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1、存储器存储器ROM IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU漏端的雪崩注入（漏端的雪崩注入（FAMOS结构）结构）由漏端耗尽区强场作用发生雪崩现象产生热载流子，由漏端耗尽区强场作用发生雪崩现象产生热载流子，注入效率注入效率106q热电子注入的方法热电子注入的方法 IME PKU IME PKU漏端的雪崩注入（漏端的雪崩注入（FAMOS结构）结构） 由漏端耗尽区发生雪崩现象产生热载流子由漏端耗尽区发生雪崩现象产生热载流子 注入效率注入效率10-610-7q热电子注入的方法热电子注入的方法 IME PKU IME PKUq热电子注入的方法热电子注入的方法沟道热电子的注入沟道热
2、电子的注入 由沟道反型层中的电子受高场作用形成热载流子，由沟道反型层中的电子受高场作用形成热载流子， 注入效率注入效率106 IME PKU IME PKU注入栅上的偏压注入栅上的偏压稍高于阈值稍高于阈值q热电子注入的方法热电子注入的方法源端电子的注入源端电子的注入 通过增加一注入栅，使得反型层中的电子向浮栅的注入效率得到通过增加一注入栅，使得反型层中的电子向浮栅的注入效率得到很大改善，其很大改善，其 注入效率可达注入效率可达103 IME PKU IME PKUq热电子注入的方法热电子注入的方法衬底注入衬底注入 由衬底提供热载流子，注入效率由衬底提供热载流子，注入效率101 104编程时，衬
3、底和注入极接地，源、漏、控制栅接高电压编程时，衬底和注入极接地，源、漏、控制栅接高电压目前尚未商业化，由于目前尚未商业化，由于Injector扩散不能很好地扩散不能很好地Scale到亚微米到亚微米 IME PKU IME PKU2.1 浮栅存储器单元浮栅存储器单元2.1.2 浮栅结构中的电荷输运机制（续）浮栅结构中的电荷输运机制（续）v热电子注入热电子注入vFN隧穿注入隧穿注入F注入机制注入机制 IME PKU IME PKUv隧穿注入隧穿注入直接隧穿直接隧穿FN隧穿隧穿直接隧穿直接隧穿FN隧穿隧穿由于直接隧穿效应具有正反向对称的特征，由于直接隧穿效应具有正反向对称的特征，因此不适于作为浮栅的
4、注入介质因此不适于作为浮栅的注入介质 IME PKU IME PKUFN隧穿注入隧穿注入 IME PKU IME PKU2.1 浮栅存储器单元浮栅存储器单元F擦除机制擦除机制q光擦除光擦除q电擦除电擦除 IME PKU IME PKUF擦除机制擦除机制q光擦除光擦除浮栅浮栅控制栅控制栅衬底衬底h1h1 IME PKU IME PKU2.1 浮栅存储器单元浮栅存储器单元F浮栅存储单元信息的灵敏放大浮栅存储单元信息的灵敏放大CONTROL GATEFLOATING GATEDRAINSOURCEBit- LineSTMTBit- LineMT IME PKU IME PKU2.1 浮栅存储器单元浮
5、栅存储器单元F浮栅存储单元的灵敏放大浮栅存储单元的灵敏放大0VSENSVDD“ 0”“ 1”0VSENSVDDONE.G”0”OFFE.G”1”带寻址晶体管的单元带寻址晶体管的单元无寻址晶体管的单元无寻址晶体管的单元寻址信号加在寻址信号加在寻址晶体管寻址晶体管寻址信号直接加寻址信号直接加在存储单元管上在存储单元管上Bit- LineSTMTBit- LineMT IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.1 UV EPROMT型单元型单元UV EPROM结构结构漏端漏端CHE编程，紫外光（编程，紫外光（ UV ）擦除）擦除 IME PKU IME PKU2.2
6、浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.1 UV EPROMT型单元型单元EPROM阵列阵列q漏端漏端CHE编程编程q位线接触由个位线接触由个单元共享单元共享q所有单元的源所有单元的源端均接地端均接地q编程时，所有编程时，所有与位线连接的单与位线连接的单元均加编程的漏元均加编程的漏端电压，但只有端电压，但只有一行加一行加VPP偏压偏压电编程，紫外光（电编程，紫外光（ UV ）擦除）擦除 IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 EEPROMFloating-Gate Tunnel Oxide (FLOTOX) EEPROM结构结构EEPROM结构与结构与EPRO
7、M非常类似，主要不同在于编非常类似，主要不同在于编程和擦除过程均是在高压下进行，主要是程和擦除过程均是在高压下进行，主要是FN隧穿机制隧穿机制隧穿介质层厚隧穿介质层厚度较薄，典型度较薄，典型值小于值小于12nm IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 EEPROMFloating-Gate Tunnel Oxide (FLOTOX) IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 Flash EEPROM 存储器存储器编程采用热电子注入方式、编程采用热电子注入方式、擦除擦除利用利用FN隧穿机制隧穿机制利用利用FN隧穿机制编程和
