一种鳍状背栅的存储结构及其浮体单元的自动刷新方法技术

技术编号:10101140 阅读:274 留言:0更新日期:2014-05-30 14:10
本发明专利技术提出一种鳍状背栅的存储结构及其浮体单元的自动刷新方法,通过在一上表面设置有背栅的衬底的上表面设置有背栅氧化层;并在背栅氧化层上设置浮栅结构,在很小的电压就能完成数据写入,并且采用的浮体单元自动刷新技术,保持时间大大增加,显著降低了功耗,同时由于存储单元尺寸也非常小,集成度也非常高。用本发明专利技术单管存储结构替代原来六管存储单元结构的静态随机存储器可大幅降低CMOS处理器芯片面积,并且适用于28/20/14nm甚至以下工艺节点,成本明显降低,功耗也显著下降。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出,通过在一上表面设置有背栅的衬底的上表面设置有背栅氧化层;并在背栅氧化层上设置浮栅结构,在很小的电压就能完成数据写入,并且采用的浮体单元自动刷新技术,保持时间大大增加,显著降低了功耗,同时由于存储单元尺寸也非常小,集成度也非常高。用本专利技术单管存储结构替代原来六管存储单元结构的静态随机存储器可大幅降低CMOS处理器芯片面积,并且适用于28/20/14nm甚至以下工艺节点,成本明显降低,功耗也显著下降。【专利说明】
本专利技术涉及一种半导体器件结构及其制备技术,尤其涉及。
技术介绍
利用半导体技术所发展起来的记忆体元件,如动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、非挥发性存储器(NVM)等等现今都被广泛应用在各种电子产品中。随着摩尔定律(Moore’ sLaw)的发展,存储器元件尺寸越来越小,使得单位面积可容纳的晶体管数目增多,速度也越来越快。由于DRAM、SRAM的读取速度非常快,也被逐渐集成到片上系统中,以达到更高的集成度和性能。以Intel —款四核处理器芯片为例,系统中嵌入了三级高速缓存器,一级高速缓存(cache LI)、二级高速缓存器(cache L2)及三级共享高速缓存(cache L3)。其中二级高速缓存和三级高速缓存几乎占据一半以上的芯片面积。嵌入式静态随机存储器(eSRAM)虽然存取速度快,但是基本存储单元为六管单元,占用面积大,成本高。嵌入式动态随机存储器(eDRAM)基本存储单元为1T1R,但是电容漏电现象电容需要常常更新(Refresh),功耗大大增加,而且随着尺寸缩小,电容为了达到足够的电荷存储量,工艺制造上是个很大的挑战。如何解决上述问题,现有一种做法就是利用浮体单元提出一种类似动态随机存储器(DRAM)的单管存储结构,原因是它的存储单元尺寸能够低至4F2,并且利用晶体管浮体效应来存储信息从而结构上无需电容,因此可伸缩性大大提高。目前基于晶体管的IT DRAM受到广泛关注,这是由于其良好的输入输出电流比例和非破坏性的读操作特性。一种典型的基于绝缘体上娃(SOI)技术的IT DRAM单元的横截面,如图1所示,浮体单元15 (FBC)位于一层埋入式氧化物层(BOX) 12之上,使沟道15与衬底11时间实现隔离。向该存储单元写入数据的原理如图2所示。当写I的时候栅端脉冲电压使npn BJT晶体管导通,并且漏端14为高电平,电子从源端13注入并通过浮体单元15到达漏端14,电子在加速的过程中产生电子空穴对,从而会在沟道浮体单元中形成空穴积累,此时浮体单元的状态即为“I”。如图3所示,在写O时,通过栅极耦合空穴被疏散,此时浮体单元15的状态即为“O”。在读取信息的时候,若浮体单元初始状态为“1”,那么在栅极16电平不改变时,BJT晶体管会被触发导通,如果初始状态为“0”,那么BJT晶体管将保持截止状态,通过对导通电流和截止电流的检测可读取出存储信息。但是这种结构在写入数据时需要大量功耗,并且由于数据保持时间短仍需要不断刷新,降低了读取速度。另外,传统的DRAM由于电容的电荷泄露问题,一段时间内就要刷新一次,比如每隔64ms就刷新一次。在基本存储单元为ITlC标准的DRAM芯片中,每一次刷新过程都是周期性的读取存储器每一行,读出每一位上的数据,然后重新存储,这样的刷新过程是顺序进行的,一行接着一行,。例如对于一个64Mbit的DRAM,组成方式为16Mbit*4,拥有4096行地址位,为了刷新这样的存储器,就必须一行接着一行读取4096次,对于选中的每一行,我们必须读取这一行里的每一位,并通过检测放大读出数据再重新存储到指令单元。这样的刷新过程会浪费大量功耗,并且在重新存储过程中,DRAM是不能进行其他任何操作,这对DRAM的性能大大折扣。中国专利(【专利技术者】亢勇, 陈邦明 申请人:上海新储集成电路有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于鳍状背栅偏置的存储装置,其特征在于,包括:一上表面设置有背栅的衬底,所述背栅的上表面设置有背栅氧化层;及一设置于所述背栅氧化层上的浮栅结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:亢勇陈邦明
申请(专利权)人:上海新储集成电路有限公司
类型:发明
国别省市:

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