專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
目前，隨著科技日新月異的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域也得到了前所未有的 開(kāi)發(fā)，其中存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)目前占整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的四分之一。用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，揮發(fā)性半 導(dǎo)體存儲(chǔ)器在電源中斷時(shí)易于丟失數(shù)據(jù)，而非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器即使在電 源中斷時(shí)仍可保存數(shù)據(jù)，且非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器相對(duì)比較小，因此非揮發(fā) 性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)卡等領(lǐng)域。
現(xiàn)有的非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器例如快閃存儲(chǔ)器(FlashMemory),由于具有 可多次進(jìn)行信息的存入，讀取，擦除等動(dòng)作，且存入的信息在斷電后也不會(huì) 消失的優(yōu)點(diǎn)，所以已成為個(gè)人電腦和數(shù)碼相機(jī)底片、個(gè)人隨身電子記事本等 電子設(shè)備所廣泛采用的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
目前的快閃存儲(chǔ)器基本采用浮置柵(Floating gate)與控制柵所組成的堆 疊柵、源極/漏極以及位于堆疊柵一側(cè)的選擇晶體管所構(gòu)成，這樣的存儲(chǔ)器是 一個(gè)導(dǎo)電的整體，因此，當(dāng)尺寸縮小，氧化層減薄時(shí)，由于其是一個(gè)導(dǎo)電的 整體，當(dāng)某一點(diǎn)出現(xiàn)漏電時(shí)，存儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，因此采用現(xiàn)有技 術(shù)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保持性會(huì)變差。
因此，在進(jìn)行本發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下 問(wèn)題現(xiàn)有非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器采用作為存儲(chǔ)介質(zhì)，某一點(diǎn)的漏電會(huì)使存 儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)丟失，因此數(shù)據(jù)保持性不佳。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種能夠提高數(shù)據(jù)保持的穩(wěn)定性的基于 納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的: 一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，包括襯底上定義的一個(gè)有源區(qū)，所
4述有源區(qū)上方橫跨配置多條用于選擇地址的字線、以及用于選中讀取單元的 選擇柵，所述有源區(qū)上還設(shè)置多條用于讀取數(shù)據(jù)的位線，所述位線與所述字 線垂直排列，每條字線和有源區(qū)之間配置獨(dú)立的納米晶。
通過(guò)本發(fā)明提供的基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，由于納米晶是獨(dú)立的， 因此可以防止由于某一點(diǎn)漏電而影響到存儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)，提高了存儲(chǔ)器的 數(shù)據(jù)保持的穩(wěn)定性。


圖1A為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖； 圖1B為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖； 圖2為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)入的原理示意圖； 圖3為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除的原理示意圖； 圖4為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。
為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并列舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)一同參閱圖1A和圖1B，為本發(fā)明實(shí)施例基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ) 器的結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖和俯視圖。
所述非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括襯底(未標(biāo)號(hào))，該襯底可以采用硅基底、埋氧層 和頂層硅作為襯底材料。其中，硅基底起到支撐作用，埋氧層起到絕緣隔離 的作用，頂層硅可以形成該非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的源、漏和溝道。
所述襯底上定義有一個(gè)有源區(qū)10，所述有源區(qū)10上方橫跨配置有多條字 線，所述字線與字線互相平行排列。例如圖1A和圖1B中的字線WLS1和 WLS2。所述字線主要用于地址的選擇。
