可重复编程的存储器单元、控制方法及非易失性存储器

技术领域

本发明涉及非易失性存储器技术领域，特别涉及一种可重复编程的存储器单元、控制方法及非易失性存储器。

背景技术

MTP(Multiple-Time Programmable)是一种特殊类型的非易失性存储器(non-volatile memory),可允许多次编程，在消费电子、工业控制等方面都有着广泛应用。但随着使用中数据量的大幅增加，MTP也面临存储效率较低、成本较高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中随着使用中数据量的大幅增加，MTP存在存储效率较低、成本较高的缺陷，提供一种可重复编程的存储器单元、控制方法及非易失性存储器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种可重复编程的存储器单元，所述可重复编程的存储器单元包括：衬底；

P-导电类型阱，位于所述衬底中；

第一N-导电类型阱和第二N-导电类型阱，位于所述衬底中；所述第一N-导电类型阱和所述第二N-导电类型阱彼此相互隔离；

以及第一浮置栅极，位于所述P-导电类型阱和所述第一N-导电类型阱之上；第二浮置栅极，位于所述P-导电类型阱和所述第二N-导电类型阱之上；所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极彼此相互隔离；

所述可重复编程的存储器单元用于通过向所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极注入热电子来进行编程并且通过对所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极移出热电子来进行擦除。

较佳地，所述P-导电类型阱为T型，用于阻隔所述第一N-导电类型阱和所述第二N-导电类型阱。

较佳地，所述可重复编程的存储器单元还包括：

字线控制栅，位于所述P-导电类型阱之上，且位于所述第一浮置栅极和所述浮置栅极之间；所述字线控制栅与所述第一浮置栅极和所述第二浮置栅极之间分别存在阻隔区。

较佳地，在所述第一浮置栅极附近设置连接所述第一N-导电类型阱的第一接触孔以调整所述第一N-导电类型阱的电压；和/或，

在所述第二浮置栅极附近设置连接所述第二N-导电类型阱的第二接触孔以调整所述第二N-导电类型阱的电压；和/或，

在所述第一浮置栅极附近设置连接所述P-导电类型阱的第三接触孔以调整所述第一浮置栅极附近的P-导电类型阱的电压；和/或，

在所述第二浮置栅极附近设置连接所述P-导电类型阱的第四接触孔以调整所述第二浮置栅极附近的P-导电类型阱的电压；和/或，

设置连接所述字线控制栅的第五接触孔以调整所述字线控制栅的电压。

较佳地，所述可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行编程：

向所述第一接触孔施加正电压；

向所述第二接触孔施加正电压；

向所述第三接触孔或所述第四接触孔施加正电压；

向所述第四接触孔或所述第三接触孔施加地电压；

向所述第五接触孔施加正电压。

较佳地，所述可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行擦除：

向所述第一接触孔和/或所述第二接触孔施加负电压；

向所述第三接触孔和/或所述第四接触孔施加正电压；

向所述衬底施加地电压。

较佳地，所述可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行读取：

向所述第一接触孔施加正电压；

向所述第二接触孔施加正电压；

向所述第三接触孔或所述第四接触孔施加正电压；

向所述第四接触孔或所述第三接触孔施加地电压；

向所述第五接触孔施加正电压；

所述第一接触孔、所述第二接触孔和所述第五接触孔施加的正电压大于所述第三接触孔或所述第四接触孔施加的正电压。

本发明还提供一种可重复编程的存储器单元的控制方法，所述控制方法应用于如上所述的可重复编程的存储器单元；所述控制方法包括：

通过向所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极注入热电子进行编程；

通过对所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极移出热电子进行擦除。

本发明还提供一种非易失性存储器，所述非易失性存储器包括若干如上所述的可重复编程的存储器单元。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的可重复编程的存储器单元的控制方法。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上所述的可重复编程的存储器单元的控制方法。

本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时实现如上所述的可重复编程的存储器单元的控制方法。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供的可重复编程的存储器单元，通过彼此相互隔离的第一N-导电类型阱和第二N-导电类型阱之上设置彼此相互隔离的第一浮置栅极和第二浮置栅极，并通过向第一浮置栅极和/或第二浮置栅极注入热电子来进行编程并且通过对第一浮置栅极和/或第二浮置栅极移出热电子来进行擦除，每个浮置栅极在读取或编程操作时都不会影响到另一浮置栅极，由此在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍；相对于传统的浮栅技术，掩膜等工序更少，很大程度上降低了芯片的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1为本发明实施例1中的可重复编程的存储器单元的第一结构示意图。

