[發(fā)明專利]存儲單元及其構(gòu)成的存儲陣列和OTP

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810840550.2
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109087679A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔政;金建明;顧明;權(quán)力
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: G11C17/12
• 分類號: G11C17/12
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 焦天雷

本發(fā)明公開了一種存儲單元，該存儲單元由一個NMOS組成；編程模式，該NMOS漏極接0V電壓，NMOS柵極連接預(yù)設(shè)電壓；讀取模式，該NMOS漏極連接0V電壓，NMOS柵極接電路電壓。本發(fā)明還公開了一種由上述存儲單元組成的存儲陣列。本發(fā)明還公開了一種OTP，包括：供電電路連接行地址譯碼電路，存儲單元陣列分別連接行地址譯碼電路、列地址譯碼電路和高速電流型放大電路；供電電路連接編程使能信號端，行地址譯碼電路連接讀信號端，高速電流型放大電路連接該只讀存儲器輸出端。本發(fā)明的存儲陣列能節(jié)省了50％的陣列面積和33.3％的繞線復(fù)雜度。本發(fā)明的OTP即能減小版圖面積又能增大設(shè)計余量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種用于一次性可編程只讀存儲器的存儲單元。本發(fā)明還涉及一種由上述存儲單元組成的存儲陣列。以及，一種OTP(一次性可編程只讀存儲器)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展趨勢下，萬物互聯(lián)已經(jīng)初見端倪。從共享單車，到無人駕駛；從智能手表，到智能家居；設(shè)備會和數(shù)以百億，甚至千億計的其他設(shè)備互聯(lián)。海量的數(shù)據(jù)將會被存儲在存儲芯片之中。因此，在物聯(lián)網(wǎng)時代，存儲芯片扮演著非常重要的角色。

非揮發(fā)性存儲芯片NVM(Non-Volatile Memory)保證了設(shè)備斷電之后還能繼續(xù)存儲數(shù)據(jù)，并且受惡劣環(huán)境的影響很小，因此有著廣泛的應(yīng)用。OTP(One Time Programmable)Memory作為NVM中重要的一種類型，有著存儲設(shè)備固件，自我修復(fù)芯片和加密芯片的應(yīng)用。

OTP分為Fuse和Anti-fuse兩種類型。Fuse為可編程電熔絲，通過在Fuse兩端加一定的電壓或者電流，使Fuse產(chǎn)生電遷移或者熱斷裂效應(yīng)，改變Fuse的阻值，從而實現(xiàn)對于Fuse的編程。而Anti-fuse為反熔絲，一般由各工藝平臺的MOS管組成，在其 Gate和Drain/Source端加大電壓，形成擊穿效應(yīng)，改變Anti-fuse的阻值，從而實現(xiàn)對于Anti-fuse的編程。Anti-fuse可以做到與各工藝平臺完全兼容。本發(fā)明中的OTP 代指Anti-fuse。

如圖1所示，傳統(tǒng)OTP存儲單元結(jié)構(gòu)，包含兩個MOS管：MOS1和MOS2；其中MOS1 為選擇管，MOS2為編程管。

在編程模式下，SG(選擇)信號選通MOS1，BL(位線)接0V電壓，PG(編程)接大電壓，擊穿MOS2的Gate和Drain端，改變MOS2中Gate(柵極)和Drain(漏極) 的阻值，從百M Ohm級到K Ohm級，從而實現(xiàn)編程。

在讀取模式下，SG信號選通MOS1，BL接0V電壓，PG接core電壓，測量從PG到BL的電流，來判斷此存儲單元cell是否被編程，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)01的存儲。

若整個陣列很大，使用傳統(tǒng)OTP存儲單元結(jié)構(gòu)需要很大的面積，且走線會比較復(fù)雜，不利于小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種相對現(xiàn)有技術(shù)版圖面積更小的存儲單元，以及所述存儲單元構(gòu)成的存儲陣列。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種相對現(xiàn)有技術(shù)具有更小版圖面積，更高可靠性的OTP(一次性可編程只讀存儲器)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的存儲單元，該存儲單元由一個NMOS組成；

編程模式，該NMOS柵極連接預(yù)設(shè)電壓，預(yù)設(shè)電壓大于等于該NMOS擊穿電壓。

讀取模式，該NMOS漏極連接0V電壓，NMOS柵極接電路電壓。

其中，測量NMOS柵極到漏極電流，通過電流值判斷該存儲單元是否被編程。

其中，若測得NMOS柵極到漏極電流值小于第一閾值則判斷該存儲單元未被編程，若測得NMOS柵極到漏極電流值為大于第二閾值判斷該存儲單元被編程。未編程存儲單元表示數(shù)據(jù)0，已編程存儲單元表示數(shù)據(jù)1。