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一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2014-03-31
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-08-13
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2016-08-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2034-03-31
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201410127643.2 申请日 2014-03-31
公开/公告号 CN103928465B 公开/公告日 2016-08-17
授权日 2016-08-17 预估到期日 2034-03-31
申请年 2014年 公开/公告年 2016年
缴费截止日
分类号 H01L27/108G11C11/401 主分类号 H01L27/108
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN103646666A、CN1845330A、US2010/0329043A1、CN103426465A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 上海新储集成电路有限公司 当前专利权人 上海新储集成电路有限公司
发明人 亢勇、陈邦明 第一发明人 亢勇
地址 上海市金山区亭卫公路6505号2幢8号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 上海市 申请人所在市 上海市金山区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
上海申新律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
吴俊
摘要
本发明涉及一种半导体器件结构,尤其涉及一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构,该存储器器件结构包括一SOI晶圆,且在所述SOI晶圆中的半导体层中还制备有多个存储器单元,每个存储器单元包括位于半导体层中的相互绝缘隔离的一个存储管和一个选通管,且所述存储管的栅极与所述选通管的源极电性连接,构成一双管增益单元结构;其中,所述存储器单元中设置有存储管区和选通管区,所述存储管包括一个半浮栅结构,从存储管区延伸到选通管区并籍由半浮栅结构电性接触选通管的源极。本发明中的存储器器件结构节省了存储器器件单元面积和金属互连所占的面积,并使得保持时间增加,漏电流减小,RC延迟减少,功耗明显降低。
  • 摘要附图
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
  • 说明书附图:图1
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
  • 说明书附图:图2
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
  • 说明书附图:图3
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
  • 说明书附图:图4
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
  • 说明书附图:图5
    一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2016-08-17 授权
2 2014-08-13 实质审查的生效 IPC(主分类): H01L 27/108 专利申请号: 201410127643.2 申请日: 2014.03.31
3 2014-07-16 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构,其特征在于,所述存储器器件结构包括:
一SOI晶圆,包括底部衬底和位于底部衬底之上的掩埋层及包括掩埋层上方的半导体层,且在所述半导体层中还制备有多个存储器单元,每个存储器单元包括位于所述半导体层中的相互绝缘隔离的一个存储管和一个选通管,且所述存储管的栅极与所述选通管的源极电性连接,构成一双管增益单元结构;
其中,所述存储器单元中设置有存储管区和选通管区,所述存储管包括一个半浮栅结构,从所述存储管区延伸到所述选通管区并籍由半浮栅结构电性接触选通管的源极。

2.如权利要求1所述的存储器器件结构,其特征在于,所述存储管位于所述存储管区中,所述选通管位于所述选通管区中。

3.如权利要求2所述的存储器器件结构,其特征在于,所述存储管包括:
在位于所述存储管区中的掩埋层的上方有第一半导体层,且该第一半导体层中设置有第一掺杂区、第二掺杂区和第一沟道区,其中,该第一半导体层和第二半导体层共同构成所述SOI晶圆的半导体层;
在位于所述第一沟道区和所述第二掺杂区的第一半导体层的上方有一第一栅氧层,且该第一栅氧层还部分位于所述第一掺杂区的第一半导体层的上方;
其中,在位于所述存储管区中,所述第一栅氧层的上方按照从下至上顺序还依次设置有半浮栅结构、第二栅氧层和栅极层。

4.如权利要求3所述的存储器器件结构,其特征在于,所述选通管包括:
在位于所述选通管区中的掩埋层的上方有第二半导体层,且该第二半导体层中设置有第三掺杂区、第四掺杂区和第二沟道区;
所述第一栅氧层还部分位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方,所述半浮栅结构位于所述第一栅氧层的上方并延伸部分位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方,所述第二栅氧层在所述半浮栅结构的上方及其位于所述选通管区一侧的侧壁上,且该第二栅氧层还位于剩余的位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方、位于所述第二沟道区的第二半导体层的上方和部分位于所述第四掺杂区的第二半导体层的上方;
其中,所述栅极层位于所述第二栅氧层的上方,且该栅极层的上表面的高度在同一水平线上。

5.如权利要求4所述的存储器器件结构,其特征在于,所述存储器器件结构还包括一隔离墙:
所述隔离墙设置在所述掩埋层的上方,以隔离所述第一半导体层和所述第二半导体层,且所述第一栅氧层位于所述隔离墙的上方;
其中,所述隔离墙的上表面的高度、所述第一半导体层的上表面的高度和所述第二半导体层的上表面的高度均在同一水平面上。

