存儲單元的讀取方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種存儲單元的讀取方法，包括：為存儲單元中的待測晶體管提供一個(gè)對應(yīng)的補(bǔ)償晶體管，補(bǔ)償晶體管與待測晶體管的參數(shù)相同，將補(bǔ)償晶體管的柵極、源極和襯底接地，并將補(bǔ)償晶體管的漏極分別連接到一個(gè)電流源和電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，其中電流源為補(bǔ)償晶體管提供恒定電流，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與待測晶體管的源極相連；在待測晶體管的字線上施加讀取電壓，并且從待測晶體管的位線讀出讀取電流，將讀取電流與參考電流作比較，隨后通過靈敏放大器轉(zhuǎn)化為讀取到的存儲信息。本發(fā)明克服了誤讀現(xiàn)象，提高了電荷俘獲型存儲單元在輻射環(huán)境中的讀取準(zhǔn)確率。
【專利說明】存儲單元的讀取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非揮發(fā)存儲器技術(shù)，尤其涉及到一種存儲單元的讀取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]快閃存儲器(Flash)具有存儲數(shù)據(jù)掉電后仍然不會丟失的特點(diǎn)，特別適用于移動(dòng)通訊和計(jì)算機(jī)存儲部件等領(lǐng)域。電荷俘獲型快閃存儲器(以SONOS型器件為例)具有硅一氧化層一氮化層一氧化層一硅結(jié)構(gòu)，采用隧穿效應(yīng)或者熱載流子注入效應(yīng)將電荷(電子或空穴)通過隧穿氧化層注入到氮化硅層，并被氮化硅層中的電荷陷阱俘獲，從而引起器件單元閾值電壓的改變，達(dá)到數(shù)據(jù)存儲的效果。由于電荷俘獲型存儲器件利用絕緣存儲介質(zhì)中的陷阱來存儲電荷信息，輻射導(dǎo)致的漏電往往只影響生成缺陷或漏電通路附近很小的區(qū)域，整個(gè)器件仍能保持較好的數(shù)據(jù)存儲能力。因此電荷俘獲存儲器件被認(rèn)為是最理想的抗輻射存儲技術(shù)。
[0003]在輻照環(huán)境下，輻射粒子穿進(jìn)物質(zhì)，與物質(zhì)中的電子相互作用，把自身的能量傳給電子，如果電子由此獲得的能量大于它的結(jié)合能，電子就脫離原子核對他的束縛成為自由電子，而原子則變成了帶電離子，也可視為原子獲得了一個(gè)空穴。這一過程稱為電離輻射效應(yīng)。
[0004]圖1是典型的SONOS存儲單元在輻照后的器件結(jié)構(gòu)圖；圖2是典型的SONOS存儲單元在輻照后的閾值電壓漂移示意圖。如圖1和圖2所示，一個(gè)典型的SONOS存儲單元在輻照下，氮化硅層中產(chǎn)生空穴，使得該單元在的閾值電壓發(fā)生了漂移。存儲單元的數(shù)據(jù)讀出是通過在存儲器件上加一個(gè)電壓，將讀取存儲器件的電流。再將該電流與參考電流Iref比較，通過靈敏放大器轉(zhuǎn)化為“O”和“I”的輸出。在輻射環(huán)境下，由于處于編程態(tài)的器件閾值出現(xiàn)漂移，編程態(tài)的器件的讀取電流會增加，同時(shí)，由于存儲陣列的漏電流增加，因此輻照導(dǎo)致的窗口會變得更加小，容易產(chǎn)生“O” “I”的誤讀。因此需要一種克服輻射環(huán)境讀取誤差的操作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠克服輻射環(huán)境中存儲單元出現(xiàn)誤讀現(xiàn)象的存儲單元的讀取方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲單元的讀取方法，包括以下步驟:為存儲單元中的待測晶體管提供一個(gè)對應(yīng)的補(bǔ)償晶體管，所述補(bǔ)償晶體管與所述待測晶體管的參數(shù)相同，將所述補(bǔ)償晶體管的柵極、源極和襯底接地，并將所述補(bǔ)償晶體管的漏極同時(shí)連接到一個(gè)電流源和電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，其中所述電流源為所述補(bǔ)償晶體管提供恒定電流，所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述待測晶體管的源極相連；在所述待測晶體管的字線上施加讀取電壓，并且從所述待測晶體管的位線讀出讀取電流，將所述讀取電流與參考電流作比較，隨后通過靈敏放大器轉(zhuǎn)化為讀取到的存儲信息。[0007]本發(fā)明的方法利用了與待測晶體管參數(shù)相同的補(bǔ)償晶體管的襯底偏置效應(yīng)，使待測存儲管漂移的閾值電壓得到補(bǔ)償，回到受到輻射前的狀態(tài)，克服了誤讀現(xiàn)象，提高了電荷俘獲型存儲單元在輻射環(huán)境中的讀取準(zhǔn)確率。
[0008]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0010]圖1是典型的SONOS存儲單元在輻照后的器件結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2是典型的SONOS存儲單元在輻照后的閾值電壓漂移示意圖；和
