存储器单元和存储器器件制造技术

本发明专利技术涉及存储器单元和存储器器件。存储器器件的存储器单元包括具有n型栅极和n型阱的MOS电容器(14；114)、第一开关(30；130)，所述第一开关用以暂时地跨所述n型栅极和所述n型阱施加击穿电压(VM)，以在所述n型栅极和所述n型阱之间生成永久性导电击穿结构(22)。

【技术实现步骤摘要】
存储器单元和存储器器件
本专利技术涉及存储器单元和存储器器件的领域，特别是一次性可编程非易失性存储器。本专利技术还涉及在存储器单元中或者从存储器单元存储和读取至少一个位(bit)的方法。
技术介绍
在现有技术中，存在各种提供一次性可编程存储器单元的办法。例如，美国专利6856540B2公开由位于列位线和行字线的交叉点处的晶体管组成的可编程存储器单元。晶体管的栅极从列位线形成，并且其源极连接到行字线。通过在列位线和行字线之间施加电压电位将存储器单元编程，以在晶体管的栅极下的衬底中产生编程的n+区域。在列位线和行字线的交叉点处布置多个晶体管提供若干千字节的存储能力。然而，在列位线和行字线的交叉点处晶体管的布置要求分别的寻址方案(addressingscheme)，其形成分别的负担(overhead)，这对于小型化存储器单元的设计是不利的，并且不适合于小型存储器。
技术实现思路
因而本专利技术的目标是提供相当简单、紧凑并且小尺寸及成本有效的一次性可编程存储器单元和相应的存储器器件。本专利技术的进一步目标是提供一种在这样的存储器单元中存储和从这样的存储器单元中读取至少一个位的方法。此外，存储器单元应提供所存储信息的非易失性和永久性存储。存储器单元应是相当稳健的，并且甚至应能够承受在温度和适度方面的极端外部条件。在第一方面，提供一种存储器器件的存储器单元。所述存储器单元包括具有n型栅极和n型阱的MOS电容器。另外地，所述存储器单元包括第一开关以暂时地跨所述n型栅极和所述n型阱施加击穿电压(VM)，以在所述MOS电容器的所述n型栅极和所述n型阱之间生成永久性导电击穿结构。n型栅极和n型阱基MOS电容器特别适合于当其变得受到击穿电压的施加时，设置永久性导电击穿结构，击穿电压典型地范围在6V之上、8V左右或者甚至更高。当施加预定幅值的击穿电压到所述MOS电容器时，所述MOS电容器的所述n型栅极和所述n型阱内部结构呈现特定的并且明确限定的击穿特性。对所述MOS电容的器所述击穿电压的施加导致在所述n型栅极和所述n型阱之间的金属氧化物中的限定能量沉积。能量沉积导致在所述MOS电容器的所述金属氧化物层或者所述金属氧化物中的导电击穿结构的形成。换而言之，以明确限定的方式损坏或者甚至破坏所述MOS电容器的所述金属氧化物结构，以致在所述n型栅极和所述n型阱之间的电阻率被降低。通过所述导电击穿结构将所述n型栅极和所述n型阱电连接，并且所述MOS电容器不再能够提供基本上较少损耗的电荷的存储。通过所述第一开关，所述MOS电容器的所述n型栅极为可电连接至击穿电压源，而所述MOS电容器的所述n型阱被连接至接地。所述第一开关的闭合从而导致所述击穿电压的跨所述n型栅极和所述n型阱的所述施加，因而跨所述MOS电容器生成并且形成所述永久性导电击穿结构。此后，当所述第一开关被打开或者是断开时，MOS电容器的所述导电击穿结构仍然存在。然后可以通过读出单元取样所述MOS电容器的原有功能的此特定的并且明确限定的破坏。取决于在所述存储器单元的存储或者写入过程期间的所述第一开关的配置，分别的MOS电容器的将被破坏或者将保持完好。此后，在读取过程中，可以检测或者取样所述MOS电容器的操作性，从而表示一位信息。根据进一步实施例，所述存储器单元包括用以施加读出电压(VDD)至所述MOS电容器的第二开关。与所述击穿电压相比，所述读出电压典型地为较低幅值。所述读出电压用以充电或者探测所述MOS电容器。典型地，所述第二开关位于VDD电压源和所述MOS电容器的所述n型栅极之间。所述第二开关的闭合然后将供应分别的读出电压至所述MOS电容器，特别是其n型栅极。根据进一步实施例，所述存储器单元还包括能连接至所述MOS电容器的n型栅极的读出单元。典型地，所述读出单元和所述第二开关被并联连接所述MOS电容器的所述n型栅极。通过这种方式，所述读出单元被永久性地连接至所述MOS电容器的所述n型栅极，而不管所述第二开关的配置。通过所述读出单元、电特性，因而可以检测或者确定所述MOS电容器的操作性或功能。所述读出单元典型地包括诸如读出触发器等的标准电子部件。根据进一步实施例，所述第二开关为可闭合的，以通过所述读出电压充电所述MOS电容器。为了初始化读出过程，所述第二开关被典型地闭合预定的时间间隔。此后，所述第二开关能并且可以被打开，以便保持所提供的电荷存储在所述MOS电容器中。根据进一步实施例，所述读出单元是可操作的，用以在所述第二开关已经被打开之后的预定时间Δt处取样所述MOS电容器。典型地，以各种步骤实施所述MOS电容器的取样。在第一步骤中，所述第二开关被闭合以充电所述MOS电容器。此后，所述第二开关被再次打开。然后，在已经打开所述第二开关后，在所述读出单元实际取样或者探测所述MOS电容器之前，预定的时间消逝。在将所述MOS电容器从所述读出电压断开和所述MOS电容器的取样之间的预定时间间隔的等待，允许当所述MOS电容器已经在所述写入过程期间被所述击穿电压损伤时，提供电荷耗散。在所述写入过程期间，特定MOS电容器变得实际上经受击穿电压的施加的情况下，所述MOS电容器不再能够经过预定时间间隔Δt而存储电荷。其结果是，并且当取样所述MOS电容器时，与在所述写入过程期间没有变为经受所述击穿电压的MOS电容器的取样相比，所述读出单元将不能够收回各自幅值的电荷。以这种方式，可以实施一种相当简单并且成本有效的读出单元，所述读出单元仅是可操作为，以当从读出电压断开经过预定时间间隔Δt时，检测所述MOS电容器是否包括预定幅值的电荷。根据另一实施例，仅当所述第一开关被打开时，所述第二开关为可闭合的。以这种方式，所述读取过程可以精确地与之前的写入过程分开。根据进一步实施例，所述第一开关包括串叠开关(cascodedswitch)。以这种方式，甚至当经受相对高的击穿电压的施加时，所述第一开关保持是可操作的。所述串叠开关为两-或者多级开关，典型地由一系列MOSFET晶体管实施。通过使用串叠开关作为第一开关，甚至当施加相对高的击穿电压时，所述第一开关保持完好。在进一步的实施例中，所述存储器单元包括与第三开关串联的电阻器。电阻器和第三开关的串联连接典型地与所述MOS电容器并联连接。通过所述电阻器并且所述第三开关，可以在写入过程期间，针对施加的相对大的击穿电压而保护所述读出单元。典型地，所述第三开关的一个端被连接至接地，另一个端被连接至所述电阻器。所述电阻的远离所述第三开关的相对端被典型地与所述MOS电容器的所述n型栅极相耦合。以这种方式，来自于相对高的击穿电压的施加的电流流经所述电阻器，并且不会伤害或者破坏所述读出单元。根据进一步实施例，所述第三开关被耦合至所述第一开关。以这种方式，所述第三开关和所述第一开关一致为可操作的。再者，可以设想，在所述存储器单元的写入操作期间，所述第三开关通常为可闭合的并不取决于所述第一开开关是否被闭合。以这种方式，可以针对该相对击穿电压，保护所述读出单元，而不管所述击穿电压是否被施加到所述MOS电容器。在又一实施例中，所述MOS电容器为薄氧化物电容器。典型地，以180nm技术设计所述MOS电容器。其包括相当薄的、紧凑并且成本有效的结构。再者，所述存储器单元为一次性可编程存储器单元。一旦跨所述M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器器件的存储器单元，所述存储器单元包括：‑具有n型栅极(16)和n型阱(18)的MOS电容器(14；114)，‑第一开关(30；130)，所述第一开关用以暂时地跨所述n型栅极(16)和所述n型阱(18)施加击穿电压(VM)，以在所述n型栅极(16)和所述n型阱(18)之间生成永久性导电击穿结构(22)。