6.如权利要求5所述的存储器器件结构,其特征在于,所述第二掺杂区和所述第三掺杂区临近所述隔离墙,所述第一掺杂区和所述第四掺杂区远离所述隔离墙。

7.如权利要求6所述的存储器器件结构,其特征在于,所述第一掺杂区、所述第二掺杂区、所述第三掺杂区和所述第四掺杂区中均设置有轻掺杂区和重掺杂区,其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的重掺杂区为源/漏极,第三掺杂区的重掺杂区为源极,第四掺杂区的重掺杂区为漏极;
所述第一栅氧层在位于所述第三掺杂区中重掺杂的第二半导体层的部分表面的上方,且该第一栅氧层不与所述第一掺杂区中的重掺杂区接触,而所述半浮栅在位于所述第三掺杂区中重掺杂区的第二半导体层的剩余表面的上方;所述第二栅氧层在位于所述第四掺杂区中重掺杂区的第二半导体层部分表面的上方。

8.如权利要求7所述的存储器器件结构,其特征在于,位于所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第四掺杂区中的重掺杂区上还设置有互连线,且位于所述栅极层上方也设置有互连线。

9.如权利要求1所述的存储器器件结构,其特征在于,所述选通管的栅极与存储器器件的写字线连接,且该选通管的漏极与存储器器件的写位线连接;所述存储管的一源/漏极与存储器器件的读字线连接,且该存储管的另一源/漏极则与存储器器件的读位线连接;其中,选通管的栅极为栅极层,存储管的栅极为半浮栅结构。

10.如权利要求1所述的存储器器件结构,其特征在于,所述存储管为PMOS结构或NMOS结构,所述选通管为PMOS结构或NMOS结构。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体器件结构,尤其涉及一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构。

背景技术

[0002] 随着特征尺寸越来越小,对片上高速缓存cache(SRAM)的性能、密度、功耗的需求越来越高,传统六管单元的SRAM已不能满足高性能、高密度、低功耗的要求。近些年来,一种基于增益单元的嵌入式DRAM(eDRAM)逐渐引起广泛关注,并且这种结构已经在一些服务器和移动设备中取代了传统的SRAM以达到更高的性能。
[0003] 嵌入式存储器在整个专用集成电路(ASIC)和片上系统(SoC)中都占据主导地位,这种趋势还在持续。在现代微处理器中,功耗损耗已经成为嵌入式存储器的主要性能限制,而适度的增加功耗下,大容量的高速缓存却能明显提高微架构性能和多核系统的利用。在一些处理器中高速缓存存储器的面积已经接近于整个芯片面积的一半,并且存储器占据了整个低功耗系统的绝大部分功耗。传统的嵌入式存储器为6管SRAM(如图1),它具备高速的读写性能和强劲的静态数据保持能力。但是随着存储容量不断上升导致亟需一种较小的存储单元结构来替代SRAM。采用电流读/写存取是一种获取更高存储器带宽的有效方法,但是四端SRAM需要更多的晶体管来实现这样的存储单元,导致更多的面积损耗。并且,SRAM存储单元中截止晶体管的漏功耗已经成为超大规模集成电路中的主要功耗,特别是在待机状态下。为了解决功耗问题,最有效的办法就是降低系统的工作电压(VDD)。然而读写边界减小以及增加的工艺变化限制了SRAM阵列的最小工作电压。因此理想的SRAM替代者必须保持标准逻辑制造工艺兼容性,并具备高密度、低功耗、低操作电压。