[0012]圖3是本發(fā)明提出的電荷俘獲型的快閃存儲單元的讀取操作方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0014]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0015]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0016]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0017]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲單元的讀取方法，包括以下步驟:為存儲單元中的待測晶體管提供一個(gè)對應(yīng)的補(bǔ)償晶體管，補(bǔ)償晶體管與對待測晶體管的參數(shù)相同，將補(bǔ)償晶體管的柵極、源極和襯底接地，并將補(bǔ)償晶體管的漏極同時(shí)連接到一個(gè)電流源和電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，其中電流源為補(bǔ)償晶體管提供恒定電流，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與待測晶體管的源極相連；在待測晶體管的字線上施加讀取電壓，并且從待測晶體管的位線讀出讀取電流，將讀取電流與參考電流作比較，隨后通過靈敏放大器轉(zhuǎn)化為讀取到的存儲信息。
[0019]本發(fā)明的方法利用了與待測晶體管參數(shù)相同的補(bǔ)償晶體管的襯底偏置效應(yīng)，使待測存儲管漂移的閾值電壓得到補(bǔ)償，回到受到輻射前的狀態(tài)，克服了誤讀現(xiàn)象，提高了電荷俘獲型存儲單元在輻射環(huán)境中的讀取準(zhǔn)確率。
[0020]圖3所示是本發(fā)明實(shí)施例的存儲單元讀取方法電路示意圖。虛線框外是典型的SONOS存儲單元在電路陣列中的讀取方法，即柵極字線(WL)施加讀取電壓VMad，從漏極連接的位線(BL)中讀出電流Iread，再與參考電流Iref進(jìn)行比較，并通過靈敏放大器(SA)轉(zhuǎn)化成存儲的數(shù)據(jù)信息。虛線框內(nèi)是本發(fā)明提出的在輻照環(huán)境下避免讀取錯(cuò)誤的電路部分:一個(gè)與待測存儲單元參數(shù)相同的SONOS晶體管，其柵極、源極、襯底都接地GND，漏極同時(shí)連接到一個(gè)電流源和一個(gè)電流-電壓轉(zhuǎn)換電路。其中電流源為該晶體管提供恒定的電流，電流-電壓轉(zhuǎn)換電路將晶體管漏極的電流I_rad轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓值Vs，再輸入到待測存儲單元的源極。
[0021]本發(fā)明讀取方法的原理是:虛線框內(nèi)的晶體管與待測存儲單元管完全一樣，器件結(jié)構(gòu)、已進(jìn)行的操作和輻射條件等，因此其氮化硅層中由于輻射引起的空穴積累相同，閾值電壓的漂移量也一樣，對應(yīng)的漏極電流漂移量也一樣。將這一電流通過電流-電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的補(bǔ)償電壓值Vs，并將該電壓輸入到實(shí)際待測存儲管的源極，此時(shí)由于襯底偏置效應(yīng)，待測存儲管漂移的閾值電壓會得到補(bǔ)償，回到受到輻射前的狀態(tài)，因此誤讀也就
被克服了。襯底偏置效應(yīng)的公式為a匕+丨2⑴，其中Y為對應(yīng)半
導(dǎo)體材料的襯偏系數(shù)，么為對應(yīng)半導(dǎo)體材料的費(fèi)米勢，Vsb即為Vs，可以看出閾值電壓得到有效的補(bǔ)償，抑制了輻照后的讀取電流變大。綜上所述，采取本發(fā)明的讀取方法，可以有效的提高電荷俘獲型存儲單元在輻射環(huán)境中的讀取準(zhǔn)確率。
[0022]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0023]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種存儲單元的讀取方法，其特征在于，包括以下步驟: 為所述存儲單元中的待測晶體管提供一個(gè)對應(yīng)的補(bǔ)償晶體管，其中，所述補(bǔ)償晶體管與所述待測晶體管的參數(shù)相同，將所述補(bǔ)償晶體管的柵極、源極和襯底接地，并將所述補(bǔ)償晶體管的漏極分別連接到一個(gè)電流源和電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，其中所述電流源為所述補(bǔ)償晶體管提供恒定電流，所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述待測晶體管的源極相連； 在所述待測晶體管的字線上施加讀取電壓，并且從所述待測晶體管的位線讀出讀取電流，將所述讀取電流與參考電流作比較，隨后通過靈敏放大器轉(zhuǎn)化為讀取到的存儲信息。
【文檔編號】G11C16/26GK103531241SQ201310422456
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】陸虹, 孫軼君, 王佳寧, 景欣, 孫佳佳, 袁方 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所