專利名稱：閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃速存儲(chǔ)器，尤其涉及一種閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)(code addressable memory,CAM)單元。
閃速存儲(chǔ)器是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電擦除和電編程的非易失性存儲(chǔ)器。閃速存儲(chǔ)器執(zhí)行代碼信息的保護(hù)/非保護(hù)，代碼信息在使用閃速存儲(chǔ)產(chǎn)品時(shí)需要被保護(hù)；閃速存儲(chǔ)器還執(zhí)行修復(fù)以便在運(yùn)行產(chǎn)品測試程序中要求提高產(chǎn)量。


圖1A概略地示出閃速存儲(chǔ)器的一種傳統(tǒng)的代碼可尋址存儲(chǔ)(CAM)單元的截面圖。
圖1B示出圖1A所示傳統(tǒng)的CAM單元的電路圖。
如圖1A所示，在一半導(dǎo)體襯底11上堆疊設(shè)置一浮置柵極12和一控制柵極13，從而形成一柵極。同樣，在該半導(dǎo)體襯底11上還設(shè)置一源極(S)和一漏極(D)。傳統(tǒng)的CAM單元具有與圖示的主單元相同的結(jié)構(gòu)。
通常，為了讀出單元的信息，需要向所述控制柵極施加一預(yù)定電壓，流入漏極的電流數(shù)量被讀出。電源電壓(VCC)被直接作為電壓施加到控制柵極上，以便減少延時(shí)，該延時(shí)是在閃速存儲(chǔ)器內(nèi)利用一升壓電壓執(zhí)行讀出操作所花的時(shí)間。然而，在該情況下會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問題，即流入漏極的電流數(shù)量太小而不能被讀出。
也就是說，在CAM單元的讀出操作時(shí)，單元的傳導(dǎo)系數(shù)(Gm)通過在浮置柵極12和控制柵極13之間的絕緣層上產(chǎn)生的一約0.55的耦合率而下降。同樣，當(dāng)閾電壓(VT)為0.2V，且用于操作存儲(chǔ)器和被用作控制柵極電壓的操作電壓變低時(shí)，單元電流量突然降低。因此，很難讀出單元信息，從而，為了通過過度地擦除單元而執(zhí)行數(shù)據(jù)讀出，不可避免地使得單元閾電壓低于0V。
然而，過度地擦除單元導(dǎo)致一個(gè)問題，即數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中不容易保存很長時(shí)間，原因是在可產(chǎn)生高溫、高電壓等等的許多不利環(huán)境下，存在單元的泄漏電流。
同樣，閃速存儲(chǔ)器需要能夠?qū)?shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中保存約100年，需要較厚地形成一隧道氧化層(tunnel oxide layer)和一中間絕緣層，以便獲得滿意的性能。在這點(diǎn)上，在高集成設(shè)備中執(zhí)行單元的垂直收縮(Vertical shrink)是不容易的。因此，單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的局限性限制了隧道氧化層和中間絕緣層的變薄，單元電流量不能升高，從而很難讀出主單元的信息。
因此，通常是利用一字線升壓電路通過擦除單元柵極電壓來讀出單元信息。
然而，在閃速存儲(chǔ)器中增加升壓電路會(huì)導(dǎo)致用于相鄰電路的空間變寬，而且，還存在這樣的問題，即，由于讀出存儲(chǔ)在CAM單元中的數(shù)據(jù)需要花費(fèi)不希望的等待時(shí)間，設(shè)備的執(zhí)行降低了。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)單元(CAM)，在低電壓時(shí)通過提高CAM單元的耦合率，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定地操作。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)單元(CAM)，其包括一個(gè)包含一浮置柵極和一控制柵極的單位單元(unit cell)；一個(gè)與所述單位單元耦合的柵極耦合裝置；或者還包括一個(gè)轉(zhuǎn)換電路，用于在CAM的讀出操作和CAM的編程或擦除操作時(shí)，分別將所述單位單元與柵極耦合裝置連接或斷開。
本發(fā)明的其他目的和特征，將通過結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述而得到進(jìn)一步說明。在這些附圖中圖1A概略地示出閃速存儲(chǔ)器的一種傳統(tǒng)的代碼可存儲(chǔ)單元(CAM)的截面圖；圖1B為圖1A所示傳統(tǒng)的CAM單元的電路圖；圖2A為本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例的布置圖；圖2B為圖2A所示布置的電路圖；圖3為本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例的電路圖；圖4為一曲線圖，分別表示出本發(fā)明和傳統(tǒng)發(fā)明的各自閃速存儲(chǔ)器的電壓一電流特性。
圖2A示出本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例的布置圖。
代碼可尋址存儲(chǔ)(CAM)單元的結(jié)構(gòu)與通用的單位單元300的結(jié)構(gòu)相同。然而，因?yàn)樵诘碗妷簳r(shí)不能從這種結(jié)構(gòu)的CAM單元中正確讀出數(shù)據(jù)，在該CAM單元中增加了一個(gè)包含有一疊層電容器301的柵極耦合裝置，從而提高了該CAM單元的總柵極耦合率。
