[发明专利]具有双功能的非挥发性半导体记忆单元

说明书

技术领域

本发明是有关于一种非挥发性半导体记忆单元，尤指一种具有双功能的非挥发性半导体记忆单元。

背景技术

非挥发性内存是一种能在切断电源后继续保存内存内数据的内存，例如磁化装置、光盘、闪存及其它半导体记忆装置。非挥发性内存可依照可重复编程(reprogrammable)的能力做为分类。例如可一次编程只读存储器(one time programmable ROM，OTP ROM)就只能编程(写入数据)单次，而其它类型的非挥发性内存则可被重复编程多次。另外，随着半导体内存技术的精进，嵌入式(embedded)的非挥发性内存其优点在于可将大量的记忆单元(memory cell)直接整合进集成电路中。换言之，嵌入式记忆单元可与集成电路在整合在同一种制程。嵌入式非挥发性内存其最大特征就是在于其没有复杂及昂贵的制程步骤。也因如此，所以这种非挥发性内存也被称为CMOS非挥发性内存或逻辑非挥发性内存。

设计非挥发性内存的目标，是为在与集成电路上互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)相同的制程下，满足在较小面积的芯片上增加内存单元的数目。而一种满足上述目标的方法是利用电荷储存架构(charge storage structures)来形成二位非挥发性半导体记忆晶体管。请参照图1，图1是为现有技术的半导体记忆晶体管100的示意图。半导体记忆晶体管100形成于基底上，半导体记忆晶体管100包括两离子布植的源/汲极区157-1和157-2、通道区156、电荷储存架构155-1和155-2以与门极区152。通道区156和离子布植的源/汲极区157-1和157-2形成于闸极区152的下方，而电荷储存架构155-1和155-2则形成于闸极区152的两侧。电荷储存架构155-1和155-2是由具有电荷补捉特性的间隙壁材料(spacer material)所形成，例如氮化硅(silicon-nitride)或高介电常数的介电层(high-k dielectric)。通过施加5伏特之闸极电压VG、5伏特的汲极电压V2及0伏特的源极电压V1，可编程电荷储存架构155-2。因此，源极区157-1的信道热电子(channel hot electron)可经由通道区156进入电荷储存架构155-2。而通过施加-5伏特的闸极电压VG以及+5伏特的汲极电压V2，引发带对带穿隧电洞(band-to-band tunneling holes)进入电荷储存架构155-2，可抹除电荷储存架构155-2。