用于具有共源極線(xiàn)的存儲(chǔ)單元的系統(tǒng)、方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于具有共源極線(xiàn)的存儲(chǔ)單元的系統(tǒng)、方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求遞交于2014年6月26日、申請(qǐng)?zhí)枮?4/316,615的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，并且還根據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)要求遞交于2013年12月2日、申請(qǐng)?zhí)枮?1/910,764的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，兩個(gè)申請(qǐng)均通過(guò)引用以其整體被并入本文用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)大體涉及存儲(chǔ)單元，并且更具體地，涉及具有共源極線(xiàn)的存儲(chǔ)單元。
[0004]背景
[0005]非易失性存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)前廣泛應(yīng)用在當(dāng)電力不可用或被終止時(shí)要求信息保存的電子組件中。非易失性存儲(chǔ)設(shè)備可以包括只讀存儲(chǔ)器(R0M)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)和電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)(EEPROM)設(shè)備。如今一些存儲(chǔ)器陣列利用可以包括存儲(chǔ)元件或電荷存儲(chǔ)層的晶體管和柵極結(jié)構(gòu)。電荷存儲(chǔ)層可以被編程為基于施加于存儲(chǔ)器陣列或被存儲(chǔ)器陣列接收的電壓來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
附圖簡(jiǎn)述
[0006]圖1圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)設(shè)備的例子的示意圖。
[0007]圖2圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)設(shè)備的另一個(gè)例子的示意圖。
[0008]圖3圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)單元的布局的例子。
[0009]圖4圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的若干存儲(chǔ)單元的布局的例子。
[0010]圖5圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)單元的布局的截面的例子。
[0011]圖6圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)單元的布局的另一個(gè)例子。
[0012]圖7圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的編程方法的例子的流程圖。
[0013]圖8圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的擦除方法的例子的流程圖。
[0014]圖9圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的讀取方法的例子的流程圖。
[0015]圖10圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的包括存儲(chǔ)設(shè)備的處理系統(tǒng)的框圖。
[0016]詳細(xì)描述
[0017]在之后的描述中，為了提供對(duì)所呈現(xiàn)的概念的透徹理解而闡述了許多具體細(xì)節(jié)。所呈現(xiàn)的概念可以被實(shí)踐，而無(wú)需一些或全部這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況中，眾所周知的過(guò)程操作沒(méi)有被詳細(xì)描述以免不必要地模糊描述的概念。雖然一些概念將結(jié)合具體例子進(jìn)行描述，但要理解這些例子不是認(rèn)定為限制性的。
[0018]存儲(chǔ)器陣列可以利用可包括存儲(chǔ)元件或電荷存儲(chǔ)層的晶體管和柵極結(jié)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)。電荷存儲(chǔ)層可以被編程為基于施加于存儲(chǔ)器陣列或被存儲(chǔ)器陣列接收的電壓來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。以此方式，存儲(chǔ)器陣列可以包括按行和列布置的各種不同的存儲(chǔ)單元，并且每一個(gè)可以能夠儲(chǔ)存至少一個(gè)數(shù)據(jù)值。電壓可以被施加于每一個(gè)存儲(chǔ)單元以對(duì)它們進(jìn)行編程、擦除它們或讀取它們儲(chǔ)存的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值。
[0019]用于實(shí)現(xiàn)在存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)單元的常規(guī)方法和技術(shù)通常依賴(lài)于相對(duì)較大的布局以容納可被包括在常規(guī)布局之內(nèi)的附加源極線(xiàn)。比如，一些常規(guī)布局可以包括專(zhuān)用源極線(xiàn)，其中存儲(chǔ)單元的每一列被提供其自身的源極線(xiàn)以偏置或施加電壓至存儲(chǔ)單元的特定部分。由于必須被并入源極線(xiàn)的布局的附加金屬，這樣的布局要求每一個(gè)存儲(chǔ)單元具有大的占用空間(foot print)。因此，這樣的常規(guī)布局不適合如可用于目前的閃存中的小面積應(yīng)用。例如，當(dāng)相較于小面積存儲(chǔ)單元布局時(shí)，由于與用于生產(chǎn)存儲(chǔ)單元的制造工藝相關(guān)聯(lián)的金屬間距規(guī)則，專(zhuān)用源極線(xiàn)的寬度可能相對(duì)較大。因此，包含專(zhuān)用源極線(xiàn)可能排除這樣的布局在小面積應(yīng)用中的使用。
[0020]此外，一些常規(guī)方法利用編程模式，例如溝道熱電子編程模式，來(lái)對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程。然而，這樣常規(guī)方法通常要求施加相對(duì)較大的電壓，可以超過(guò)14V，因此使它們不適于低電壓小面積應(yīng)用。此外，由于使用這樣的高電壓和電流導(dǎo)致的損壞，這樣的常規(guī)編程方法不是非常持久并且可能限制單元的耐久性或編程/擦除循環(huán)。
