[发明专利]五晶体管非易失性存储器单元

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路存储器装置，且尤其涉及一种五晶体管非易失性存储器(NVM)单元，其促进NVM单元阵列中的经编程NVM单元的浮动栅极与所述阵列中的未经编程NVM单元的浮动栅极之间的电压差的增大。

背景技术

2007年1月16日颁于抛坡威恩(Poplevine)等人的第7,164,606 B1号美国专利揭示一种全PMOS四晶体管非易失性存储器(NVM)单元，其利用反向福勒-诺德海姆隧穿(reverse Fowler-Nordheim tunneling)来进行编程。

参看图1，如第7,164,606号美国专利所揭示，根据对包含浮动栅极被共同连接的全PMOS四晶体管NVM单元的NVM阵列进行编程的方法，对于所述阵列中待编程的每一单元，使所述单元的所有电极接地。接着，将禁止电压V_n施加到所述单元的读取晶体管P_r的主体连接的源极区V_r、所述单元的擦除晶体管P_e的共同连接的漏极、主体和源极区V_e以及读取晶体管P_r的漏极区D_r。使所述单元的编程晶体管P_w的源极区V_p和漏极区D_p接地。编程晶体管P_w的主体V_nw是任选的；其可接地或其可保持处于禁止电压V_n。对于所述阵列中未经选择用于编程的所有单元，将禁止电压V_n施加到电极V_r、V_e和D_r，且还将禁止电压V_n施加到电极V_p、D_p和V_nw。接着，使所述单元的控制晶体管P_c的控制电压V_c在编程时间T_prog中从0V扫掠到最大编程电压V_cmax。接着，使控制栅极电压V_c从最大编程电压V_cmax倾斜下降到0V。接着，使所述单元的所有电极和禁止电压V_n返回到接地。

如′606专利详细地所描述，其中所揭示的全PMOS四晶体管NVM单元依赖于反向福勒-诺德海姆隧穿来进行编程。也就是说，当全PMOS NVM单元的编程晶体管的浮动栅极电极与所述编程晶体管的漏极、源极和主体电极之间的电势差超过隧穿阈值电压时，电子从漏极和源极电极隧穿到浮动栅极，从而使浮动栅极带负电。

第7,164,606号美国专利的全文特此以引用的方式并入本文中，以提供关于本发明的背景信息。

′606专利所揭示的全PMOS四晶体管NVM单元编程技术提供低电流消耗和简单编程序列两个优点，其中低电流消耗实现在无需高电流电源的情况下同时对大量单元进行编程的能力。然而，如上文所论述，在编程序列期间，将所述阵列中的未经编程NVM单元的读取晶体管P_r和编程晶体管P_w的漏极和源极区设置为固定禁止电压V_n，同时将擦除晶体管P_e的V_e电极设置为禁止电压V_n，且使控制晶体管P_c的V_c电极从0V倾斜上升到V_cmax。因而，在未经编程单元的浮动电极上捕获到负电荷，即使所捕获电荷的量小于在经编程单元的浮动栅极上所捕获的负电荷。这将未经编程单元的浮动栅极的电压电平设置为比经编程单元的浮动栅极的电压电平高约V_n。这意味着经编程单元的浮动栅极与未经编程单元的浮动栅极之间的最大可能电压差是V_n。具有此条件的未经编程单元被称为“受扰单元”。

因此，需要一种NVM单元设计，所述NVM单元设计增大经编程NVM单元与未经编程NVM单元的浮动栅极之间的电压差，但仍保留全PMOS四晶体管NVM单元的优点。

发明内容