景技術(shù)

所謂的“分柵式”存儲(chǔ)器單元傳統(tǒng)上由熱電子注入(或者“熱載流子注入”)進(jìn)行編程。相比于隧道效應(yīng)編程，熱電子編程具有時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，比隧道效應(yīng)編程大約短100倍。相比于隧道效應(yīng)編程的若干毫秒而言，通過熱電子注入的存儲(chǔ)器單元的編程時(shí)間通常在若干微秒的量級。

在熱電子編程期間，存儲(chǔ)器單元的兩個(gè)晶體管部彼此合作以將電荷注入浮置柵極。選擇晶體管部具有導(dǎo)電溝道(其中有電流出現(xiàn))，其包括高動(dòng)能電子，稱作“熱電子”。當(dāng)該電流到達(dá)浮置柵極晶體管部的導(dǎo)電溝道時(shí)，在由施加至控制柵極的電壓創(chuàng)建的橫向電場的影響下，注入?yún)^(qū)出現(xiàn)在高能電子被注入浮置柵極的位置。

圖1示出了在存儲(chǔ)器陣列的字線WL_i中的傳統(tǒng)的分柵式存儲(chǔ)器單元C1_i，j的布置。存儲(chǔ)器單元的選擇晶體管ST部的選擇柵極SG連接至選擇線SL_i，而浮置柵極晶體管FGT部的控制柵極CG連接至控制柵極線CGL_i。選擇晶體管部的漏極D連接至位線LB_j，以及浮置柵極晶體管FGT部的源極S連接至源極線SCL_i。選擇SL_i、控制柵極CGL_i以及源極SCL_i線并行且鏈接至字線的所有存儲(chǔ)器單元。位線BLj橫切于線SL_i、CGL_i、SCL_i并且還連接至屬于其他字線(未示出)的存儲(chǔ)器單元。

選擇線SL_i接收選擇電壓VS_i，控制柵極線CGL_i接收柵極電壓VG_i，以及源極線SCL_i接收源極電壓VSC。電壓VG通常為高，例如10V，以在浮置柵極晶體管FGT部的溝道中產(chǎn)生支持(favor)將電子注入浮置柵極的橫向電場。電壓VSC足夠高，例如4V，以保證存儲(chǔ)器單元的傳導(dǎo)性。電壓VS通常設(shè)置為大于選擇晶體管部的閾值電壓的值，例如，在1V和3V之間。編程電流經(jīng)過存儲(chǔ)器單元和位線BL_j。在與電流相反的方向上流動(dòng)(circulate)的電子流經(jīng)過選擇晶體管部的溝道，直到電子流到達(dá)進(jìn)入浮置柵極晶體管部的溝道的注入點(diǎn)。

盡管具有良好的注入性能，分柵式存儲(chǔ)器單元具有比傳統(tǒng)的閃存單元占用更多的半導(dǎo)體表面、以及由熱電子注入進(jìn)行編程但僅包含一個(gè)控制柵極的缺點(diǎn)。

美國專利5,495,441公開了一種所謂的“分柵式”存儲(chǔ)器單元，其選擇晶體管部被垂直布置以減少存儲(chǔ)器單元的占用面積(footprint)。圖2對應(yīng)于該文檔的圖7，并且示出了這種存儲(chǔ)器單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2中的參考標(biāo)號(hào)是前述文檔的原圖7的參考標(biāo)號(hào)。圖2中示出的存儲(chǔ)器單元C2包括在襯底上方形成由多晶硅(polycrystalline?silicon)制成的浮置柵極FG(28)之后在襯底(27)中蝕刻的溝槽。該溝槽已經(jīng)用氧化物層(200a，200b)覆蓋。之后，由多晶硅制成的導(dǎo)電層(26)已經(jīng)沉積在整個(gè)存儲(chǔ)器單元上。導(dǎo)電層(26)具有在溝槽中延伸并形成垂直選擇柵極SG的部分、在浮置柵極FG(28)上方延伸并且形成水平控制柵極CG的部分、形成存儲(chǔ)器單元的選擇線SL的導(dǎo)電層的剩余部分。在襯底中注入的摻雜區(qū)域(21)形成位線BL，以及在溝槽底部處注入的摻雜區(qū)域(20)形成與位線BL(21)平行的“源極位線”SBL。因此，存儲(chǔ)器單元C2包括具有長度為L1的垂直溝道的選擇晶體管ST部、以及具有長度為L2的水平溝道的浮置柵極晶體管FGT部，兩個(gè)協(xié)作以形成具有長度為L1+L2的溝道的晶體管。由相同導(dǎo)電層(26)形成兩個(gè)晶體管FGT、ST部的控制CG和選擇SG柵極，因而形成單個(gè)組件。存儲(chǔ)器單元C2是與存儲(chǔ)器單元C2’一起形成的，存儲(chǔ)器單元C2’鏈接到相同的選擇線SL(26)以及到相同的位線BL(21)，但是到不同的“源極位線”SBL’(20)。

如圖3所示，存儲(chǔ)器單元C2、C2’的這種結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)明顯不同于圖1所示的傳統(tǒng)架構(gòu)。兩個(gè)成對的存儲(chǔ)器單元的選擇晶體管ST部的源極S連接至與位線BL(21)平行的“源極位線”SBL(20)、SBL’(20)。存儲(chǔ)器單元的選擇線SL(26)、以及柵極SG(26)和CG(26)處于相同電勢，因而柵極SG和CG形成單一的選擇/控制柵極。