单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法技术

本发明专利技术公开了一种单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法。所述单次可编程内存单元包括选择性闸极晶体管，跟随性闸极晶体管，以及反熔丝变容器。所述选择性闸极晶体管具有第一闸极端，第一汲极端，第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及第一源极端。所述跟随性闸极晶体管具有第二闸极端，第二汲极端，第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及第二源极端。所述反熔丝变容器具有第三闸极端，第三汲极端，第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三汲极端及第三源极端之间以形成短路。本发明专利技术内存单元可以进行正向及反向读取操作。

【技术实现步骤摘要】
单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法
本专利技术涉及一种单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法，特别是涉及一种可进行正向及反向读取操作的单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法。
技术介绍
非挥发性内存是一种可以在没有电源供应的情况下储存信息的内存。非挥发性内存的例子包括磁性记忆装置、光盘片、快闪式内存及其他半导体式内存态样。根据编程次数限制，非挥发性内存可以分为多次可编程(multi-timeprogrammable,MTP)内存及单次可编程(one-timeprogrammable,OTP)内存。如图1所示，公知单次可编程内存单元100包括一晶体管110及一反熔丝晶体管120。当要对单次可编程内存单元100进行编程时，反熔丝晶体管120会被击穿而变成一金属氧化半导体(metaloxidesemiconductor,MOS)电容，以使得逻辑数据「1」被写入单次可编程内存单元100中。请一并参考图2及图3。图2是图1单次可编程内存单元被编程后的良好击穿状态的示意图。图3是图1单次可编程内存单元被编程后的不良击穿状态的示意图。如图2所示，当对应于反熔丝晶体管120闸极端G的闸极氧化层Ox是在靠近反熔丝晶体管120源极端S的位置被击穿时，闸极端G和源极端S之间的漏电流会较小。如图3所示，当对应于反熔丝晶体管120闸极端G的闸极氧化层Ox是在靠近反熔丝晶体管120信道区域的位置被击穿时，闸极端G和源极端S之间的漏电流会较大，因为会有更多电流经由信道区域泄漏。然而，在现有技术中，闸极氧化层Ox击穿的位置很难被控制，因此公知单次可编程内存单元100有可能会因漏电流引起的电力不足导致运作不正常或有较慢的反应速度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了弥补现有技术的不足，提供一种可进行正向及反向读取操作的单次可编程内存单元及编程和读取内存数组的方法，以解决上述问题。根据本专利技术一实施例，本专利技术中单次可编程内存单元，包括一选择性闸极晶体管，一跟随性闸极晶体管，以及一反熔丝变容器。所述选择性闸极晶体管具有一第一闸极端，一第一汲极端，一第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及所述第一源极端。所述跟随性闸极晶体管具有一第二闸极端，一第二汲极端，一第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及所述第二源极端。所述反熔丝变容器具有一第三闸极端，一第三汲极端，一第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及一第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三汲极端及所述第三源极端，用以于所述第三汲极端及所述第三源极端之间形成短路。根据本专利技术还一实施例，本专利技术单次可编程内存单元包括一选择性闸极晶体管，一跟随性闸极晶体管，以及一反熔丝变容器。所述选择性闸极晶体管具有一第一闸极端，一第一汲极端，一第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及所述第一源极端。所述跟随性闸极晶体管具有一第二闸极端，一第二汲极端，一第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及所述第二源极端。所述反熔丝变容器具有一第三闸极端，一第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及一第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三源极端。其中所述第三闸极端的一部分是形成于一浅沟槽隔离区的正上方，且所述第三闸极端的其余部分是形成于所述第三源/汲极延伸区域的正上方。根据本专利技术还一实施例，本专利技术编程内存数组的方法包括提供一内存数组，所述内存数组包括多个如上所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供一第二电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供一第三电压至所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；以及提供一接地电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；其中所述第三电压是高于所述第一电压及所述第二电压，且所述第一至第三电压是高于所述接地电压。