[0021 ]在此公開(kāi)了利用Fowler-Nordheim編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有共源極線(xiàn)的存儲(chǔ)單元的各種系統(tǒng)、方法和裝置。利用Fowler-Nordheim編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)低電壓的使用，從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元的相對(duì)較低功率的操作和增加的壽命。另外，F(xiàn)owler-Nordheim技術(shù)降低在對(duì)存儲(chǔ)單元編程期間使用的電流，因此允許低功率編程以及使能夠一次對(duì)大量單元進(jìn)行編程。此外，共源極線(xiàn)可以與存儲(chǔ)單元一起被實(shí)現(xiàn)。共源極線(xiàn)的使用導(dǎo)致每一個(gè)存儲(chǔ)單元明顯變小(高達(dá)50%)的占用面積，從而允許存儲(chǔ)單元的小面積實(shí)現(xiàn)。此外，如下更詳細(xì)描述的，編程過(guò)程期間一個(gè)或多個(gè)電壓的施加可以確保共源極線(xiàn)形成的導(dǎo)電通路和與導(dǎo)電通路相關(guān)聯(lián)的漏電流不會(huì)干擾Fowler-Nordheim編程技術(shù)。
[0022]圖1圖示了根據(jù)一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)設(shè)備的例子的示意圖。存儲(chǔ)設(shè)備，例如存儲(chǔ)設(shè)備100，可以是配置為在各種低功率和非易失性環(huán)境中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)值的儲(chǔ)存設(shè)備。比如，存儲(chǔ)設(shè)備100可以被包括于小面積閃存中，該閃存可以在例如智能卡和銀行卡的設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。因此，在此所公開(kāi)的存儲(chǔ)設(shè)備，例如存儲(chǔ)設(shè)備100，可以被實(shí)施成具有相對(duì)較小的面積，其可以使用先進(jìn)的處理節(jié)點(diǎn)例如65納米的節(jié)點(diǎn)或更小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行制造。此外，如下面更詳細(xì)地論述，存儲(chǔ)設(shè)備例如存儲(chǔ)設(shè)備100可以包括配置為儲(chǔ)存數(shù)據(jù)值的各種存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元可以被實(shí)施成具有共源極線(xiàn)，因此減小了每一個(gè)存儲(chǔ)單元的總占用面積，并且也可以與Fowler-Nordheim編程技術(shù)兼容。以此方式，存儲(chǔ)設(shè)備例如存儲(chǔ)設(shè)備100可以在小面積應(yīng)用中被實(shí)現(xiàn)同時(shí)也保持低功率編程功能。
[0023]因此，存儲(chǔ)設(shè)備100可以包括各種存儲(chǔ)單元，例如第一存儲(chǔ)單元102。在各種實(shí)施例中，第一存儲(chǔ)單元102可以被配置為基于施加于第一存儲(chǔ)單元102的各個(gè)部分的一個(gè)或多個(gè)電壓來(lái)儲(chǔ)存或保存一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值。比如，第一存儲(chǔ)單元102可以包括晶體管，該晶體管可以被配置為響應(yīng)施加于晶體管的端子或柵極的電壓而儲(chǔ)存一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值。因此，第一存儲(chǔ)單元102可以包括可串聯(lián)耦合的第一晶體管104和第二晶體管106。根據(jù)一些實(shí)施例，第一晶體管104可以包括至少一個(gè)存儲(chǔ)元件，該至少一個(gè)存儲(chǔ)元件可以配置為基于施加于第一晶體管104和第二晶體管106的端子或柵極的電壓來(lái)改變電特性。比如，如下面更詳細(xì)地論述，當(dāng)施加正偏壓時(shí)，電子可以隧穿存儲(chǔ)元件的材料并且被保留在存儲(chǔ)元件的材料內(nèi)，因此提高與第一晶體管104相關(guān)聯(lián)的閾值電壓。以此方式，存儲(chǔ)元件或電荷存儲(chǔ)層的電特性可以表示被第一存儲(chǔ)單元102儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)值。
[0024]根據(jù)各種實(shí)施例，第一晶體管104可以被配置為使用Fowler-Nordheim技術(shù)改變電特性。以此方式，當(dāng)對(duì)比于常規(guī)技術(shù)，在第一晶體管104的編程期間使用Fowler-Nordheim隧穿可以實(shí)現(xiàn)低偏置電壓的使用并且還可以實(shí)現(xiàn)低功率操作模式。在各種實(shí)施例中，施加于第一晶體管104的柵極和耦合到第一晶體管104的漏極或P阱的位線(xiàn)的電壓的差值可以在大約4V和12V之間。更具體地，電壓的差值可大約在6V和9V之間。比如，差值可以是7.5V。與存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)的編程、擦除和讀取操作的附加細(xì)節(jié)在下文參照?qǐng)D7-9被更詳細(xì)地論述。
[0025]在各種實(shí)施例中，第一晶體管104可以是硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)類(lèi)型晶體管。因此，包括在第一晶體管104中的存儲(chǔ)元件或電荷存儲(chǔ)層可以是氮化物層，例如氮化硅層。此外，電荷存儲(chǔ)層還可以包括其他電荷捕獲材料例如氮氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化給鋁、氧化錯(cuò)、娃酸給、娃酸錯(cuò)、氮氧化給、氧化給錯(cuò)、氧化鑭和高K層。因此，在第一晶體管104內(nèi)可包括的氮化物可以被配置為可逆地捕獲或保留從包括在第一晶體管104內(nèi)的溝道注入的載流子，并且可以由此具有基于施加于第一存儲(chǔ)單元102的電壓可逆地變化、修改或改變的一個(gè)或多個(gè)電特性。
[0026]如上所論述，第一存儲(chǔ)單元102也可以包括第二晶體管106，第二晶體管106可以與第一晶體管104串聯(lián)耦合。在各種實(shí)施例中，第二晶體管106可以是η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其可以被配置成為選擇晶體管。因此，施加于第二晶體管106的柵極的偏壓或電壓可以有效地選擇或能夠使第一存儲(chǔ)單元102用于操作，例如編程、擦除或讀取操作。在各種實(shí)施例中，施加于第二晶體管106以及下面更詳細(xì)論述的第四晶體管122的柵極的電壓