[0004] 在纳米级CMOS工艺中嵌入式DRAM(eDRAM)已经成为主流SRAM的替代者。传统的1个晶体管1个电容(1T1C)eDRAM由于电容漏电导致可缩放性受到限制。一种逻辑兼容的增益单元(gain cell,GC)eDRAM能够有效解决上述问题。增益单元的概念可追溯到上世纪七十年代,但是由于SRAM和DRAM芯片独立的专用工艺技术的发展导致增益单元没有引起注意。直至最近十年来GC存储器作为SRAM的有效替代者而重新被提起,尤其是在高密度、低功耗和高可靠性方面GC存储器有着很大潜能。目前工业界和学术届已经有很多创新的GC设计和阵列结构,旨在在高端处理器中取代高速cache。增益单元一般是由2-3个标准逻辑晶体管或者二极管组成的动态存储位单元(bitcell),相比传统的1T1C单元,增益单元中多出的部件是为了能够增加内部的存储电容,同时能够放大所存储的电荷,因此称之为“增益”单元。
[0005] 另外,传统的2Mb 2T增益单元结构,如图2所示,W晶体管14的一源/漏极电路连接R晶体管15的栅极,带宽128GB/s,2ns周期时间,可工作在2GHz频率下,制造工艺为65nm逻辑工艺。快速的读存取和周期可应用在查找表结构中,并有希望取代SRAM。双管完全流水线增益单元具备非破坏性读操作,支持局部写功能,支持8周期连续存取同一个存储块。该存储块采用高性能的65nm工艺制造,1.2nm氮化栅氧化层,35nm栅长,NiSi硅化物,8层铜金属互连,工作频率可达2GHz。具体参数如表1所示。
[0006]
[0007] 中国专利(CN 102360564 A)公开了一种双晶体管储存器,包括I-MOS管与MOSFET管,所述I-MOS管的栅极连接有字线,所述I-MOS管的漏极连接有第一位线,所述MOSFET管的栅极连接所述I-MOS管的源极,所述MOSFET管的漏极连接有第二位线,所述MOSFET管的源极接地。本发明中由I-MOS管与MOSFET管组成的双晶体管储存器不但具有非常快的开关速度,而且能有效避免“0”状态时GIDL电流的影响,从而提高“0”态保持时间。
[0008] 中国专利(CN 101889340 A)公开了一种存储器,包括第一晶体管结构和第二晶体管结构,所述第一晶体管结构包括第一体、第一栅极、第一源极和第一漏极;所述第二晶体管结构,包括第二体、第二栅极、第二源极以及第二漏极,其中,所述第一栅极被耦合到字线,所述第一体被耦合到所述第二栅极,所述第一漏极被耦合到第一位线,并且所述第二漏极被耦合到第二位线。更好的信号容限、较长的数据保持以及较高存储密度之外还降低了功率损耗。
[0009] 上述两篇对比文件虽然都包含双晶体管结构,但并不能节省单元面积和金属互连,减小漏电流,减少RC延迟,使读取速度变快,总体性明显提高。