根据本专利技术还一实施例，本专利技术读取内存数组的方法包括提供一内存数组，所述内存数组包括多个如上所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述第一电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供所述第一电压至所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；提供一接地电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；以及经由耦接于所述被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端的一位线读取储存数据；其中所述第一电压是高于所述接地电压。根据本专利技术还一实施例，本专利技术读取内存数组的方法，包括提供一内存数组，所述内存数组包括多个如上所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述第一电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供一接地电压至所述内存数组的全部第三闸极端；提供所述第一电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；以及经由耦接于所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端的一信号线读取储存数据；其中所述第一电压是高于所述接地电压。根据本专利技术还一实施例，本专利技术读取内存数组的方法包括提供一内存数组，所述内存数组包括多个如上所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压以开启一被选择的单次可编程内存单元的选择性闸极晶体管及跟随性闸极晶体管；提供一反向读取电压至所述被选择的单次可编程内存单元的反熔丝变容器；提供一第二电压至耦接于所述被选择的单次可编程内存单元的第一源极端的一位线；以及经由耦接于所述被选择的单次可编程内存单元的第三闸极端的一信号线读取储存数据；其中所述第二电压是高于所述反向读取电压。附图说明图1是公知单次可编程内存单元的等效电路图。图2是图1单次可编程内存单元被编程后的良好击穿状态的示意图。图3是图1单次可编程内存单元被编程后的不良击穿状态的示意图。图4是本专利技术单次可编程内存单元的等效电路图。图5是本专利技术单次可编程内存单元的第一实施例的结构示意图。图6是本专利技术单次可编程内存单元的第二实施例的结构示意图。图7是本专利技术单次可编程内存单元的第三实施例的结构示意图。图8是本专利技术单次可编程内存单元的第四实施例的结构示意图。图9是本专利技术单次可编程内存单元的第五实施例的结构示意图。图10是本专利技术单次可编程内存单元的第六实施例的结构示意图。图11是本专利技术编程包括多个单次可编程内存单元的内存数组的方法。图12是本专利技术读取包括多个单次可编程内存单元的内存数组的方法。图13是本专利技术还一读取包括多个单次可编程内存单元的内存数组的方法。其中，附图标记说明如下：100单次可编程内存单元110晶体管120反熔丝晶体管200、200A、200B、200C、200D、200E单次可编程内存单元200’被选择的单次可编程内存单元210选择性闸极晶体管220跟随性闸极晶体管230反熔丝变容器300内存数组BL位线SL信号线G闸极端G1第一闸极端G2第二闸极端G3第三闸极端S源极端S1第一源极端S2第二源极端S3第三一源极端D汲极端D1第一汲极端D2第二汲极端D3第三汲极端E1第一源/汲极延伸区域E2第二源/汲极延伸区域E3第三源/汲极延伸区域Ox闸极氧化层Ox1第一闸极氧化层Ox2第二闸极氧化层Ox3第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单次可编程内存单元，其特征在于，包括：一选择性闸极晶体管，具有一第一闸极端，一第一汲极端，一第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及所述第一源极端；一跟随性闸极晶体管，具有一第二闸极端，一第二汲极端，一第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及所述第二源极端；以及一反熔丝变容器，具有一第三闸极端，一第三汲极端，一第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及一第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三汲极端及所述第三源极端，用以于所述第三汲极端及所述第三源极端之间形成短路。

【技术特征摘要】
2013.05.16 US 61/823,9281.一种单次可编程内存单元，其特征在于，包括：一选择性闸极晶体管，具有一第一闸极端，一第一汲极端，一第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及所述第一源极端；一跟随性闸极晶体管，具有一第二闸极端，一第二汲极端，一第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及所述第二源极端；以及一反熔丝变容器，具有一第三闸极端，一第三汲极端，一第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及一第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三汲极端及所述第三源极端，用以于所述第三汲极端及所述第三源极端之间形成短路；其中每一第一源/汲极延伸区域具有一第一深度，且每一第二及第三源/汲极延伸区域具有一第二深度，所述第二深度较所述第一深度深。2.一种单次可编程内存单元，其特征在于，包括：一选择性闸极晶体管，具有一第一闸极端，一第一汲极端，一第一源极端，以及两第一源/汲极延伸区域分别耦接于所述第一汲极端及所述第一源极端；一跟随性闸极晶体管，具有一第二闸极端，一第二汲极端，一第二源极端耦接于所述第一汲极端，以及两第二源/汲极延伸区域分别耦接于所述第二汲极端及所述第二源极端；以及一反熔丝变容器，具有一第三闸极端，一第三汲极端，一第三源极端耦接于所述第二汲极端，以及一第三源/汲极延伸区域耦接于所述第三汲极端及所述第三源极端，用以于所述第三汲极端及所述第三源极端之间形成短路；其中每一第一源/汲极延伸区域具有一第一深度，且所述第三源/汲极延伸区域具有一第二深度，所述第二深度较所述第一深度深，耦接于所述第二源极端的第二源/汲极延伸区域具有所述第一深度，且耦接于所述第二汲极端的第二源/汲极延伸区域具有所述第二深度。3.