一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，包括兩條支路，所述兩條支路的每條都包括一個MOS場效應(yīng)晶體管，所述MOS場效應(yīng)晶體管包括柵極，柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第1和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第1和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極。本發(fā)明優(yōu)化了ROM存儲陣列面積問題；穩(wěn)定性也得到了保障；還可以避免采用基準(zhǔn)電路帶來的不匹配問題，極大地提高了讀取的穩(wěn)定性；該架構(gòu)具有很重要的研究意義和廣闊的市場前景。
【專利說明】一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲器件即差分架構(gòu)只讀存儲(ROM)單元，具體涉及一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，我們正邁向一個信息社會。信息社會離不開信息的存儲。近半個世紀(jì)以來，人們不斷地探索存貯新技術(shù)，形成了品種繁多的存儲器家族?，F(xiàn)有的存儲器種類很多，從存取功能方面，我們可以把他們分為只讀(Read OnlyMemory, ROM)存儲器和隨機(Random Access Memory, RAM)存儲器兩大類。
[0003]其中的ROM存儲器在工作狀態(tài)下，只能從中讀取數(shù)據(jù)，且斷電后數(shù)據(jù)不會消失，屬于半導(dǎo)體非揮發(fā)性存儲器(Non-Volatile Semiconductor Memory)范疇。
[0004]傳統(tǒng)的ROM存儲器以一個和多個NMOS管構(gòu)成，并以一個NMOS管作為基本單元。傳統(tǒng)的ROM存儲單元如圖1所示，它的源極接地(GND)，漏極連接或不連接到位線(Bit Line,BL)，而柵極連接到字線(Word Line, WD0傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)“O”通過將NMOS的漏極接到位線來實現(xiàn)編程，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)“I”通過將NMOS的漏極不接到位線來實現(xiàn)編程。
[0005]一般來說，這樣的編程是利用形成ROM單元的NMOS晶體管的前端層實現(xiàn)的，以便在ROM器件中更高密度地集成ROM單元。利用通孔(Contact)掩膜版編程來非常常見的一種方法。Contact ROM單元示意圖如圖2所示，它通過是否有通孔連接高電平VCC和低電平GND來設(shè)定存儲單元。
[0006]隨著近年來集成電路工藝的不斷發(fā)展，受限于工藝規(guī)則，ROM基本存儲單元的面積無法做到跟隨工藝尺寸等比例縮小，單位存儲單元面積較大。隨著工藝的進(jìn)步，ROM的讀操作也面臨挑戰(zhàn)，讀操作時可區(qū)分的電流范圍也越來越小，電流范圍的局限嚴(yán)重限制了參考電路的阻抗選擇，很容易帶來阻抗不匹配問題，造成讀取錯誤。
[0007]有鑒于此，有必要提出一種改進(jìn)的差分架構(gòu)ROM存儲單元結(jié)構(gòu)來優(yōu)化這些問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，在傳統(tǒng)ROM存儲單元的基礎(chǔ)上，讀取時采用兩條支路對比輸入差分放大器，避免了采用基準(zhǔn)電路帶來的不匹配問題，極大地提高了讀取的穩(wěn)定性。
[0009]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，包括兩條支路，所述兩條支路的每條都包括一個MOS場效應(yīng)晶體管，所述MOS場效應(yīng)晶體管包括柵極，柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極。
[0010]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管作為數(shù)據(jù)存儲元件，且所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
[0011]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)。
[0012]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述柵極的柵介質(zhì)是一層超薄介質(zhì)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
I)本發(fā)明采用差分架構(gòu)，兩條支路作為差分對輸入靈敏放大器，因而讀操作時的可區(qū)分電流范圍可以達(dá)到最大。同時，因為兩條支路分別存儲“O”和“1”，因而在滿足讀操作速度和準(zhǔn)確性的前提下，可以適度地減小存儲單元MOS元件的尺寸，這樣可以很好的優(yōu)化ROM存儲陣列面積問題。