每個(gè)字線和有源區(qū)之間分別配置有納米晶20。所述納米晶20呈顆粒狀。
所述有源區(qū)IO上方還設(shè)置有多條位線，所述位線與位線之間平行排列， 位于字線的一側(cè)，并且與字線垂直排列。所述位線可以由襯底上的導(dǎo)電層所 形成。例如圖1A和圖1B中的位線BL1和BL2。所述位線主要用于讀取數(shù)據(jù)。
所述有源區(qū)10上方還橫跨配置有多條選擇柵，所述選擇柵位于字線的另一側(cè)，例如圖中的選擇柵WL1和WL2。所述選擇柵主要用于選中讀取單元。 從上述結(jié)構(gòu)可以看出，由于每一個(gè)字線下方的納米晶都是相對(duì)獨(dú)立的，
可以防止由于某一點(diǎn)漏電而影響存儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明提供的存儲(chǔ)
器的數(shù)據(jù)保持特性更穩(wěn)定。
下面具體說(shuō)明本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的工作原理。 請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)入的原理
示意圖。
如圖所示，將存儲(chǔ)器根據(jù)字線、位線、選擇柵的連接關(guān)系，劃分為單元A、 單元B、單元C、以及單元D。 寫(xiě)入過(guò)程主要包括 選中需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的單元；
在襯底和字線之間的高壓作用下，通過(guò)隧穿效應(yīng)電子從襯底中被拉入所 述選中的數(shù)據(jù)單元中的納米晶。
其中，選中需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的單元具體方式如下-
在存儲(chǔ)器的襯底施加一個(gè)負(fù)電壓-6V，在位線BL1上加載一個(gè)負(fù)電壓-6V， 在位線BL2上加載一個(gè)正電壓+1.5V，在字線WLS1上加載一個(gè)正電壓+6V， 在字線WLS2上加載一個(gè)負(fù)電壓-2V，在選擇柵WL1上加載一個(gè)負(fù)電壓-6V, 在選擇柵WL2上加載一個(gè)負(fù)電壓-6V。
此時(shí)，單元A被選中，單元B、單元C、單元D都未被選中，由于半導(dǎo) 體襯底上是負(fù)電壓-6V，字線WLS1上即柵極電壓為+6V，因此，半導(dǎo)體襯底 和柵極之間具有較大的電壓差，通過(guò)隧穿效應(yīng)快速把電子從襯底中拉到納米 晶中，從而實(shí)現(xiàn)在選中的單元里快速寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例存儲(chǔ)器所加載的電壓除了上述具體數(shù)值外，還可以是一定范圍 內(nèi)的其他數(shù)值，例如負(fù)電壓-6V，可以是-4V至-10V中任一電壓值，負(fù)電壓-2V 可以是-lV至-3V中任一電壓值，正電壓+1.5V可以是0V至4V中任一電壓值， 正電壓+6V可以是+4V至+10V中任一電壓值。
同時(shí)，由于各個(gè)單元具有各自獨(dú)立的納米晶，因此寫(xiě)入數(shù)據(jù)后的保持性 更加穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槠渲幸粋€(gè)單元漏電，而導(dǎo)致其他單元的數(shù)據(jù)丟失。
請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除的原理示意圖。
如圖所示，將存儲(chǔ)器根據(jù)字線、位線、選擇柵的連接關(guān)系，劃分為單元A、 單元B、單元C、以及單元D。 擦除過(guò)程主要包括 選中需要擦除數(shù)據(jù)的單元；
在字線和襯底之間的高壓作用下，使存儲(chǔ)在納米晶中的電子隧穿回到襯 底中。
其中，選中需要擦除數(shù)據(jù)的單元具體方式如下
在存儲(chǔ)器的襯底施加一個(gè)正電壓+6V，在位線BL1上加載一個(gè)正電壓 +6V,在位線BL2上加載一個(gè)正電壓+6V，在字線WLS1上加載一個(gè)負(fù)電壓 -6V,在字線WLS2上加載一個(gè)正電壓+6V，在選擇柵WL1上加載一個(gè)正電 壓+6V，在選擇柵WL2上加載一個(gè)正電壓+6V。
此時(shí)，單元A和單元B被選中，而單元C和單元D未被選中。由于半導(dǎo) 體襯底上是正電壓+6V，字線WLS1上即柵極電壓為-6V，因此，半導(dǎo)體襯底 和柵極之間具有較大的電壓差，且襯底電壓高于柵極電壓，通過(guò)隧穿效應(yīng)快 速使原來(lái)存儲(chǔ)在納米晶中的電子隧穿回到襯底中，從而實(shí)現(xiàn)在選中的單元里 快速擦除數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例存儲(chǔ)器所加載的電壓除了上述具體數(shù)值外，還可以是一定范圍 內(nèi)的其他數(shù)值，例如負(fù)電壓-6V，可以是-4V至-10V中任一電壓值，正電壓+6V 可以是+4V至+10V中任一電壓值。
請(qǐng)參閱圖4,為本發(fā)明基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取的原理示意圖。
如圖所示，將存儲(chǔ)器根據(jù)字線、位線、選擇柵的連接關(guān)系，劃分為單元A、 單元B、單元C、以及單元D。 讀取過(guò)程主要包括 選中需要讀取數(shù)據(jù)的單元；
通過(guò)讀取位線輸出的感應(yīng)電流，讀取選中單元中的數(shù)據(jù)。 其中，選中需要讀取數(shù)據(jù)的單元具體方式如下
存儲(chǔ)器的襯底接地，在位線BL1上加載一個(gè)正電壓+0.8V，在位線BL2上接地，在字線WLS1上加載一個(gè)正電壓+2.5V，在字線WLS2接地，在選擇 柵WL1上加載一個(gè)正電壓+2.5V，在選擇柵WL2上接地。
此時(shí)，單元A被選中，單元B、單元C、單元D都未被選中，且由于半 導(dǎo)體襯底接地，字線WLS1上即柵極電壓為+2.5V，位線BL1上為正電壓 +0.8V,因此，在位線BL1上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流，從位線BL1上讀取所述感 應(yīng)電流，通過(guò)評(píng)估該電流，讀取該單元A的數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例存儲(chǔ)器所加載的電壓除了上述具體數(shù)值外，還可以是一定范圍 內(nèi)的其他數(shù)值，例如正電壓+0.8V和+2.5V可以是+lV至+3V中任一電壓值。
