[发明专利]抗单元源极IR降的源电势调整

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和快闪EEPROM的非易失性半导体存储器，并具体地说涉及具有对由于地环路中的有限电阻引起的源极偏压误差进行补偿的改进的感测电路的非易失性半导体存储器。

背景技术

能够进行电荷的非易失性存储的固态存储器、特别是被包装为小型卡的EEPROM和快闪EEPROM形式的固态存储器近来已经变成各种移动和手持设备、特别是信息应用装置和消费电子产品的存储选择。不同于也是固态存储器的RAM(随机存取存储器)，闪存是非易失性的，并且即使断电后仍保留其存储的数据。尽管成本较高，但是闪存正越来越多地用在大容量存储应用中。基于旋转诸如硬盘和软盘的磁介质的传统大容量存储不适于移动和手持环境。这是因为盘驱动趋向于体积大、易于产生机械故障并具有高等待时间和高功率要求。这些不期望的属性使得基于盘的存储在大多数移动和便携应用中不实用。另一方面，嵌入的和以可移除卡的形式的闪存理想地适合于移动和手持环境，因为其尺寸小、功耗低、高速和高可靠性的特征。

EEPROM和电可编程只读存储器(EPROM)是可以被擦除并使得新数据被写入或“编程”到其存储器单元中的非易失性存储器。两者在场效应晶体管结构中利用源极和漏极区域之间的、位于半导体衬底中的沟道区之上的浮置(未连接)导电栅极。然后在浮置栅极之上提供控制栅极。通过保留在浮置栅极上的电荷量来控制晶体管的阈值电压特性。即，对于浮置栅极上的给定电平的电荷，存在在晶体管“导通”前必需施加到控制栅极以允许其源极和漏极区域之间导电的相应的电压(阈值)。

浮置栅极可以保持一范围的电荷，并因此可以被编程到阈值电压窗口内的任意阈值电压电平。通过器件的最小和最大阈值电平来界定阈值电压窗口的大小，该最小和最大阈值电平依次对应于可以被编程到浮置栅极上的电荷的范围。阈值窗口通常取决于存储器器件的特性、工作条件和历史。窗口内的每个不同的、可分辨的阈值电压电平范围原则上可以用于指定单元的明确(definite)存储器状态。

一般通过两个机制之一将用作存储器单元的晶体管编程到“已编程”状态。在“热电子注入”中，施加到漏极的高电压使电子在衬底沟道区的两端加速。同时，施加到控制栅极的高电压拉动热电子经过薄栅极介电层到浮置栅极上。在“隧道注入(tunneling injection)”中，相对于衬底，高电压被施加到控制栅极。以此方式，电子被从衬底拉到居间(intervening)浮置栅极。

可以通过一些机制擦除存储器器件。对于EPROM，可通过紫外照射从浮置栅极移除电荷而批量(bulk)擦除存储器。对于EEPROM，可通过相对于控制栅极向衬底施加高电压以便诱使浮置栅极中的电子隧道穿过薄氧化物到衬底沟道区(即Fowler-Nordheim隧道技术)，存储器单元是电可擦除的。通常，EEPROM是可逐字节地擦除的。对于快闪EEPROM，存储器是一次全部或依次擦除一个或多个块地电可擦除的，其中一个块可以由存储器的512字节或更多字节组成。

非易失性存储器单元的例子

存储器器件通常包括可以被安装在卡上的一个或多个存储器芯片。每个存储器芯片包括由诸如解码器和擦除、写和读电路的外围电路支持的存储器单元的阵列。更复杂的存储器器件还带有进行智能和更高级存储器操作和接口连接的控制器。存在许多现今正使用的商业上成功的非易失性固态存储器器件。这些存储器器件可以采用不同类型的存储器单元，每个类型具有一个或多个电荷存储元件。

图1A-图1E示意性地图示了非易失性存储器单元的不同例子。

图1A示意性地图示具有用于存储电荷的浮置栅极的以EEPROM单元形式的非易失性存储器。电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)具有类似于EPROM的结构，但另外提供用于在施加适当的电压时将电荷从其浮置栅极电载入和电移除而不需要曝露在UV照射下的机制。在美国专利No.5,595,924中给出了这种单元及其制造方法的例子。