非易失存储器概论.doc

非易失存储器概论作者：JituJ.Makwana,Dr.DieterK.Schroder翻译：GongYi(HYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/INFINEON.html"\t"_blank"INFINEONHYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/TECHNOLOGIES.html"\t"_blank"TECHNOLOGIES,HYPERLINK"http://www.dzsc.com/icstock/933/MEMORY.html"\t"_blank"MEMORYdevelopmentcenter）Email:[e-mail]前言本文论述了基本非易失存储器（NVM）的基本概念。第一部分介绍了NVM的基本情况，包括NVM的背景以及常用的存储器术语。第二部分我将介绍怎样通过热电子注入实现NVM的编程。第三部分包括了用FOWLER-NORDHEIM隧道效应实现对NVM的擦除。同时，简单的FN隧道效应的原理也将在这里给大家做一个说明。第四部分介绍了用于预测NVM编程特性的模型—热电子注入机制所依赖的“幸运电子”模型。最后一部分介绍了NVM可靠性方面的问题，如数据保持能力（DATARETENTION）,耐久力（ENDURANCE）,和干扰（DISTURB）。关键字：非易失，存储器，热电子注入，隧道效应，可靠性，数据保持，耐久力，干扰，闪存
第一部分：介绍
存储器大致可分为两大类：易失和非易失。易失存储器在系统关闭时立即失去存储在内的信息；它需要持续的电源供应以维持数据。大部分的随机存储器（RAM）都属于此类。非易失存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息。一个非易失存储器（NVM）器件通常也是一个MOS管，拥有一个源极，一个漏极，一个门极另外还有一个浮栅（FLOATINGGATE）。它的构造和一般的MOS管略有不同：多了一个浮栅。浮栅被绝缘体隔绝于其他部分。非易失存储器又可分为两类：浮栅型和电荷阱型。Kahng和Sze在1967年发明了第一个浮栅型器件，在这个器件中，电子通过3nm厚度的氧化硅层隧道效应从浮栅中被转移到substrate中。隧道效应同时被用于对期间的编程和擦除，通常它适用于氧化层厚度小于12nm。储存在浮栅中的电荷数量可以影响器件的阈值电压（Vth）,由此区分期间状态的逻辑值1或0。
在浮栅型存储器中，电荷被储存在浮栅中，它们在无电源供应的情况下仍然可以保持。所有的浮栅型存储器都有着类似的原始单元架构。他们都有层叠的门极结构如图一所示。第一个门极被埋在门极氧化层和极间氧化层之间，极间氧化层的作用是隔绝浮栅区，它的组成可以是氧-氮-氧，或者二氧化硅。包围在器件周围的二氧化硅层可以保护器件免受外力影响。第二个门极被称为控制门极，它和外部的电极相连接。浮栅型器件通常用于EPROM(ElectricallyProgrammableReadHYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/ONLY.html"\t"_blank"ONLYHYPERLINK"http://www.dzsc.com/icstock/933/MEMORY.html"\t"_blank"MEMORY)和HYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/EEPROM.html"\t"_blank"EEPROM(ElectricallyErasableandProgrammableReadHYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/ONLY.html"\t"_blank"ONLYHYPERLINK"http://www.dzsc.com/icstock/933/MEMORY.html"\t"_blank"MEMORY)。

电荷阱型器件是在1967年被发明的，也是第一个被发明的电编程半导体器件。在这类型的存储器中，电荷被储存在分离的氮阱中，由此在无电源供应时保持信息。电荷阱器件的典型应用是在MNOS(HYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/METAL.html"\t"_blank"METALNitrideOxideHYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/SILICON.html"\t"_blank"SILICON)，SNOS(HYPERLINK"http://www.dzsc.com/stock-ic/SILICON.html"\t"_blank"SILICONNitrideOxideHYPERLINK"htt