對稱差分非易失性存儲器單元制造技術

本發(fā)明專利技術涉及對稱差分非易失性存儲器單元。一些實施例涉及一種差分儲存器單元。該存儲器單元包括具有源極、漏極、柵極和本體的第一晶體管。第一電容器具有第一板和第二板，其中第一板耦合到第一晶體管的柵極并且在本體區(qū)之上延伸。該存儲器單元也包括具有源極、漏極、柵極和本體的第二晶體管，其中第二晶體管的源極和本體耦合到第一電容器的第二板。第二電容器具有第三板和第四板，其中第三板耦合到第二晶體管的柵極并且第四板耦合到第一晶體管的源極和本體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及存儲器的領域，并且具體地涉及一種對稱差分非易失性存儲器單元。
技術介紹
本申請是通過整體引用將其內容結合于此的、于2010年10月8日提交的、題為"Symmetric, Differential Nonvolatile Memory Cell"的美國專利申請序列號 61/391,245的非臨時申請。有用來存儲數據的許多不同類型的存儲器。一種類型的存儲器是在許多電子產品中使用的電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)(例如用來存儲用于工業(yè)和汽車傳感器的校準和客戶具體數據)。認為EEPROM為非易失性的，因為即使從單元斷電，數據內容仍然保持于其中。即使EEPROM單元往往為非易失性的，存儲于給定的EEPROM單元中的電荷仍然可能由于單元退化而在單元被反復編程和/或擦除時改變。例如圖1示出了在單元被編程和擦除(即循環(huán)，1個循環(huán)為IX編程和IX擦除)多達數千次時與存儲于多個存儲器單元中的電荷對應的閾值/讀出電壓。一些單元存儲由電壓閾值窗104限定的第一數據狀態(tài)(例如“ 1，，或者“已編程”數據狀態(tài))。當在循環(huán)期間讀取時，編程為第一狀態(tài)的單元提供隨著單元循環(huán)數目而變化的閾值電壓102。其它單元存儲由電壓閾值窗108限定的第二數據狀態(tài)(例如“0”或者“已擦除”數據狀態(tài))。當在循環(huán)期間讀取時，擦除為第二狀態(tài)的單元提供隨著單元循環(huán)數目而變化的閾值電壓106。遺憾的是，如從圖1可見，存儲于單元中的電荷往往根據單元被編程和擦除或者循環(huán)的次數而“漂移”。例如當在時間Iio首次存取單元時，個別單元的電壓閾值102、106 分別適當駐留于第一和第二電壓窗104、108內。然而到在112的第一萬個循環(huán)時，存儲于單元中的電荷將由于單元退化而未與在110時相同，從而使原本旨在“擦除”的一些單元具有落在第二電壓閾值窗108以外的電壓閾值106。另外，在所示例子中，在更高循環(huán)計數時， 用于已編程單元的閾值電壓102往往增加(即單元對于更高循環(huán)計數而言變成被“更強”編程)，但是用于已擦除單元的閾值電壓106往往減少(即單元對于更高循環(huán)計數而言變成被 “更弱”編程)。如果電壓閾值曲線102、106分別在電壓閾值窗104、108的中間保持恒定則將是理想情況，但是當曲線102略微增加而曲線106略微減少時的情況也是可接受的。無論情況如何，由于通常通過使用未考慮到不同漂移電平的參考單元來讀取單元，所以重度循環(huán)的儲存器單元可能產生與“新鮮”單元不同的數據值，即使兩個單元實際存儲相同數據。例如即使向重度循環(huán)的單元寫入較低數據狀態(tài)(例如“0”數據狀態(tài))，則單元的讀取操作(該操作比較與存儲于存取單元中的電荷對應的電壓電平與參考單元)可能不正確地確定單元存儲較高數據狀態(tài)(例如“1”數據狀態(tài))。如果單元退化使兩個曲線102、 106變成更近或者甚至相交，則出現最壞情況。在后一種情況下顯然不再可能進行對給定的單元是處于已編程還是已擦除狀態(tài)的準確確定。因此，專利技術人已設想用于使存儲器單元更耐受單元退化、由此有助于保證可靠數據存儲的技術。 附圖說明圖1示出了存儲器單元的電壓閾值電平可以根據單元被循環(huán)的次數而漂移的一種方式的圖形繪圖。圖2示出了根據一些實施例的存儲器單元的示意圖。