專利名稱：堆疊柵極閃存陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種堆疊柵極閃存陣列的設(shè)計(jì)及制造方法，且特別是關(guān)于一種可避免由不穩(wěn)定位產(chǎn)生漏電流的影響的堆疊柵極閃存陣列的設(shè)計(jì)及制造的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的種類，基本上可粗分為非易失性存儲(chǔ)器，以及易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)兩種。其中非易失性存儲(chǔ)器是指在電源中斷后仍可保存原有儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，依其功能不同可分為只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、屏蔽式只讀存儲(chǔ)器(Mask ROM)以及閃存(Flash memory)等。而易失性存儲(chǔ)器則是指所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)會(huì)隨電源的中斷而消失，如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAM)。
現(xiàn)有的只讀存儲(chǔ)器只能讀不能寫，在關(guān)閉電源后，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)不會(huì)消失，可永久保存。對(duì)于可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，其中原有的數(shù)據(jù)或程序可利用紫外線照射來(lái)加以消除，使用者可以重復(fù)使用該存儲(chǔ)器。對(duì)于可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，其特性是需用一個(gè)電壓來(lái)擦除數(shù)據(jù)，再加以程序化，其數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式與可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器相似。對(duì)于屏蔽式只讀存儲(chǔ)器，其數(shù)據(jù)是由制造廠商在存儲(chǔ)器制造過程中寫入，寫入之后就不能再修改。
對(duì)于閃存，其制造技術(shù)是由可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器和可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器演化而來(lái)的，它綜合了可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器快速規(guī)劃的能力和可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器的可電擦除方式，所以不需要照射紫外線來(lái)消除數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)正常使用中，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及閃存都可隨時(shí)更改數(shù)據(jù)，但一旦關(guān)機(jī)后，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)都會(huì)消失，而閃存的數(shù)據(jù)則依然存在，因此閃存兼具只讀存儲(chǔ)器的非易失性與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可存取性的優(yōu)點(diǎn)，因此閃存已成為當(dāng)前非易失性存儲(chǔ)器的主流。其存儲(chǔ)格陣列的設(shè)計(jì)方式也是當(dāng)前重要的課題。
