[发明专利]存储器单元和存储器器件

说明书

本发明涉及存储器单元和存储器器件。存储器器件的存储器单元包括具有n型栅极和n型阱的MOS电容器(14；114)、第一开关(30；130)，所述第一开关用以暂时地跨所述n型栅极和所述n型阱施加击穿电压(V_M)，以在所述n型栅极和所述n型阱之间生成永久性导电击穿结构(22)。

技术领域

本发明涉及存储器单元和存储器器件的领域，特别是一次性可编程非易失性存储器。本发明还涉及在存储器单元中或者从存储器单元存储和读取至少一个位(bit)的方法。

背景技术

在现有技术中，存在各种提供一次性可编程存储器单元的办法。例如，美国专利6856540B2公开由位于列位线和行字线的交叉点处的晶体管组成的可编程存储器单元。晶体管的栅极从列位线形成，并且其源极连接到行字线。通过在列位线和行字线之间施加电压电位将存储器单元编程，以在晶体管的栅极下的衬底中产生编程的n+区域。

在列位线和行字线的交叉点处布置多个晶体管提供若干千字节的存储能力。然而，在列位线和行字线的交叉点处晶体管的布置要求分别的寻址方案(addressingscheme)，其形成分别的负担(overhead)，这对于小型化存储器单元的设计是不利的，并且不适合于小型存储器。

发明内容

因而本发明的目标是提供相当简单、紧凑并且小尺寸及成本有效的一次性可编程存储器单元和相应的存储器器件。本发明的进一步目标是提供一种在这样的存储器单元中存储和从这样的存储器单元中读取至少一个位的方法。此外，存储器单元应提供所存储信息的非易失性和永久性存储。存储器单元应是相当稳健的，并且甚至应能够承受在温度和适度方面的极端外部条件。

在第一方面，提供一种存储器器件的存储器单元。所述存储器单元包括具有n型栅极和n型阱的MOS电容器。另外地，所述存储器单元包括第一开关以暂时地跨所述n型栅极和所述n型阱施加击穿电压(V_M)，以在所述MOS电容器的所述n型栅极和所述n型阱之间生成永久性导电击穿结构。

n型栅极和n型阱基MOS电容器特别适合于当其变得受到击穿电压的施加时，设置永久性导电击穿结构，击穿电压典型地范围在6V之上、8V左右或者甚至更高。当施加预定幅值的击穿电压到所述MOS电容器时，所述MOS电容器的所述n型栅极和所述n型阱内部结构呈现特定的并且明确限定的击穿特性。对所述MOS电容的器所述击穿电压的施加导致在所述n型栅极和所述n型阱之间的金属氧化物中的限定能量沉积。

能量沉积导致在所述MOS电容器的所述金属氧化物层或者所述金属氧化物中的导电击穿结构的形成。换而言之，以明确限定的方式损坏或者甚至破坏所述MOS电容器的所述金属氧化物结构，以致在所述n型栅极和所述n型阱之间的电阻率被降低。通过所述导电击穿结构将所述n型栅极和所述n型阱电连接，并且所述MOS电容器不再能够提供基本上较少损耗的电荷的存储。

通过所述第一开关，所述MOS电容器的所述n型栅极为可电连接至击穿电压源，而所述MOS电容器的所述n型阱被连接至接地。所述第一开关的闭合从而导致所述击穿电压的跨所述n型栅极和所述n型阱的所述施加，因而跨所述MOS电容器生成并且形成所述永久性导电击穿结构。

此后，当所述第一开关被打开或者是断开时，MOS电容器的所述导电击穿结构仍然存在。然后可以通过读出单元取样所述MOS电容器的原有功能的此特定的并且明确限定的破坏。取决于在所述存储器单元的存储或者写入过程期间的所述第一开关的配置，分别的MOS电容器的将被破坏或者将保持完好。此后，在读取过程中，可以检测或者取样所述MOS电容器的操作性，从而表示一位信息。

根据进一步实施例，所述存储器单元包括用以施加读出电压(VDD)至所述MOS电容器的第二开关。与所述击穿电压相比，所述读出电压典型地为较低幅值。所述读出电压用以充电或者探测所述MOS电容器。典型地，所述第二开关位于VDD电压源和所述MOS电容器的所述n型栅极之间。所述第二开关的闭合然后将供应分别的读出电压至所述MOS电容器，特别是其n型栅极。