发明内容

[0010] 鉴于上述问题,本发明提供一种基于半浮栅的双管增益存储器器件结构,该存储器器件结构包括:
[0011] 一SOI晶圆,包括底部衬底和位于底部衬底之上的掩埋层及包括掩埋层上方的半导体层,且在所述半导体层中还制备有多个存储器单元,每个存储器单元包括位于半导体层中的相互绝缘隔离的一个存储管和一个选通管,且所述存储管的栅极与所述选通管的源极电性连接,构成一双管增益单元结构;其中,所述存储器单元中设置有存储管区和选通管区,所述存储管包括一个半浮栅结构,从所述存储管区延伸到所述选通管区并籍由半浮栅结构电性接触选通管的源极。
[0012] 优选的,所述存储管位于所述存储管区中,所述选通管位于所述选通管区中。
[0013] 优选的,所述存储管包括:
[0014] 在位于所述存储管区中的掩埋层的上方有第一半导体层,且该第一半导体层中设置有第一掺杂区、第二掺杂区和第一沟道区,其中,该第一半导体层和第二半导体层共同构成所述SOI晶圆的半导体层;
[0015] 在位于所述第一沟道区和所述第二掺杂区的第一半导体层的上方有一第一栅氧层,且该第一栅氧层还部分位于所述第一掺杂区的第一半导体层的上方;
[0016] 其中,在位于所述存储管区中,所述第一栅氧层的上方按照从下至上顺序还依次设置有半浮栅结构、第二栅氧层和栅极层。
[0017] 优选的,所述选通管包括:
[0018] 在位于所述选通管区中的掩埋层的上方有第二半导体层,且该第二半导体层中设置有第三掺杂区、第四掺杂区和第二沟道区;
[0019] 所述第一栅氧层还部分位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方,所述半浮栅结构位于所述第一栅氧层的上方并延伸部分位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方,所述第二栅氧层在所述半浮栅结构的上方及其位于所述选通管区一侧的侧壁上,且该第二栅氧层还位于剩余的位于所述第三掺杂区中的第二半导体层的上方、位于所述第二沟道区的第二半导体层的上方和部分位于所述第四掺杂区的第二半导体层的上方;
[0020] 其中,所述栅极层位于所述第二栅氧层的上方,且该栅极层的上表面的高度在同一水平线上。
[0021] 优选的,所述存储器器件结构还包括一隔离墙:
[0022] 所述隔离墙设置在所述掩埋层的上方,以隔离所述第一半导体层和所述第二半导体层,且所述第一栅氧层位于所述隔离墙的上方;
[0023] 其中,所述隔离墙的上表面的高度、所述第一半导体层的上表面的高度和所述第二半导体层的上表面的高度均在同一水平面上。
[0024] 优选的,所述第二掺杂区和所述第三掺杂区临近所述隔离墙,所述第一掺杂区和所述第四掺杂区远离所述隔离墙。
[0025] 优选的,所述第一掺杂区、所述第二掺杂区、所述第三掺杂区和所述第四掺杂区中均设置有轻掺杂区和重掺杂区,其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的重掺杂区为源/漏极,第三掺杂区的重掺杂区为源极,第四掺杂区的重掺杂区为漏极;
[0026] 所述第一栅氧层在位于所述第三掺杂区中重掺杂的第二半导体层的部分表面的上方,且该第一栅氧层不与所述第一掺杂区中的重掺杂区接触,而所述半浮栅结构在位于所述第三掺杂区中重掺杂区的第二半导体层的剩余表面的上方;所述第二栅氧层在位于所述第四掺杂区中重掺杂区的第二半导体层部分表面的上方。
[0027] 优选的,位于所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第四掺杂区中的重掺杂区上还设置有互连线,且位于所述栅极层上方也设置有互连线。
[0028] 优选的,所述选通管的栅极与存储器器件的写字线连接,且该选通管的漏极与存储器器件的写位线连接;所述存储管的一源/漏极与存储器器件的读字线连接,且该存储管的另一源/漏极则与存储器器件的读位线连接;其中,选通管的栅极为栅极层,存储管的栅极为半浮栅结构。
[0029] 优选的,所述存储管为PMOS结构或NMOS结构,所述选通管为PMOS结构或NMOS结构。
[0030] 本发明中的存储器器件结构节省了存储器器件单元面积和金属互连所占的面积,并使得保持时间增加,漏电流减小,RC延迟减少,功耗明显降低,此外,本发明中的存储器器件结构还具备高密度,低功耗,高的读取速度等优势,总体性明显提高。