綜上所述，采用本發(fā)明提供的基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，由于納米 晶是獨(dú)立的，因此可以防止由于某一點(diǎn)漏電而影響到存儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)，提 高了存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保持的穩(wěn)定性。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行了詳細(xì)介 紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí) 施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng) 域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì) 有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其特征在于，包括襯底上定義的一個(gè)有源區(qū)，所述有源區(qū)上方橫跨配置多條用于選擇地址的字線、以及用于選中讀取單元的選擇柵，所述有源區(qū)上還設(shè)置多條用于讀取數(shù)據(jù)的位線，所述位線與所述字線垂直排列，每條字線和有源區(qū)之間配置獨(dú)立的納米晶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其特征在于， 所述選擇柵位于所述字線的一側(cè)，所述位線位于所述字線的另一側(cè)。
3. —種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寫(xiě)入的方法，其特征在于，包括選中需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的單元；在襯底和字線之間的高壓作用下，通過(guò)隧穿效應(yīng)電子從襯底中被拉入所 述選中的數(shù)據(jù)單元中的納米晶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寫(xiě)入的方 法，其特征在于，所述選中需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的單元具體方式為-在襯底施加一個(gè)-4V至-10V中任一負(fù)電壓；在一位線上加載一個(gè)-4V至-10V中任一負(fù)電壓，另一位線上加載一個(gè)0V 至4V中任一正電壓；在一字線上加載一個(gè)+4V至+10V中任一正電壓，在另一字線上加載一個(gè) -1V至-3V中任一負(fù)電壓；在兩個(gè)選擇柵上均加載-4V至-10V中任一負(fù)電壓。
5. —種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除的方法，其特征在于，包括選中需要擦除數(shù)據(jù)的單元；在字線和襯底之間的高壓作用下，使存儲(chǔ)在納米晶中的電子隧穿回到襯 底中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)擦除的方 法，其特征在于，所述選中需要擦除數(shù)據(jù)的單元具體方式為在襯底施加一個(gè)+4V至+10V中任一正電壓； 在兩位線上均加載一個(gè)+4V至+10V中任一正電壓； 在一字線上加載一個(gè)-4V至-10V中任一負(fù)電壓，在另一字線上加載一個(gè)+4V至+10V中任一正電壓；在兩個(gè)選擇柵上均加載+4V至+10V中任一正電壓。
7 —種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀取的方法，其特征在于，包括選中需要讀取數(shù)據(jù)的單元；通過(guò)讀取位線輸出的感應(yīng)電流，讀取選中單元中的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于納米晶的非揮發(fā)'跌存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀取的方 法，其特征在于，所述選中需要讀取數(shù)據(jù)的單元具體方式為 襯底接地；在一位線上加載一個(gè)+lV至+3V中任一正電壓，另一位線接地； 在一字線上加載一個(gè)+lV至+3V中任一正電壓，另一字線接地； 在一選擇柵加載一個(gè)+lV至+3V中任一正電壓，另一選擇柵接地。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。所述基于納米晶的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器包括一個(gè)有源區(qū)，所述有源區(qū)上方橫跨配置多條用于選擇地址的字線、以及用于選中讀取單元的選擇柵，所述有源區(qū)上還設(shè)置多條用于讀取數(shù)據(jù)的位線，所述位線與所述字線垂直排列，每條字線和有源區(qū)之間配置獨(dú)立的納米晶，通過(guò)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以防止由于某一點(diǎn)漏電而影響到存儲(chǔ)器整體的數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明提供的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保持特性更穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G11C16/14GK101599493SQ200910055389
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者孔蔚然, 博 張, 雄 張, 曹子貴, 楊瀟楠, 永 王, 靖 顧 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司