圖3示出了根據一個實施例的存儲器單元的透視圖。圖4示出了根據一個實施例的存儲器單元的透視圖。圖5-7示出了用于從存儲器單元讀取數據和/或向存儲器單元寫入數據的可能應用電路。圖8-9圖示了根據一些實施例的分別向存儲器單元寫入1值和0值的方法。 具體實施例方式現在將參照其中相似標號用來通篇指代相似元件的附圖來描述本專利技術的一種或者多種實施方式。附圖未必按比例繪制。為了限制EEPROM單元的“漂移”數量，專利技術人例如已開發(fā)比如圖2中所示的對稱差分EEPROM單元。圖2的對稱差分EEPROM單元200包括位于共同井或者襯底(例如nEpi )中的兩個EEPROM子單元(第一子單元201和第二子單元203)。第一和第二子單元201、203被差分連接，因而如果一個子單元被編程(例如編程為具有裕度電壓V1),則另一子單元同時被擦除(例如擦除為具有裕度電壓K)。類似地，如果一個子單元被擦除(例如擦除為具有裕度電壓Vtl),則另一子單元同時被編程(例如編程為具有裕度電壓V1X通過比較常規(guī)EEPROM 單元的輸出電壓閾值與參考電壓(其用于針對多個單元的讀取電壓閾值比較)來讀取該單元，而簡單地通過測量在第一與第二子單元201、203之間的差值電壓Δ V=V1-Vtl和相位來讀取對稱差分單元200。因此，差分單元200限制或者完全消除對外部參考單元的需要。單元200之所以稱為差分是因為存儲電荷差并且讀取差值裕度電壓AV，而單元之所以稱為對稱是因為兩個子單元201、203在編程/擦除模式期間具有相同對稱耦合因子。這些對稱差分單元可以限制單元“漂移”效果(如先前在圖1中示為常規(guī)單元讀取的問題)，因為即使在執(zhí)行大量循環(huán)之后仍然可以檢測在兩個子單元之間的少量Δν (例如在 100, 000個循環(huán)之后在102與106之間的Δ )。如從圖1可以理解的那樣，即使個別子單元的電壓閾值隨時間而“漂移”，在子單元201、203之間測量的△ V仍然可能隨著大量循環(huán)而給出正確讀取值。此外，與常規(guī)EEPROM單元相比，對稱差分單元200對技術(例如制造)變化不大敏感。這是因為形成差分單元200的兩個子單元201、203被設計成相同并且在管芯上接近地放置在一起。更具體而言，圖2示出了對稱差分EEPROM存儲器單元200的示意表示。第一子單元201包括具有源極Si、漏極Dl和柵極Gl的第一晶體管202以及具有第一板206和第二板208的第一電容器204。第一板206耦合到第一晶體管202的柵極G1。第一晶體管202 形成于也可以稱為本體1 (Bi)的井區(qū)201 (例如ρ井)中。第二子單元203包括具有源極S2、漏極D2和柵極G2的第二晶體管210，其中源極 S2耦合到第一電容器204的第二板208。此外，存儲器單元200包括具有第三板214和第四板216的第二電容器212，其中第三板214耦合到柵極G2并且第四板216耦合到第一晶體管的源極Si。第二晶體管210形成于也可以稱為本體2 (B2)的井區(qū)203 (例如ρ井)中。第一和第二晶體管的本體Bi、Β2分別經常二極管附接到它們的相應晶體管的源極。第一和第二本體201和203均設置于相同襯底、共同井或者EPI層(例如nEPI)上?？梢酝ㄟ^向控制柵極CG1、CG2施加第一差分電壓來向單元200寫入第一數據狀態(tài) (例如邏輯“1”)。可以通過向控制柵極CG1、CG2施加第二不同差分電壓來向單元200寫入第二數據狀態(tài)(例如邏輯“0”)。為了限制所需電路的數量，第一差分電壓在量值上經常等于第二差分電壓而極性顛倒。在下表1中示出了用于向存儲器單元200寫入數據和從存儲器單元200讀取數據的電壓條件的一個例子表1 用于存儲器單元的讀取/寫入電壓條件。因此，在表1的例子中，為了向存儲器單元寫入邏輯“1”，向CGl施加約21伏特并且向CG2并行施加約0伏特。為了向存儲器單元寫入邏輯“0”，向CGl施加約0伏特并且向 CG2并行施加約21伏特。通過在這些偏置條件之間切換，控制電路可以選擇性地本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：D盧卡舍維奇，
申請(專利權)人：D盧卡舍維奇，
類型：發(fā)明
國別省市：