实施方案

[0037] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,显然,所描述的实例仅仅是本发明一部分实例,而不是全部的实例。基于本发明汇总的实例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实例,都属于本发明保护的范围。
[0038] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实例及实例中的特征可以相互自由组合。
[0039] 本发明一种存储器器件结构,优选的,可为基于半浮栅技术的双管增益单元结构,该存储器器件结构包括:
[0040] 一SOI晶圆,包括底部衬底和位于底部衬底之上的掩埋层,及包括掩埋层上方的第一半导体层和第二半导体层,且该第一半导体层和第二半导体层共同构成上述SOI晶圆的半导体层,且在所述半导体层中还制备有多个存储器单元,每个存储器单元包括位于半导体层中的相互绝缘隔离的一个存储管和一个选通管,且所述存储管的栅极与所述选通管的源极电性连接,构成一双管增益单元结构;其中,所述存储器单元中设置有存储管区和选通管区,所述存储管包括一个半浮栅结构,从存储管区延伸到选通管区并籍由半浮栅结构电性接触选通管的源极。
[0041] 其中,存储管采取半浮栅结构,可以增强其存储电荷的能力,此外,刷新功耗也会减小。进一步的,半浮栅结构直接连接到选通管的源极,从而降低了RC延迟,提高了存储管的读取速度和带宽。选通管和存储管采取立体结构,一个存储单元的面积能够降低30%,因而存储密度也会增加。从整体来说,本发明中的存储器单元结构总体性能上提升,很有可能取代SRAM成为下一代片上高速存储器。
[0042] 以下将结合附图对本发明的实例做具体阐释。
[0043] 实例1
[0044] 如图3(该图3是以图中所示的虚线为界线划分为图3-A和图3-B,位于上述虚线上方A部分的图形为图3-A,位于上述虚线下方B部分的图形为图3-B,该图3-A表示实施例1中存储器器件结构的剖面图,图3-B为上述图3-A中所示结构的俯视剖面图)所示的本发明一种存储器器件结构,该存储器器件结构包括:一SOI晶圆,包括底部衬底1和位于底部衬底之上的掩埋层2及包括掩埋层2上方的半导体层,其中,第一半导体层3和第二半导体层21共同构成所述SOI晶圆的半导体层;其中,本发明的存储器器件是在绝缘体上硅(SOI)上形成的,采用绝缘体上硅(SOI)可以实现集成电路中元器件的介质隔离,彻底消除了体硅(CMOS)电路中的寄生闩锁效应,此外,还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势,可以说绝缘体上硅(SOI)将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术;在所述半导体层中还制备有多个存储器单元,每个存储器单元包括位于半导体层中的相互绝缘隔离的一个存储管13和一个选通管12,且所述存储管13的栅极10与所述选通管12的源极17电性连接,构成一双管增益单元结构;其中,所述存储器单元中设置有存储管区和选通管区,所述存储管包括一个半浮栅结构10,从存储管区延伸到选通管区并籍由半浮栅结构10电性接触选通管12的源极17。
[0045] 进一步的,存储管13位于存储管区中,选通管12位于选通管区中。存储管区和选通管区以隔离墙9所在的中心线为界,一侧为存储管区,另一侧为选通管区;
[0046] 进一步的,存储管13包括(以下结构仅包括在存储管区内的结构):在掩埋层2的上方有第一半导体层3。其中,该第一半导体层3中设置有第一掺杂区22、第二掺杂区18和第一沟道区5。第一半导体层3的上方有部分第一栅氧层19(该部分包括:1.第一沟道区5,2.第二掺杂区18,3.部分第一掺杂区22所在的第一半导体层3的上方)。第一栅氧层19的上方按照从下至上顺序还依次设置有半浮栅结构10、第二栅氧层6和栅极层7;
[0047] 进一步的,选通管12包括(以下结构仅包括在选通管区内的结构):在掩埋层2的上方有第二半导体层21,其中,该第二半导体层中21设置有第三掺杂区17、第四掺杂区16和第二沟道区20。第一栅氧层19还在部分第三掺杂区17所在的第二半导体层21的上方,半浮栅结构10在第一栅氧层19的上方并延伸至部分第三掺杂区17所在的第二半导体层21的上方,第二栅氧层6在半浮栅结构10的上方及一侧的侧壁上,且该第二栅氧层6还在剩余的第三掺杂区17、第二沟道区20、部分第四掺杂区16所在的第二半导体层21的上方。栅极层7在第二栅氧层6的上方,且该栅极层7的上表面的高度在同一水平线上;
[0048] 进一步的,存储器器件结构中还包括一隔离墙9,隔离墙9设置在掩埋层2的上方,以隔离第一半导体层3和第二半导体层21,且第一栅氧层19在隔离墙9的上方。其中,隔离墙9的上表面的高度、第一半导体层3的上表面的高度和第二半导体层21的上表面的高度均在同一水平面上;
[0049] 其中,第二掺杂区18和第三掺杂区17临近所述隔离墙9,第一掺杂区22和所述第四掺杂区16远离所述隔离墙9;
[0050] 优选的,第一掺杂区22、第二掺杂区18、第三掺杂区17和第四掺杂区16中均设置有轻掺杂区和重掺杂区4,其中所述第一掺杂区22和所述第二掺杂区18的重掺杂区4为源/漏极,第三掺杂区17的重掺杂区4为源极,第四掺杂区16的重掺杂区4为漏极;