如圖2A所示，單位單元300包括一浮置柵極31，一控制柵極32，一源區(qū)端(S)和一漏區(qū)端(D)。用所述疊層電容器301形成柵極耦合裝置，以便單位單元300的浮置柵極31和控制柵極32能夠相互耦合。換言之，疊層電容器301的上電極和下電極分別與單位單元300的浮置柵極31和控制柵極32相連接。
在所述單位單元300和所述疊層電容器301之間設(shè)置一傳輸柵極302，該傳輸柵極302作為一轉(zhuǎn)換電路操作。通過耦合其間設(shè)一金屬線33，并施加一單元柵極電壓(VCG)的一單元控制柵極觸點(diǎn)35與一傳輸柵極第一觸點(diǎn)36，所述傳輸柵極302與所述單位單元300耦合。同樣，通過耦合一疊層?xùn)艠O觸點(diǎn)39和一傳輸柵極第二觸點(diǎn)37，所述傳輸柵極302與所述疊層電容器301耦合，在所述兩觸點(diǎn)39和37之間設(shè)一金屬線33。
所述浮置柵極31將所述疊層電容器301和所述單位單元300連接在一起。標(biāo)號(hào)38表示一傳輸柵極第三觸點(diǎn)，其作為所述傳輸柵極302的輸入終端。
在CAM單元的讀出操作中，傳輸柵極302分別轉(zhuǎn)向與單位單元300和疊層電容器301，以便整個(gè)CAM單元的耦合率提高，與在疊層電容器301上產(chǎn)生的耦合率差不多。
另一方面，在CAM單元的編程和擦除操作中，傳輸柵極302與單位單元300和疊層電容器301電斷開。
圖2B為圖2A所示布置的電路圖。
圖3為本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例的電路圖。
如圖3所示，一單位單元400直接與一疊層電容器401相連接，而未在單位單元和疊層電容器之間設(shè)置一傳輸柵極。由于整個(gè)CAM單元的耦合率被疊層電容器401提高，CAM單元的擦除和讀出操作便很容易執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明所述的CAM單元的結(jié)構(gòu)，所述CAM單元在擦除操作中具有高耦合率，是因?yàn)樗鯟AM單元不僅包括一單位單元，還包括一由疊層?xùn)艠O形成的附加?xùn)艠O耦合裝置。從而，由于在被指定的用于擦除的閾電壓時(shí)，能夠產(chǎn)生較高的電流，因而容易執(zhí)行數(shù)據(jù)感測。
圖4為一曲線圖，分別表示出本發(fā)明和傳統(tǒng)發(fā)明的各自閃速存儲(chǔ)器的電壓-電流特性。
如曲線圖所示，曲線A表示本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的電壓-電流特性，曲線B表示傳統(tǒng)發(fā)明的閃速存儲(chǔ)器的電壓-電流特性。
在一預(yù)定的控制柵極電壓(VCG)下，比如在VT下，本發(fā)明的閃速存儲(chǔ)單元的單元電流(cell current)升高得比傳統(tǒng)發(fā)明的多，因?yàn)椋€A表示的柵極耦合率比曲線B的更高。
根據(jù)本發(fā)明，由于當(dāng)所述CAM單元的耦合率提高時(shí)單元電流會(huì)升高，所以就更容易執(zhí)行讀出操作。同樣，因?yàn)榭梢员苊庖蛩鯟AM單元的過度擦除而導(dǎo)致的電荷保留特性的變壞，所以所述CAM單元的可靠性提高。
而且，還具有另一個(gè)有益的效果，即，所述CAM單元的擦除速度會(huì)更高，從而CAM單元的操作更穩(wěn)定。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)進(jìn)行了表示和說明，但是，應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的條件下進(jìn)行不同的修改、增加和替換，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1．一種閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)器(CAM)，包括一單位單元，包括一浮置柵極和一控制柵極；一與所述單位單元耦合的柵極耦合裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的代碼可尋址存儲(chǔ)器，其中所述的柵極耦合裝置由一疊層電容器形成，該疊層電容器包括一上電極和一下電極，其中所述上電極與所述控制柵極耦合，所述下電極與所述浮置柵極耦合。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的代碼可尋址存儲(chǔ)器，還包括一轉(zhuǎn)換電路，用于將所述單位單元與所述柵極耦合裝置連接或斷開。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的代碼可尋址存儲(chǔ)器，其中所述的轉(zhuǎn)換電路在所述代碼可尋址存儲(chǔ)器的讀出操作時(shí)，將所述單位單元與所述柵極耦合裝置連接，而在所述代碼可尋址存儲(chǔ)器的編程或擦除操作時(shí)，將所述單位單元與所述柵極耦合裝置斷開。
全文摘要
一種閃速存儲(chǔ)器的代碼可尋址存儲(chǔ)器(CAM),由一包括一浮置柵極和一控制柵極的單位單元和一與所述單位單元耦合的柵極耦合裝置組成;或者還包括一轉(zhuǎn)換電路,用于在所述CAM的讀出操作和所述CAM的編程或擦除操作時(shí),分別將所述單位單元與所述柵極耦合裝置連接或斷開。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK1310452SQ0012066
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者安秉振 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社