圖1是現(xiàn)有的堆疊柵極閃存陣列的電路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1。一種現(xiàn)有的堆疊柵極(Stack-Gate)閃存陣列，包括一個(gè)2N行2M列的由晶體管所構(gòu)成的存儲(chǔ)格，以一組位線(“BL”)包括圖中的BL0到BL2M-1、一組字線(“WL”)包括圖中的WL0到WL2N-1，以及共源極線(“SL”)將這些存儲(chǔ)格連結(jié)起來(lái)。當(dāng)其中連結(jié)到某一個(gè)特定位線(例如說BL1)與某一個(gè)特定字線(例如說WL1)的一個(gè)存儲(chǔ)格102被過擦除(overerase)而使存儲(chǔ)格102具有不穩(wěn)定位時(shí)，存儲(chǔ)格102會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漏電流，使得其它與位線BL1連結(jié)的存儲(chǔ)格(例如存儲(chǔ)格104與存儲(chǔ)格106等等)，即使各自連結(jié)到不同字線WL0與WL2，也會(huì)受到存儲(chǔ)格102的漏電流的影響，而具有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，造成該堆疊柵極閃存陣列中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤。對(duì)于具有不穩(wěn)定位的存儲(chǔ)格102，產(chǎn)生漏電流的原因是因?yàn)榇鎯?chǔ)格102的閾值電壓變?yōu)樨?fù)值。
當(dāng)上述的堆疊柵極閃存陣列在讀取動(dòng)作時(shí)，其速度就如同一般的只讀存儲(chǔ)器。但是當(dāng)其陣列中有一個(gè)不穩(wěn)定位產(chǎn)生漏電流時(shí)，此時(shí)若要執(zhí)行寫入動(dòng)作，則必須將存儲(chǔ)格原本的數(shù)據(jù)擦除，然后再寫入新的數(shù)據(jù)，但因?yàn)樯鲜霈F(xiàn)有的陣列是共源極線，所以其擦除方式是一次擦除所有位格的數(shù)據(jù)，所以需耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，此為現(xiàn)有堆疊柵極閃存陣列的一個(gè)缺點(diǎn)。
此外，由于閃存的電氣充放電特性，使得其讀寫次數(shù)有物理上的限制。對(duì)一個(gè)閃存區(qū)塊的讀寫，制造廠商會(huì)在內(nèi)部韌體做到讀寫次數(shù)的計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到讀寫指定的最高次數(shù)時(shí)，就會(huì)把那一塊區(qū)塊標(biāo)定為不再使用的區(qū)域，所以閃存陣列有可能在極度頻繁的使用下，容量越用越小。此時(shí)對(duì)于閃存的使用管理，是一個(gè)重要的課題，包括如壞區(qū)塊的位置記錄與取代，以及讀寫次數(shù)的計(jì)數(shù)，還有讀出數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤偵測(cè)與更正等。因?yàn)橐话汩W存的讀寫可用次數(shù)，約在十萬(wàn)次左右，故減少上述擦除次數(shù)可增加存儲(chǔ)器的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提供一種堆疊柵極閃存陣列電路設(shè)計(jì)及制造方法，避免因不穩(wěn)定字節(jié)產(chǎn)生的漏電流所造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供堆疊柵極閃存陣列電路設(shè)計(jì)及制造方法，它可以減少擦除次數(shù)并增加該閃存的使用壽命。
為了達(dá)成前述的目的，本發(fā)明提出一種堆疊柵極閃存陣列電路設(shè)計(jì)及制造方法，來(lái)避免上述錯(cuò)誤情形的發(fā)生。在本發(fā)明中，現(xiàn)有的一個(gè)存儲(chǔ)格的一位線被分為兩獨(dú)立的位線，而現(xiàn)有的兩字線則透過一個(gè)獨(dú)立的晶體管的柵極被連結(jié)在一起。如此當(dāng)在新式的堆疊柵極閃存陣列電路中，某存儲(chǔ)格發(fā)生漏電流的情形時(shí)，對(duì)于其它與該存儲(chǔ)格具有相同位線、不同字線的存儲(chǔ)格，因?yàn)槲痪€已分開，而且連結(jié)兩字線的該晶體管也會(huì)阻斷該漏電流的傳遞，因此該漏電流不會(huì)影響到其它存儲(chǔ)格。因此在新式的堆疊柵極快閃陣電路中，在執(zhí)行寫入或擦除動(dòng)作時(shí)，不會(huì)有由不穩(wěn)定位產(chǎn)生的漏電流影響陣列的情形發(fā)生。
本發(fā)明采用上述發(fā)明的一種新式堆疊柵極閃存陣列電路設(shè)計(jì)及制造方法，因此可避免因不穩(wěn)定字節(jié)產(chǎn)生的漏電流所造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的影響，也可減少擦除次數(shù)并增加該閃存的使用壽命。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下圖1是現(xiàn)有的堆疊柵極閃存陣列電路圖；圖2是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的堆疊柵極閃存陣列電路圖；以及圖3是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的堆疊柵極閃存裝置電路圖。