[0051] 优选的,第一栅氧层19在第三掺杂区17中重掺杂4的第二半导体层21的部分表面上方,且该第一栅氧层19不与第一掺杂区22中的重掺杂区4接触,而半浮栅结构10在位于第三掺杂区17中重掺杂区4的第二半导体层21的剩余表面的上方;所述第二栅氧层19在位于所述第四掺杂区16中重掺杂区4的第二半导体层21部分表面的上方;
[0052] 进一步的,位于第一掺杂区22、第二掺杂区18和第四掺杂区16中的重掺杂区4上还设置有互连线11,且位于栅极层7上方也设置有互连线8。互连线8并未在图3-B中标出,因为该图为特殊剖面俯视图,仅将主要技术特征表述了出来,即仅展示了栅极层7两侧和隔离墙9区域的图示;
[0053] 由图3中半浮栅结构10从存储管13直接连接到选通管12的第三掺杂区17可以进一步的得出,存储管13的栅极10与选通管12的一源极17连接,如图4所示。
[0054] 进一步的,将选通管12的栅极7与存储器器件结构的写字线连接,且选通管12的漏极16与该器件结构的写位线连接;将存储管13的一源/漏极22或18与该器件结构的读字线连接,且存储管13的另一源/漏极18或22与该器件结构的读位线连接,形成如图4的电路连接;其中,选通管12的栅极7为栅极层7,存储管13的栅极10为半浮栅结构10。可实现如下功能:
[0055] 1.写入数据时,将字线W处于负电位,如-300mV,选通管12导通,存储管13的字线R和位线R均接地。如果写入数据0,那么选通管12的位线W接地,如电平为0V;如果写入数据1,那么选通管12的位线W为高电平,如电平为1.1V;
[0056] 2.保持数据时,将选通管12的栅极7即字线W接高电平,如电平为1.1V,其余均接地,此时选通管12不导通,电荷保持在存储管13的半浮栅结构10中;
[0057] 3.读出数据时,将选通管12字线W接高电平,如1.1V,位线W接地,选通管12不导通,此时将存储管13字线R接一电位,如1V,如果存储的数据为1,那么存储管13不导通,存储管13的位线R为低电位;如果存储的数据为0,那么此时存储管13导通,存储管13向位线R充电,位线R的电压为正电压,例如300mV。通过检测位线电压即可读取存储的数据。具体的写入时序如表1所示。
[0058]
[0059] 表1
[0060] 优选的,存储管为PMOS结构或NMOS结构,选通管也为PMOS结构或NMOS结构,可根据实际情况来选择。
[0061] 如实例1中,存储管和选通管采取PMOS结构是因为较小漏电流能够节省更多的功耗。相对于PMOS结构而言,NMOS结构拥有更高的电子迁移率,也就是拥有更快的读写速度,因而尺寸也能更小,但是刷新功耗也随之增大,由此可见,PMOS结构与NMOS结构之间需做权衡。如想节省功耗,则将选通管12和存储管13均采用PMOS结构,如想拥有更快的读写速度,则将选通管12和存储管13均采用NMOS结构,如想节省功耗的同时拥有更快的读写速度则可采用选通管12采用NMOS结构,存储管13采用PMOS结构或者通管结构13采用PMOS结构,存储管13采用NMOS结构。选通管12和存储管13的选用类型如表2所示。
[0062]选通管 存储管
NMOS PMOS
NMOS NMOS
PMOS PMOS
PMOS NMOS
[0063] 表2
[0064] 下面举一具体实例进一步阐述用本发明的存储器器件结构构成的存储器阵列。
[0065] 实例2
[0066] 利用本发明存储器器件结构实现的2Mbit存储器,实现方法如下:
[0067] 将2Mbit分为8个主阵列,每个主阵列大小为256Kbit,并且各自拥有独立的地址即位线和数据通道即字线;每个主阵列又划分为8块,每块大小为32Kbit,每块大小可以由128行*256列阵列实现,参见图5,将256个检测放大器18分别接在字线R127下方的位线W0、位线W1至位线W255的末端,检测放大器与位线W0、位线W1至位线W255一一对应;其中,每一行与每一列的交点处即为一个存储单元。8个如图5所示的128行*256列阵列可组成一个主阵列,8个主阵列即可组成一个2Mbit存储器。
[0068] 综上所述,本发明中的存储器器件结构节省了存储器器件单元面积和金属互连所占的面积,并使得保持时间增加,漏电流减小,RC延迟减少,功耗明显降低,此外,本发明中的存储器器件结构还具备高密度,低功耗,高的读取速度等优势,总体性明显提高。
[0069] 对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。

附图说明

[0031] 参考所附附图,以更加充分的描述本发明的实施例。然而,所附附图仅用于说明和阐述,并不构成对本发明范围的限制。
[0032] 图1是传统SRAM六管存储单元结构;
[0033] 图2是传统的双管增益单元结构;
[0034] 图3是本发明实施例1中存储器器件结构的结构示意图;
[0035] 图4是本发明实施例1中存储器器件结构的电路结构示意图;
[0036] 图5是本发明的一个实例的示意图。
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