[发明专利]非易失性存储器

说明书

技术领域

本发明为一种非易失性存储器，尤指一种可降低晶胞(cell)内部次临界漏电流(sub-threshold leakage current)的非易失性存储器。

背景技术

众所周知，非易失性存储器在断电之后仍旧可以保存其数据内容。一般来说，当非易失性存储器制造完成并出厂后，使用者即可以编程(program)非易失性存储器，进而将数据记录在非易失性存储器中。而根据编程的次数，非易失性存储器可进一步区分为多次编程的存储器(multi-time programming memory，简称MTP存储器)，或者一次编程的存储器(one time programming memory，简称OTP存储器)。基本上，使用者可以对MTP存储器进行多次的储存数据修改。相反地，使用者仅可以编程一次OTP存储器。一旦OTP存储器编程完成之后，其储存数据将无法修改。

另一种非易失式存储器，称为光罩式只读存储器(Mask ROM)。当光罩式只读存储器出厂后，所有的储存数据已经记录在其中，使用者仅能够读取光罩式只读存储器中的储存数据，而无法编程数据。也就是说，使用者必须先将储存数据提供给光罩式只读存储器的制造商，当存储器制造完成后送到使用者的手中时，所有的储存数据已经记录在其中，并且无法再进行任何编程动作。

基本上，光罩式只读存储器具有低成本、高信赖度及大容量的优点。已经被广泛应用于各类电子产品。

请参照图1A，其所绘示为现有光罩式只读存储器示意图。光罩式只读存储器100包括字元线WL1～WLn、位元线BL1～BL4、以及(n×4)个晶胞(cell)S1,1～Sn,4，其中每个晶胞中包括一晶体管。以第n字元线WLn为例，第n字元线WLn与四条位元线BL1～BL4共可对应出四个晶胞Sn,1～Sn,4。其中，四个晶体管的栅极(gate)连接至第n字元线WLn，源极(source)连接至接地端G，漏极(drain)可以选择性地连接或者不连接至对应的位元线。

基本上，在制造光罩式只读存储器100的过程中，可选择性地利用穿透洞(via)将晶体管漏极连接至对应的位元线，并据以定义该晶胞的储存状态。当晶体管漏极连接至对应的位元线时，该晶胞为第一储存状态(例如状态0)，当晶体管漏极未连接至对应的位元线时，该晶胞为第二储存状态(例如状态1)。

在图1A中，以方形黑色实心的节点(node)代表晶体管漏极连接至位元线；以方形白色空心的节点代表晶体管漏极未连接至位元线。因此，晶胞Sn,1的储存状态为第二储存状态(状态1)，晶胞Sn,2的储存状态为第一储存状态(状态0)，并依此类推不再赘述。

请参照图1B，其所绘示为光罩式只读存储器在读取周期时，相关信号的示意图。其中，第x字元线WLx为选定字元线(selected word line)，其他字元线WL_other则为非选定字元线(non-selected word line)。于读取周期中的时间点t0，所有位元线BL需要预充电(pre-charge)至高电平(Hi)。当字元线BL预充电至高电平后，于时间点t1，提供高电平(Hi)至第x字元线WLx，而提供低电平(Lo)至其他字元线WL_other。于时间点t3时，即可取样(sample)所有位元线BL上的电压大小，并据以得知对应晶胞的储存状态。

基本上，高电平(Hi)的电压可为核心电压(core voltage)，如1V，而低电平(Lo)为接地端G的接地电压(ground voltage)。以下以图1A中，第n字元线WLn为选定字元线，并读取光罩式只读存储器100中的数据来做说明。

首先，于时间点t0时，所有位元线BL1～BL4预充电至高电平(Hi)。接着，于时间点t1，提供高电平(Hi)至第n字元线WLn，而提供低电平(Lo)至其他字元线(亦即，第一字元线WL1至第n-1字元线WLn-1)。

由于第一字元线WL1至第n-1字元线WLn-1皆为低电平(Lo)，因此第一字元线WL1至第n-1字元线WLn-1所对应的晶胞S1,1～Sn-1,4皆无法动作。

再者，由于第n字元线WLn为高电平(Hi)，且晶胞Sn,2中晶体管漏极连接至对应的第二位元线BL2，所以晶胞Sn,2中的晶体管内部会产生驱动电流(driving current)，并将第二位元线BL2的电压由高电平(Hi)拉低(pull down)至低电平(Lo)。亦即如图1B中位元线BL的虚线所示，于时间点t1之后，第二位元线BL2上的电压会逐渐降低至低电平(Lo)。