圖式標(biāo)記說明102、104、106、204存儲(chǔ)格202獨(dú)立的晶體管組200堆疊柵極閃存陣列300堆疊柵極閃存裝置
302 304解碼器BL位線WL字線BLS位信號(hào)WLS字信號(hào)具體實(shí)施方式
圖2是依照本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的堆疊柵極閃存陣列電路圖，請(qǐng)參照?qǐng)D2。
一種新式的堆疊柵極閃存陣列200，包括一個(gè)2N行2M列的由晶體管所構(gòu)成的存儲(chǔ)格，以一組位線(BL)包括圖2中的BL0到BL2M+1-1、一組字線(WL)包括圖中的WL0到WL2N-1-1、一組2N-1行獨(dú)立晶體管組202以及共源極線SL將這些存儲(chǔ)格連結(jié)起來(lái)。對(duì)于每一列(例如第1列)，其中第1行與第4行、第5行與第8行乃至于第4A+1行與第4A+4行(A等于0、1、2、3等等)一直到第2N-3行與第2N行的存儲(chǔ)格，所有這些存儲(chǔ)格的漏極互相連結(jié)成為一個(gè)位線(例如第1列的存儲(chǔ)格依此方法形成的位線為BL0)，同時(shí)，對(duì)于此列(例如第1列)，其中第2行存儲(chǔ)格與第3行、第6行與第7行乃至于第4A+2行與第4A+3行，一直到第2N-2行與第2N-1行的存儲(chǔ)格，所有這些存儲(chǔ)格的漏極互相連結(jié)成為一個(gè)位線(例如第1列的存儲(chǔ)格依此方法形成的位線為BL1)。
在此陣列中，所有同一行的存儲(chǔ)格的柵極皆互相連結(jié)，其中第1行存儲(chǔ)格的柵極與第2行存儲(chǔ)格的柵極，共同連接到行獨(dú)立晶體管組202其中的第1個(gè)晶體管的柵極。以此類推，此陣列中的第3行與第4行存儲(chǔ)格的柵極，共同連接到獨(dú)立的晶體管組202其中的第2個(gè)晶體管的柵極。此陣列中的第2B-1行與第2B行(B等于1、2、3等等到2N-2)存儲(chǔ)格的柵極，共同連接到獨(dú)立的晶體管組202其中的第B個(gè)晶體管的柵極。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中的堆疊柵極閃存陣列，所有同一行的存儲(chǔ)格的源極皆互相連結(jié)，其中第1行存儲(chǔ)格的源極與第2行存儲(chǔ)格的源極，共同連接到行獨(dú)立晶體管組202其中的第1個(gè)晶體管的漏極。以此類推，此陣列中的第3行與第4行存儲(chǔ)格的源極，共同連接到獨(dú)立的晶體管組202其中的第2個(gè)晶體管的漏極。此陣列中的第2C-1行與第2C行(C等于1、2、3等等到2N-2)存儲(chǔ)格的源極，共同連接到獨(dú)立的晶體管組202其中的第C個(gè)晶體管的漏極。之后所有獨(dú)立的晶體管組202的晶體管的源極互相連結(jié)到共源極線SL。
在圖2的陣列中，當(dāng)某存儲(chǔ)格，例如說第3行第2列的存儲(chǔ)格204變成不穩(wěn)定位時(shí)，因?yàn)榇鎯?chǔ)格204連接到位線BL3與字線WL1，此漏電流只會(huì)在與位線BL3連接的存儲(chǔ)格之間傳遞，但此時(shí)因?yàn)榕c各字線WL1以外連接的存儲(chǔ)格皆經(jīng)由獨(dú)立的晶體管組202的某一個(gè)晶體管互相隔開，因此該漏電流無(wú)法在連接到位線BL3上的存儲(chǔ)格之間傳遞，因此該漏電流不會(huì)影響到其它存儲(chǔ)格。因此在新式的陣列中，在執(zhí)行寫入或擦除動(dòng)作時(shí)，不會(huì)有由不穩(wěn)定位產(chǎn)生的漏電流影響陣列的情形發(fā)生。
因此，當(dāng)上述的陣列中有一個(gè)不穩(wěn)定位產(chǎn)生一個(gè)漏電流時(shí)，此漏電流并不會(huì)影響到其它的存儲(chǔ)格，此時(shí)若要執(zhí)行寫入動(dòng)作，則不須將存儲(chǔ)格原本的數(shù)據(jù)擦除，即可執(zhí)行寫入新的數(shù)據(jù)，所以可以節(jié)省許多擦除時(shí)間，此為本發(fā)明堆疊柵極閃存陣列的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
圖3是本發(fā)明的堆疊柵極閃存裝置電路圖，依照本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例。以下，請(qǐng)參照?qǐng)D3。