【技术特征摘要】
2013.11.05 EP 13191675.11.一种存储器器件的存储器单元，所述存储器单元包括：-具有n型栅极(16)和n型阱(18)的MOS电容器(14；114)，-与所述MOS电容器(14；114)串联的第一开关(30；130)，所述第一开关用以暂时地跨所述n型栅极(16)和所述n型阱(18)施加击穿电压(VM)，以在所述n型栅极(16)和所述n型阱(18)之间生成永久性导电击穿结构(22)，进一步包括与另一开关(36；136)串联的电阻器(34；134)，其中，所述电阻器(34；134)与所述另一开关(36；136)的串联连接与所述MOS电容器(14；114)并联连接，其中所述电阻器(34；134)和所述另一开关(36；136)之间的结点被连接到读出单元。2.根据权利要求1的存储器单元，进一步包括第二开关(32；132)，所述第二开关用以将读出电压(VDD)施加到所述MOS电容器(14；114)。3.根据权利要求1的存储器单元，其中，所述读出单元(40；140)通过所述电阻器(34；134)和所述另一开关(36；136)之间的所述结点可连接至所述MOS电容器(14；114)的n型栅极(16)。4.根据权利要求2的存储器单元，其中，所述第二开关(32；132)可闭合以充电所述MOS电容器(14；114)。5.根据权利要求4的存储器单元，其中，所述读出单元(40；140)能操作为在所述第二开关(32；132)已经被打开之后的预定时间(Δt)处取样所述MOS电容器(14；114)。6.根据权利要求2的存储器单元，其中，仅当所述第一开关(30；13...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡萨格兰德，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH