具有同时写入和擦除功能的非易失性存储器阵列制造技术

一种非易失性存储器阵，其具有的个别单元带有一电流注射器（２１）和一非易失性存储晶体管（２３）。注射器电流产生的带电粒子可通过隧道效应储存于该存储晶体管内。在通过一字线（１９，１０２）激活该阵列的一行时，该激活的行使电流注射器（２１）准备好操作，以在程序线（１１，１３）的电压适当时使电荷储存于一存储单元（２３）内，同时，一在另一邻接行的单元通过自一存储晶体管激励的电荷而被擦除。多个传导板（３０）设置于该字线（１９）之上，而每一板具有一对反向延伸的狭形部（８６，８８），一个使一在一第一行的单元可以编程，而另一个则使一在另一行的单元可以擦除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种非易失性存储器阵，具体地说为一种适合于同时写入和擦除的非易失性存储器阵列。
技术介绍
碰撞电离为人所知已有多年。授予B.Eitan的美国专利第4,432,075号及授予Hayashi等人的美国专利第4,821,236号叙述了一种与一电荷发生器邻接的EEPROM晶体管，该电荷发生器在该EEPROM的附近产生一衬底电流，在该EEPROM的表面下的电极附近产生过剩电荷或空穴，类似于空间电荷。假定产生的空穴向该EEPROM的其中一个电极加速，由此产生的高能次级电子足以贯穿在该衬底上的栅极氧化物并变成注入到一导电浮动栅内。对于很小的EEPROMs来说，该浮动栅通过带到带隧道效应而变成带电，该效应使到无需在该浮动栅上设置一控制极。授予R.Sinks的美国专利第5,126,967号及美国专利第4,890,259号叙述了一种由可以储存模拟波形的非易失性晶体管构成的存储器阵列。EEPROM晶体管的直接记录模拟波形而无需模数转换的能力导致一些新的应用，诸如在神经网络中的用途。这已在美国专利第6,125,053号中揭示，其中C.Dioris和C.Mead叙述了利用EEPROMs储存由碰撞电离产生的变量电荷来表示一模拟值。这与一常规EEPROM相反，在其中一浮动栅通过储存电荷或不储存电荷来显示一数字值。在该‘053专利中，叙述了一种可以同时写入及读取的EEPROM。与其类似的一个课题为在一阵列中同时进行编程及擦除操作。本专利技术的一个目的在于设计一种存储器阵列，其可同时地将一存储区域编程及将另一存储区域擦除。
技术实现思路
上述目的业已通过一种半导体非易失性存储器阵列来达成，其具有一列可写入的单元以及另一列可在同时擦除的单元。该些单元的特征为一种具有一浮动栅型的非易失性存储晶体管，加上一形成于一隔离但邻接的隔离区内的电荷注射器，再加上惯用的行和列地址线。该电荷注射器产生空间电荷，其向该在隔离区下面的衬底底部流动。由于该注射器很接近该存储晶体管，该存储晶体管的一或多个电极要加偏压以吸引电荷，例如空穴。该些空穴对一或多个带电电极的碰撞导致次级粒子，最好是电子，通过碰撞电离而具有充足的能量以隧道效应到达该浮动栅上。在该注射器内的电流激励、一快速二极管和该晶体管内的电极偏压，以一精细的方式受控以致于可在该浮动栅上放置精密量的电荷。一放置于一电极处的电流表可以或能够测量在一特定范围内的传递电荷，该特定范围自若干由衬底及注射器区的掺杂而定的可能范围内选出。不同的掺杂级导致该晶体管内的存储单元有不同的传导阈值以及从而有不同的范围。在一晶体管阵列内的不同阈值使到一阵列可在无需模数转换下在一扩展的模拟信号微调范围内作用。为了达成同时写入及擦除，可通过一字线选择一正在写入的行，该字线同时可擦除一相邻的非当前的行。该字线通过介质材料与多个多晶硅板相隔，该间隔形成一相对于该字线的电容关系。该多晶硅板具有狭形部，其形成该些晶体管的控制极。沿一方向延伸的狭形部形成EEPROM控制极以在一行中进行写入，而沿另一方向延伸的狭形部则形成控制极以在另一行中进行擦除。附图说明图1所示为一根据本专利技术的一非易失性晶体管存储器阵列的一部分的电路图。图2所示为图1所示的存储器阵列的一存储单元的重绘的示意图。图3所示为图1所示的存储器阵列的一存储单元的沿图4中的3-3线的截面图。图4所示为图2所示的一存储单元的芯片布置的俯视图。图5所示为图2所示类型的一晶体管存储单元的一带到带隧道效应作用区对比一雪崩击穿区的注射器电流与电压的曲线图。图6所示为图2所示类型的一晶体管存储单元的注射器电流作为漏极及控制极偏压的一涵数的曲线图。图7所示为图2所示类型的存储单元的储存的电子数目作为阈值电压的一涵数的曲线图。图8所示为图1所示的存储器阵列的一存储单元的一字线沿图4中的8-8线的截面图。具体实施例方式参阅图1，一非易失性晶体管存储器阵列的一第一存储单元15具有的分别与触点22和26相关联的第一和第二程序线11和13、位线17和37以及字线19全部皆贯穿该单元并延伸到邻接的单元内。具体地说，程序线11和13、位线17行和字线19沿一第一方向延伸至邻接单元115内，而位线37则沿一第二方向延伸至邻接单元215内。字线19与晶体管25和125的控制极成一电容关系。每一存储单元具有一EEPROM存储晶体管23和一包括一快速二极管29的电流注射器，该快速二极管的一阴极28与一电触点22和一MOS注射晶体管21的一电极连接。该二极管29的阳极与晶体管衬底和电触点24连接。该晶体管21的第一程序线11的偏压为该二极管29提供反偏压。该反偏压产生一流向衬底中央的电流。当一连接作为一平行板电容器的n沟道MOS晶体管35在激励线33上产生一适当的偏压时，程序线11和13的设置使其可为该MOS晶体管21提供一偏压。该EEPROM存储晶体管23具有一通过该晶体管35和21的控制极而实质上为该引线形成线36所构成的分布式浮动栅，而该控制极为一种部份地由字线19构成的新颖的电容耦合结构。如图所示，该字线19为单元15中的一电容性器件25的一部分，也是该在一邻接单元中的电容性器件125的一部分。该字线及相关的电容性器件的一个特征在于向一个单元提供偏压作写入，但在该邻接单元中则以一将在下文中参照图3及图4所述的方式将该偏压用于擦除。该字线为该些电容性器件的一个板并且可以置于其它的板的上面或下面。该些其它的板为多晶硅结构，一个板会与两个邻接的存储单元相关联，该些板具有构成一EEPROM的一部份且与一控制电极相类似的狭形部或功能部件，如同在下文中更完整地叙述那般。一与位线37和触点32相关联的电流表39，其在晶体管23通过在该些位线及程序线上施以适当的偏压进行读取或写入时测量流经器件25并穿过存储晶体管23的电流。程序线11和13在其它时候通常为浮动。位线17和37要加偏压以对流经一选择单元的晶体管23的电流作一精确的电流测量。图1未示出行地址及列地址电路系统。一在列方向的邻接单元115和单元15具有相同的构件，即一连接作为一平行板电容器的MOS晶体管135，一由一二极管129和注入晶体管121构成的电流注射器，一EEPROM存储晶体管123和一电容性器件125。一电流表139读取该存储晶体管123的沿着该位线137的输出。程序线11和13加偏压到该电流注射器以使其导通，而电子则激励到存储晶体管123的浮动栅。将电荷注入氧化物和浮动栅内或者将电荷自浮动栅注入氧化物和衬底的方法可以为以下任一机制光发射、Fowler-Nordheim隧道效应、在合适温度下的热电子注射(即不低于500℃)、或者是齐纳或雪崩击穿(即假如在衬底中的载流子得到的能量超过电子或空穴势垒高度)。该存储器阵列内的其它单元，诸如单元215和315分别具有与存储单元15和115相类似的构件。在一编程操作时，可以测量流向或流出一选择的存储晶体管的电流，即现有的信道传导率，以便可示出该由晶体管35，21及23的三个控制极构成的浮动栅结构上的电荷存储量。如下所示，该MOS晶体管21的部份信道传导率由注射器提供，具体地说由该注射器的二极管29提供。碰撞电离最常见的通过监测存储晶体管的衬底电流来测量。在编程时，存储晶体管23的源极和漏极在位线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同时写入和擦除数据的非易失性存储器阵列，其包括：多条平行的字线以及多条位线和程序线，所述字线、位线和程序线配置成可选择地施加偏压；多个在所述字线之间成行地排列且接受所述偏压的存储单元，每一存储单元具有一非易失性存储晶体管和一邻接的电流注射器，所述字线与多个平行的多晶硅板成电容关系，而每一多晶硅板的一部分将所述字线感生的电压传送到在不同行中的一存储晶体管和一电流注射器；以及由此，通过字线电压就可写入与一第一行相关联的存储单元，而在一第二行中的存储单元也可以通过所述字线电压同时地进行擦除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-4 10/773,0591.一种用于同时写入和擦除数据的非易失性存储器阵列，其包括多条平行的字线以及多条位线和程序线，所述字线、位线和程序线配置成可选择地施加偏压；多个在所述字线之间成行地排列且接受所述偏压的存储单元，每一存储单元具有一非易失性存储晶体管和一邻接的电流注射器，所述字线与多个平行的多晶硅板成电容关系，而每一多晶硅板的一部分将所述字线感生的电压传送到在不同行中的一存储晶体管和一电流注射器；以及由此，通过字线电压就可写入与一第一行相关联的存储单元，而在一第二行中的存储单元也可以通过所述字线电压同时地进行擦除。2.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于每一非易失性存储晶体管与另一非易失性存储晶体管成一对称对。3.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于自所述电流注射器流入所述存储晶体管的电流导致带电粒子经碰撞电离产生，所述带电粒子储存于所述存储晶体管的控制极。4.如权利要求3所述的存储器阵列，其特征在于自所述电流注射器的电流通过一带有一外施偏压的电极测量。5.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于每一所述电流注射器具有在一最接近的范围内相互作用的一快速二极管和一控制晶体管以便使若干经碰撞电离产生的带电粒子储存于所述存储晶体管内。6.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于所述非易失性存储晶体管与所述邻接的电流注射器成一并排的关系。7.如权利要求6所述的存储器阵列，其特征在于所述非易失性存储晶体管与所述邻接的电流注射器通过一隔离区相隔开。8.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于每一存储单元具有至少两相互连接的浮动栅晶体管。9.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于所述存储器阵列的不同行具有不同的掺杂密度以便在不同行中产生不同的阈值电压。10.如权利要求9所述的存储器阵列，其特征在于具有相同阈值电压的存储单元设置于一行内，而不同行具有不同的阈值电压。11.如权利要求10所述的存储器阵列，其特征在于不同行的存储晶体管生成一系列的阈值电压。12.如权利要求1所述的存储器阵列，其特征在于每一存储单元与一电通信的用于测量所述存储单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：B洛杰克，
申请(专利权)人：爱特梅尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]