在圖3中，繪示圖2中的堆疊柵極閃存200的應(yīng)用方法與裝置。在一個(gè)存儲(chǔ)器裝置300中，對(duì)所有堆疊柵極閃存陣列200的位線組及字線組，分別均需一組位線解碼器302，以及一組字線解碼器304。位線解碼器302，用以耦接一個(gè)位信號(hào)BLS，解碼后經(jīng)由多個(gè)條位線BL0到BL2M-1-1其中之一，輸出一個(gè)位對(duì)選擇信號(hào)。字線解碼器304，用以耦接一個(gè)字符信號(hào)WLS，解碼后經(jīng)由多個(gè)條字線WL0到WL2N-1-1其中之一，輸出一個(gè)字選擇信號(hào)。如此，通過位線解碼器302的位對(duì)選擇信號(hào)，用以選擇堆疊柵極閃存陣列200中的一列，并通過字線解碼器304的字選擇信號(hào)，選擇堆疊柵極閃存陣列200中一行的一晶體管，用以進(jìn)行堆疊柵極閃存陣列200的讀取與程序化的操作。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的發(fā)明，需要兩倍的位線解碼器302以及半數(shù)的字線解碼器304。當(dāng)位線解碼器302在芯片中所占的面積小于字線解碼器304所占的面積時(shí)，本發(fā)明所制造出的存儲(chǔ)器芯片面積小于由現(xiàn)有技術(shù)所制造出的存儲(chǔ)器芯片面積。
如上所述，依照本發(fā)明所提出的堆疊柵極閃存陣列及裝置，當(dāng)其陣列中有一個(gè)不穩(wěn)定位產(chǎn)生一個(gè)漏電流時(shí)，此漏電流并不會(huì)影響到其它的存儲(chǔ)格，此時(shí)若要執(zhí)行寫入動(dòng)作，則不須將存儲(chǔ)格原本的數(shù)據(jù)擦除，即可執(zhí)行寫入新的數(shù)據(jù)，所以可以節(jié)省許多擦除時(shí)間，此為本發(fā)明堆疊柵極閃存陣列的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
另外，對(duì)本發(fā)明的堆疊柵極閃存裝置，它的位線解碼器以及字線解碼器，相對(duì)于現(xiàn)有的發(fā)明，需要兩倍的位線解碼器以及半數(shù)的字線解碼器。當(dāng)位線解碼器在芯片中所占的面積小于字線解碼器所占的面積時(shí)，本發(fā)明所制造出的存儲(chǔ)器芯片面積小于由現(xiàn)有技術(shù)所制造出的存儲(chǔ)器芯片面積，此為本發(fā)明堆疊柵極閃存陣列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
雖然本發(fā)明已以一個(gè)較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本專業(yè)技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)母鼊?dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍由后附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種堆疊柵極閃存陣列，其包括多個(gè)晶體管，這些晶體管以多行與多列的方式排列，其中，在所述每一列中的這些晶體管，每?jī)蓚€(gè)相鄰的晶體管為一個(gè)晶體管對(duì)，其中在該晶體管對(duì)中的兩個(gè)晶體管的一個(gè)源/漏極相互耦接，而該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第一位線，另外一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第二位線；以及多個(gè)行獨(dú)立晶體管，其中每一行獨(dú)立晶體管對(duì)應(yīng)于由在同一所述列中的晶體管對(duì)中的一個(gè)，其中每一行獨(dú)立晶體管的一個(gè)漏/源極耦接到對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的該晶體管對(duì)的源/漏極相互耦接的一個(gè)接點(diǎn)，其中對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的一個(gè)柵極耦接到一字線，而對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的該晶體管對(duì)中的另一個(gè)晶體管的柵極經(jīng)由對(duì)應(yīng)的該行獨(dú)立晶體管的柵極耦接到該字線。