[0014]2)本發(fā)明采用對稱差分架構(gòu)，存儲單元支路的阻抗匹配更好，穩(wěn)定性更高。對于現(xiàn)有的存儲單元而言，讀取時通常采用一條基準(zhǔn)電路作為參考支路，和位線BL —起輸入到靈敏放大器中。這條支路的阻抗必須介于存儲單元存O時BL端等效阻抗和存儲單元存I時等效阻抗中間，這兒的參考支路必須小心設(shè)計，不然很容易引起錯誤。而對于本發(fā)明提出的差分結(jié)構(gòu)，兩條BL支路都是相同的結(jié)構(gòu)，阻抗值也肯定在存O時等效阻抗和存I時等效阻抗之間變化。因而不用擔(dān)心阻抗匹配問題，存儲單元的穩(wěn)定性也可以得到保障。
[0015]差分架構(gòu)ROM單元可以一定程度上擴大器件讀操作時可區(qū)分的電流范圍，同時讀取時采用兩條支路對比輸入差分放大器，可以避免采用基準(zhǔn)電路帶來的不匹配問題，極大地提高了讀取的穩(wěn)定性。該架構(gòu)具有很重要的研究意義和廣闊的市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為傳統(tǒng)ROM存儲單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為通孔只讀存儲(Contact ROM)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為改進(jìn)的差分架構(gòu)通孔只讀存儲單元示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0018]參照圖3所示，一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，包括兩條支路，所述兩條支路的每條都包括一個MOS場效應(yīng)晶體管，所述MOS場效應(yīng)晶體管包括柵極，柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極。
[0019]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管作為數(shù)據(jù)存儲元件，且所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
[0020]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)。
[0021]進(jìn)一步的，所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述柵極的柵介質(zhì)是一層超薄介質(zhì)。
[0022]本發(fā)明的原理:
結(jié)合圖3所示，在左邊的差分存儲單元中，Ml管和M2管都是標(biāo)準(zhǔn)MOS場效應(yīng)晶體管。兩條位線BLl和BLlB通過預(yù)充電電路充電至高電平。當(dāng)Ml管和M2管的柵極連接的字線WL打開，M2管源極通過通孔接地GND，從而對漏極連接的位線BLl進(jìn)行放電操作，Ml管源極則通過通孔連接了高電平VCC，即位線BLlB保持原來的電平，我們定義這種狀態(tài)為只讀存儲器ROM中存了數(shù)據(jù)“1”，即圖3中的0ne_Cell。這時將BLl和BLlB輸入差分靈敏放大電路中，就可以快速有效的讀出數(shù)據(jù)。
[0023]同理，在右邊的差分存儲單元中。兩條位線BL2和BL2B通過預(yù)充電電路充電至高電平。當(dāng)M3管和M4管的柵極連接的字線WL打開，M3管源極通過通孔接地GND，從而對漏極連接的位線BL2B進(jìn)行放電操作，M4管源極則通過通孔連接了高電平VCC，即位線BL2保持原來的電平，我們定義這種狀態(tài)為只讀存儲器ROM中存了數(shù)據(jù)“0”，即圖3中的Ζθι.ο_cell ο
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，包括兩條支路，其特征在于，所述兩條支路的每條都包括一個MOS場效應(yīng)晶體管，所述MOS場效應(yīng)晶體管包括柵極，柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，其特征在于，所述MOS場效應(yīng)晶體管作為數(shù)據(jù)存儲元件，且所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，其特征在于，所述MOS場效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的通孔只讀存儲單元，其特征在于，所述MOS場效應(yīng)晶體管的柵極是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述柵極的柵介質(zhì)是一層超薄介質(zhì)。
【文檔編號】G11C17/08GK104078079SQ201410273834
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】李力南, 翁宇飛 申請人:蘇州寬溫電子科技有限公司