[发明专利]一种阻变型非易失性存储器及其操作方法

权利要求书

1.一种阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于，所述阻变型非易失性存储器包括底栅底接触式薄膜晶体管和阻变型存储器，所述阻变型存储器包括顶栅(16)、半导体层(15)、源极(13)和漏极(14)，所述顶栅(16)设置在半导体层(15)上，半导体层(15)下方凸起部分为沟道(151)，沟道(151)两侧分别设置有源极(13)和漏极(14)，所述顶栅(16)与源极(13)或漏极(14)中的一个有交叠；所述底栅底接触式薄膜晶体管包括源极(13)、漏极(14)、半导体层(15)、栅氧化层(12)以及底栅(11)，底栅(11)设置于栅氧化层(12)下方，底栅(11)同时与源极(13)和漏极(14)相交叠或者边缘对齐，栅氧化层(12)上方与半导体层(15)下方的沟道接触；

阻变型非易失性存储器在源极(13)与顶栅(16)交叠时的操作方法包括如下步骤：

(1)“编程/擦除”操作，具体如下：

在“编程”操作时，给顶栅(16)与源极(13)之间施加一电压，该电压导致源极(13)与顶栅(16)的交叠区域产生电场，此外，源极(13)侧壁靠近沟道的一侧与顶栅(16)之间也会产生边缘电场，在上述电场的作用下，沟道边缘的电阻从高阻状态变化到低阻状态，并引起总的沟道电阻减小；

在“擦除”操作时，给顶栅(16)与源极(13)之间施加一个与“编程”操作极性相反的电压，该电压产生的电场使得沟道边缘的电阻从低阻状态变化到高阻状态，并引起总的沟道电阻增加；

(2)利用底栅底接触式薄膜晶体管进行“读”操作，具体如下：

当沟道(151)源极边缘的电阻从高阻状态变化到低阻状态，引起总的沟道(151)电阻减小时，底栅底接触式薄膜晶体管的阈值电压Vth减小；当沟道源极边缘的电阻从低阻状态变化到高阻状态，并引起总的沟道电阻增加时，底栅底接触式薄膜晶体管的阈值电压Vth增大；底栅底接触式薄膜晶体管根据阈值电压的大小获得存储器的存储信息；

阻变型非易失性存储器在漏极(14)与顶栅(16)交叠时的操作方法，包括如下步骤：

在“编程”操作时，给顶栅(16)与漏极(14)之间施加一电压，该电压导致漏极(14)与顶栅(16)的交叠区域产生电场，此外，漏极(14)侧壁靠近沟道(151)的一侧与顶栅(16)之间也会产生边缘电场，在上述电场的作用下，沟道边缘的电阻从高阻状态变化到低阻状态，并引起总的沟道(151)电阻减小；

在“擦除”操作时，给顶栅(16)与漏极(14)之间施加一个与“编程”操作极性相反的电压，该电压产生的电场使得沟道(151)边缘的电阻从低阻状态变化到高阻状态，并引起总的沟道(151)电阻增加；

当沟道(151)漏极边缘的电阻从高阻状态变化到低阻状态，引起总的沟道(151)电阻减小时，底栅底接触式薄膜晶体管的阈值电压Vth减小；当沟道(151)漏极边缘的电阻从低阻状态变化到高阻状态，并引起总的沟道(151)电阻增加时，底栅底接触式薄膜晶体管的阈值电压Vth增大；底栅底接触式薄膜晶体管根据阈值电压的大小获得存储器的存储信息。

2.根据权利要求1所述的阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于：所述半导体层(15)与栅氧化层(12)长度相等。

3.根据权利要求1或2所述的阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于：所述半导体层(15)下方凸起的沟道与源极(13)和漏极(14)的总长度等于半导体层(15)的长度。

4.根据权利要求1所述的阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于：所述半导体层(15)材料为InGaZnO。

5.根据权利要求1所述的阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于：所述顶栅(16)与源极(13)或漏极(14)交叠区域的长度在0.5μm～5μm，所述半导体层(15)的沟道(151)长度是交叠区域长度的1～5倍。

6.根据权利要求1所述的阻变型非易失性存储器的操作方法，其特征在于：所述顶栅(16)与源极(13)和漏极(14)之间的垂直间距在10nm～50nm。