如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元，其特征在于，所述第一闸极端、所述第二闸极端及所述第三闸极端是形成于具有相同的一第一厚度的一第一闸极氧化层上。4.如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元，其特征在于，所述第一闸极端是形成于具有一第一厚度的一第一闸极氧化层上，所述第二闸极端是形成于具有所述第一厚度的一第二闸极氧化层上，且所述第三闸极端是形成于具有一第二厚度的一第三闸极氧化层上，且所述第二厚度小于所述第一厚度。5.如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元，其特征在于，所述第三闸极端的水平边界是在所述第三源/汲极延伸区域的水平边界内。6.如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元，其特征在于，所述选择性闸极晶体管及所述跟随性闸极晶体管是形成于一P型井上，且所述反熔丝变容器是形成于一N型井上。7.一种编程内存数组的方法，其特征在于，包括：提供一内存数组，所述内存数组包括多个如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供一第二电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供一第三电压至所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；以及提供一接地电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；其中所述第三电压是高于所述第一电压及所述第二电压，且所述第一至第三电压是高于所述接地电压。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述第一电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；以及提供所述接地电压至所述未被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端。10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述接地电压至所述未被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；以及提供所述第一电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。11.一种读取内存数组的方法，其特征在于，包括：提供一内存数组，所述内存数组包括多个如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述第一电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供所述第一电压至所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；提供一接地电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；以及经由耦接于所述被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端的一位线读取储存数据；其中所述第一电压是高于所述接地电压。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述第一电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；以及提供所述接地电压至所述未被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端。14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述接地电压至所述未被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端；以及提供所述第一电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。15.一种读取内存数组的方法，其特征在于，包括：提供一内存数组，所述内存数组包括多个如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压至一被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；提供所述第一电压至所述内存数组的全部第二闸极端；提供一接地电压至所述内存数组的全部第三闸极端；提供所述第一电压至一被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端；以及经由耦接于所述被选择列上多个单次可编程内存单元的第三闸极端的一信号线读取储存数据；其中所述第一电压是高于所述接地电压。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端。18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：提供所述接地电压至一未被选择列上多个单次可编程内存单元的第一闸极端；以及提供所述接地电压至一未被选择行上多个单次可编程内存单元的第一源极端。19.一种读取内存数组的方法，其特征在于，包括：提供一内存数组，所述内存数组包括多个如权利要求1或2所述的单次可编程内存单元；提供一第一电压以开启一被选择的单次可编程内存单元的选择性闸极晶体管及跟随性闸极晶体管；提供一反向读取电压至所述被选择的单次可编程内存单元的反熔丝变容器；提供一第二电压至耦接于所述被选择的单次可编程内存单元的第一源极端的一位线；以及经由耦接于所述被选择的单次可编程内存单元的第三闸极端的一信号线读取储存数据；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴孟益，黄志豪，陈信铭，
申请(专利权)人：力旺电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71