8、擦除隧穿机制编程和擦除满足廉价产品的需要，因而，使电路满足廉价产品的需要，因而，使电路和性能简化和性能简化结构与结构与EEPROM相同，只是编程和相同，只是编程和擦除是以模块形式进行擦除是以模块形式进行 IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 Flash EEPROM 存储器存储器编程方式与编程方式与EPROM相相同，采用热同，采用热电子注入电子注入擦除方式采擦除方式采用用FN隧穿机隧穿机制制浮栅氧化层浮栅氧化层厚度约厚度约10nmT型单元型单元Flash EEPROM结构结构 IME PKU IME PKU IME PKU
9、 IME PKU三多晶硅栅、虚拟地结构的三多晶硅栅、虚拟地结构的NOR Flash阵列阵列 IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU通过调制浮栅的阈值使之形成四个带状结构，可实现多值存储通过调制浮栅的阈值使之形成四个带状结构，可实现多值存储 IME PKU IME PKU2.3 浮栅存储器的可靠性浮栅存储器的可靠性滞留失效滞留失效 (Retention Failures) 保存信息长时间滞留而引起的失效，主要由保存信息长时间滞留而引起的失效，主要由正离子进入浮栅引起正离子进入浮
10、栅引起疲劳失效疲劳失效(Endurance Failures) 数据多次重写引起的不稳定失效数据多次重写引起的不稳定失效干扰失效干扰失效(Disturb failures) 读写过程中受到干扰引起的失效读写过程中受到干扰引起的失效 IME PKU IME PKU2.3 浮栅存储器的发展趋势浮栅存储器的发展趋势q存储密度进一步提高存储密度进一步提高q沟道电子注入编程和沟道电子注入编程和FN隧穿擦除将是隧穿擦除将是 主要的发展方向主要的发展方向q单电子存储器单电子存储器习题：习题：请利用Flash Memory设计一可重复使用、具有自动计费功能的IC电话卡。要求：(1) 画出电路功能结构和原理图(
11、2) 简述各功能块的功能以及该IC卡是如何实现重 复使用和自动计费功能的 IME PKU IME PKU第四节第四节 氮化硅（氮化硅（SNM）存储器）存储器Control GateI(2)I(1)I(3)DS氮化硅非挥发性存储器氮化硅非挥发性存储器(SONOS)结构结构与浮栅与浮栅ROM类似，只是用氮化硅替代了类似，只是用氮化硅替代了浮栅的多晶硅，利用氮化硅中的电荷陷阱浮栅的多晶硅，利用氮化硅中的电荷陷阱态实现电荷的存储态实现电荷的存储SNOSMNOS优点：编程优点：编程电压低、工电压低、工艺简单艺简单缺点：在整缺点：在整个沟道区编个沟道区编程程 IME PKU IME PKU第四节第四节 氮
12、化硅（氮化硅（SNM）存储器）存储器氮化硅结构的能带图氮化硅结构的能带图编程过程编程过程 中，电子通过中，电子通过SiO2和部分和部分Si3N4的的 FN隧隧穿、与电荷陷阱态间的直接穿、与电荷陷阱态间的直接隧穿、从电荷陷阱态的隧穿、从电荷陷阱态的PF发射是主要输运机制发射是主要输运机制进入到氮化硅的电子进入进入到氮化硅的电子进入到陷阱态到陷阱态第第1项是项是P-F发射，第发射，第2项是陷阱电子的隧穿场发射，第三项是低场限制电项是陷阱电子的隧穿场发射，第三项是低场限制电路路En是氮化硅中的电场，是氮化硅中的电场，E2是陷阱能级是陷阱能级 IME PKU IME PKU 氮化硅（氮化硅（SNM）存
13、储器）存储器(a) 单栅结构单栅结构(b) 双栅结构双栅结构氮化硅（氮化硅（SNM）存储器单元）存储器单元 IME PKU IME PKU 氮化硅（氮化硅（SNM）存储器）存储器氮化硅（氮化硅（SNM）存储器单元）存储器单元氮化硅（氮化硅（SNM）存储器电路）存储器电路 IME PKU IME PKU IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 Flash EEPROM 存储器存储器场增强的隧道注入的场增强的隧道注入的Flash (FETIF) EEPROM结构结构热电子注入编程、热电子注入编程、FN隧穿擦除隧穿擦除Poly 2与栅氧和浮栅与栅氧和浮栅均部分交迭，其中与均部分交迭，其中与栅氧交迭形成一个与栅氧交迭形成一个与存储单元串联的寻址存储单元串联的寻址晶体管晶体管 IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 Flash EEPROM 存储器存储器(FETIF) EEPROM电路电路 IME PKU IME PKU2.2 浮栅存储器阵列浮栅存储器阵列2.2.2 Flash EEPROM 存储器存储器三栅、虚拟接地三栅、虚拟接地Flash Memory 结构和电路结构和电路