图2为本发明实施例1中的可重复编程的存储器单元的第二结构示意图。

图3为本发明实施例1中的可重复编程的存储器单元的编程操作示意图。

图4为本发明实施例1中的可重复编程的存储器单元的擦除操作示意图。

图5为本发明实施例1中的可重复编程的存储器单元的读取操作示意图。

图6为本发明实施例4中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

在本文提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在文中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

应当理解，本文使用的“系统”、“系统”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本文中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本文中的包括的定义，如这里所使用的术语“具有”、“可以具有”、“包括”或“可以包括”指示本文的相应功能、操作、元件等的存在，并且不限制其它的一个或多个功能、操作、元件等的存在。此外应当理解到，如这里所使用的术语“包括”或“具有”是指示在说明书中所描述的特点、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特点、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在或增加。

本文中使用了流程图用来说明根据本文的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

实施例1

请参考图1，其为本实施例中的可重复编程的存储器单元的第一结构示意图。具体的，如图1所示，所述可重复编程的存储器单元包括：衬底1；

P-导电类型阱2，位于衬底中；

第一N-导电类型阱3和第二N-导电类型阱4，位于衬底中；第一N-导电类型阱3和第二N-导电类型阱4彼此相互隔离；

以及第一浮置栅极5，位于P-导电类型阱2和第一N-导电类型阱3之上；第二浮置栅极6，位于P-导电类型阱2和第二N-导电类型阱4之上；第一浮置栅极5和第二浮置栅极6彼此相互隔离；

所述可重复编程的存储器单元用于通过向第一浮置栅极和/或第二浮置栅极注入热电子来进行编程并且通过对第一浮置栅极和/或第二浮置栅极移出热电子来进行擦除。

具体地，第一N-导电类型阱3和第二N-导电类型阱4彼此相互隔离，并且第一浮置栅极5和第二浮置栅极6彼此相互隔离，可以通过单独改变每个浮置栅极附近的电压，来控制每个浮置栅极的热电子的注入和移出，因此，每个浮置栅极在读取、删除或编程操作时都不会影响到另一浮置栅极，由此在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍。图1中，实线区域为ACTIVE(起作用的)区域；阱和浮置栅极分别由对应编号的虚线区域示出。

在一种可选的实施方式中，P-导电类型阱为T型，用于阻隔第一N-导电类型阱和第二N-导电类型阱。具体地，相邻的两个阱可以由浅沟槽隔离区域(STI，shallow trenchisolation)间隔开，以确保相邻的两个阱的阻隔效果。

在另一种可选的实施方式中，可重复编程的存储器单元还包括：

字线控制栅7，位于P-导电类型阱2之上，且位于第一浮置栅极5和第二浮置栅极6之间；字线控制栅与第一浮置栅极和第二浮置栅极之间分别存在阻隔区。

如图1所示，在本实施方式中，在第一浮置栅极附近设置连接第一N-导电类型阱的第一接触孔CG1以调整第一N-导电类型阱的电压；在第二浮置栅极附近设置连接第二N-导电类型阱的第二接触孔CG2以调整第二N-导电类型阱的电压；在第一浮置栅极附近设置连接P-导电类型阱的第三接触孔BL1以调整第一浮置栅极附近的P-导电类型阱的电压；在第二浮置栅极附近设置连接P-导电类型阱的第四接触孔BL2以调整第二浮置栅极附近的P-导电类型阱的电压；设置连接字线控制栅的第五接触孔WL以调整字线控制栅的电压。

请参考图2，其为本实施例中的可重复编程的存储器单元的第二结构示意图。具体的，图2为图1在虚线A处的剖面图。第一浮置栅极FG1与字线控制栅WL之间以及第二浮置栅极FG2与字线控制栅WL之间存在阻隔区；优选地，阻隔区为Plus与硅化物阻隔区。该阻隔区可以用两种方法实现，一种是栅间距相比后续侧墙(spacer)较小，这样侧墙会在两栅之间合并，自动实现对Plus注入与硅化物的阻隔。另一种是在Plus和硅化物的图形上处理以实现同样的效果，两种方式都不需要额外的掩模成本。