2.一種堆疊柵極閃存陣列，其包括多個(gè)晶體管列，每一列中每?jī)蓚€(gè)相鄰的晶體管為一個(gè)晶體管對(duì)，其中在該晶體管對(duì)中的兩個(gè)晶體管的一個(gè)源/漏極相互耦接，而該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第一位線，另外一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第二位線；以及多個(gè)行獨(dú)立晶體管，其中所有這些行獨(dú)立晶體管的一源/漏極耦接到一個(gè)共源極線，每一個(gè)該行獨(dú)立晶體管對(duì)應(yīng)于由在同一所述列中的晶體管對(duì)中的一個(gè)，其中每一個(gè)行獨(dú)立晶體管的一個(gè)漏/源極耦接到對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的晶體管對(duì)的該源/漏極相互耦接的接點(diǎn)，其中對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的柵極耦接到一字線，而對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的晶體管對(duì)中的另一個(gè)晶體管的柵極經(jīng)由對(duì)應(yīng)的該行獨(dú)立晶體管的柵極耦接到該字線。
3.一種堆疊柵極閃存裝置，包括一位線解碼器，用以耦接一位信號(hào)，解碼后經(jīng)由多條位線中的一個(gè)來(lái)輸出一個(gè)位對(duì)選擇信號(hào)；一字線解碼器，用以耦接一字信號(hào)，解碼后經(jīng)由多條字線中的一個(gè)來(lái)輸出一個(gè)字選擇信號(hào)；一堆疊柵極閃存陣列，其中包括多個(gè)晶體管列，每一列中每?jī)蓚€(gè)相鄰的晶體管為一個(gè)晶體管對(duì)，其中在該晶體管對(duì)中的所述兩個(gè)晶體管的一源/漏極相互耦接，而該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第一位線，另外一個(gè)晶體管的另一個(gè)源/漏極耦接至一第二位線；以及多個(gè)行獨(dú)立晶體管，其中所有這些行獨(dú)立晶體管的一個(gè)源/漏極耦接到一個(gè)共源極線，每一個(gè)該行獨(dú)立晶體管對(duì)應(yīng)于在同一所述列中的一個(gè)晶體管對(duì)，其中每一個(gè)行獨(dú)立晶體管的一個(gè)漏/源極耦接到對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的一個(gè)該晶體管對(duì)的該源/漏極相互耦接的一接點(diǎn)，其中對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管之一的該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管的一個(gè)柵極耦接到一字線，而對(duì)應(yīng)于該行獨(dú)立晶體管的該晶體管對(duì)中的另一個(gè)晶體管的柵極經(jīng)由對(duì)應(yīng)的該行獨(dú)立晶體管的柵極耦接到該字線，其中通過該位線解碼器的該位對(duì)選擇信號(hào)，用以選擇所述晶體管列中的一列，并通過該字線解碼器的該字選擇信號(hào)選擇一個(gè)該行獨(dú)立晶體管與其對(duì)應(yīng)的該晶體管對(duì)中的一個(gè)晶體管，用以進(jìn)行該堆疊柵極閃存裝置的讀取與程序化的操作。
全文摘要
一種堆疊柵極閃存陣列，當(dāng)其中具有某一個(gè)特定位線及字線的某一個(gè)存儲(chǔ)格被過擦除而使該存儲(chǔ)格具有不穩(wěn)定位時(shí)，其它與此存儲(chǔ)格具有相同位線、不同字線的存儲(chǔ)格不會(huì)受到此存儲(chǔ)格的漏電流的影響，從而不會(huì)使整個(gè)堆疊柵極閃存陣列中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤。在此陣列中，存儲(chǔ)格的一個(gè)位線被分為兩獨(dú)立的位線，而兩相鄰的字線則通過一個(gè)晶體管的柵極被連結(jié)成一行。如此在此陣列中，某存儲(chǔ)格發(fā)生漏電流的情形時(shí)，對(duì)于其它與該存儲(chǔ)格具有相同位線、不同字線的存儲(chǔ)格，因?yàn)槲痪€已分開，而且連結(jié)兩相鄰字線的晶體管也會(huì)阻斷該漏電流，因此該漏電流不會(huì)影響到其它存儲(chǔ)格。因此在新式的陣列中，在執(zhí)行寫入或擦除操作時(shí)，不會(huì)有不穩(wěn)定位產(chǎn)生的漏電流影響陣列。
文檔編號(hào)G11C11/34GK1553506SQ0314318
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者黃仲盟 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司