[发明专利]一种非易失性存储器单元、以及配置或读取非易失性存储器单元的存储位的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于可重复编程非易失性存储器装置(Reprogrammable Non-Volatile Memory Device)，能输出所储存的数字信息1或0，而无需使用感测放大器(sense amplifier)。特别地，互补式电子可擦写可编程只读存储器(Complementary Electrical Erasable Programmable Read Only Memory，CEEPROM)被配置（configurable）以储存V_DD(“1”)或V_SS(“0”)的静态储存信号于存储器单元(cell)中。在该存储器单元中的数字数据直接被一存取晶体管(access transistor)所存取，而不需经由感测放大器传递。

背景技术

在电子系统的数字世界里，互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)已成为特定应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)最普遍的制造工艺。一特定应用集成电路是于单一集成电路或晶片(chip)上，包含装置或系统的特定功能。在许多应用中，需要更改特定功能或组态，例如，初始编程(initial programming)及组态一微处理器(microprocessor)时，需要有一可编程非易失性存储器来储存编程指令(programmed instruction)，在开发过程中，可容许随时更改编程指令而无须改变硬件。该些电子系统的需求是利用电子可擦写可编程只读存储器(Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)元件来完成。

传统半导体EEPROM装置通常由一电荷储存(charge storing)存储器单元120和一存取金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)110所组成，如图1的示意图所示。该电荷储存存储器单元120是一个具一层电荷储存材质122的MOSFET，该电荷储存材质122是位在一控制栅极(control gate)124之下和一MOSFET通道表面(channel surface)之上。在该电荷储存材质122中的电荷量可影响临界电压，该临界电压施于该控制栅极124以导通(turn on)该MOSFET存储器单元的通道。N型半导体存储器单元的临界电压因储存电子(负电荷)于电荷储存层而偏移(shift)至一较高电压。然而，P型半导体存储器单元的临界电压则因储存电子(负电荷)于电荷储存层而偏移至一较低电压。当施加一电压偏压(voltage bias)于半导体存储器单元的控制栅极时，利用注入电荷至该半导体存储器单元的储存层以导致临界电压变化，同时也会改变该半导体存储器单元的电导(electrical conductance)。如果在该储存层的电荷可被长期保留(对一典型半导体非易失性存储器而言，通常是大于10年)，则该半导体存储器单元即变成非易失性。如果一非易失性存储器元件(element)可执行多次擦写/编程(erase/programming)操作的周期(cycles)，该非易失性存储器即为多次编程非易失性存储器(Multiple Times Programming Non-Volatile Memory，MTPNVM)。通常对一半导体非易失性存储器而言，其擦写/编程周期次数是介于数千至数百万次之间。