具体地，可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行编程：

向第一接触孔施加正电压；

向第二接触孔施加正电压；

向第三接触孔或第四接触孔施加正电压；

向第四接触孔或第三接触孔施加地电压；

向第五接触孔施加正电压。

请参考图3，其为本实施例中的可重复编程的存储器单元的编程操作示意图。如图3所示，可以对接触孔施加以下电压：BL1＝5V，CG1＝8V，WL＝3V，CG2＝3V，BL2＝0V，热电子将会被注入到第一浮置栅极；同理，可以对接触孔施加以下电压：BL1＝0V，CG1＝3V，WL＝3V，CG2＝8V，BL2＝5V，热电子将会被注入到第二浮置栅极。

此外，可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行擦除：

向第一接触孔和/或第二接触孔施加负电压；

向第三接触孔和/或第四接触孔施加正电压；

向衬底施加地电压。

请参考图4，其为本实施例中的可重复编程的存储器单元的擦除操作示意图。如图4所示，可以对接触孔施加以下电压：CG1＝CG2＝-8V，P well＝8V，衬底的N型深阱DN well＝0V，热电子将会从第一浮置栅极和第二浮置栅极移出。

可重复编程的存储器单元通过施加以下电压来进行读取：

向第一接触孔施加正电压；

向第二接触孔施加正电压；

向第三接触孔或第四接触孔施加正电压；

向第四接触孔或第三接触孔施加地电压；

向第五接触孔施加正电压；

第一接触孔、第二接触孔和第五接触孔施加的正电压大于第三接触孔或第四接触孔施加的正电压。

请参考图5，其为本实施例中的可重复编程的存储器单元的读取操作示意图。如图3所示，可以对接触孔施加以下电压：BL1＝1V，CG1＝CG2＝WL＝3V，BL2＝0V，此时会先读取第一浮置栅极再读取第二浮置栅极；同理，可以对接触孔施加以下电压：BL1＝0V，CG1＝CG2＝WL＝3V，BL2＝1V，此时会先读取第二浮置栅极再读取第一浮置栅极。第一浮置栅极和第二浮置栅可以呈现出四种状态：第一浮置栅极和第二浮置栅极均为擦除状态，对应于(11)；第一浮置栅极为擦除状态，第二浮置栅极为编程状态，对应于(10)；第一浮置栅极为编程状态，第二浮置栅极为擦除状态，对应于(01)；第一浮置栅极和第二浮置栅极均为编程状态，对应于(00)。因此，在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍。

本发明提供的可重复编程的存储器单元，通过彼此相互隔离的第一N-导电类型阱和第二N-导电类型阱之上设置彼此相互隔离的第一浮置栅极和第二浮置栅极，并通过向第一浮置栅极和/或第二浮置栅极注入热电子来进行编程并且通过对第一浮置栅极和/或第二浮置栅极移出热电子来进行擦除，每个浮置栅极在读取或编程操作时都不会影响到另一浮置栅极，由此在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍；相对于传统的浮栅技术，掩膜等工序更少，很大程度上降低了芯片的制造成本。

实施例2

本实施例提供一种可重复编程的存储器单元的控制方法，所述控制方法应用于实施例1中的可重复编程的存储器单元；所述控制方法包括：

通过向所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极注入热电子进行编程；

通过对所述第一浮置栅极和/或所述第二浮置栅极移出热电子进行擦除。

本实施例提供的可重复编程的存储器单元的控制方法，通过应用于上述可重复编程的存储器单元，由此在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍。

实施例3

本实施例提供一种非易失性存储器，所述非易失性存储器包括若干实施例1中的可重复编程的存储器单元。

本实施例提供的非易失性存储器，通过利用上述可重复编程的存储器单元，由此在一个存储单元内实现两个比特位信息的存储，相当于记录密度提高了一倍；相对于传统的浮栅技术，掩膜等工序更少，很大程度上降低了芯片的制造成本。

实施例4

图6为本发明实施例4提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例2的可重复编程的存储器单元的控制方法。图6显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。

总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。

存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例2的可重复编程的存储器单元的控制方法。

电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例5

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例2的可重复编程的存储器单元的控制方法。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例2的可重复编程的存储器单元的控制方法。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。