INTRODUCTION

近幾年,半導體記憶體的需求有著顯著的增長,而生物醫學電子也逐漸的顯示了他們對於非揮發性記憶體的需求,例如在神經電路上的應用。因為嵌入式快取記憶體的高製造成本與應用的低靈活性,人們正在尋找用單純CMOS邏輯技術實現NVM元件的解決方案。在這份論文中,類比無閘極OTP記憶體結構將會被提到。用電阻保護氧化薄膜(RPO)當作介電質層以及用氮化矽為材質製成的觸點蝕刻停止層(CESL)當作儲節點,取代傳統快取記憶體裡面的浮點閘,並通過一個通道會逐漸增長的無閘極電晶體的設計,P型通道能以注入電子的方式,由於無閘極通道區域存在一個斜率,通道部分會由最短通道開始導通,逐漸導通至最長通道,實現部分導通。除去量測的數據,類比數據儲存特性通過三維裝置模擬來全面調查,進一步優化其性能與可靠性。

AG-OTP的橫切面圖與設計圖請參考FIG.1。成角度的P型汲極區被定義為記憶體(存儲)單元,如FIG.2SEM俯視圖所示,而無閘極OTP記憶體的操作將在下面討論。當跨過源極與汲極區的電壓足夠高時,在無閘極通道裡的次臨限漏電會啟動CHHICE,使其在編程期間,擁有足夠能量的熱電子注入CESL氮化區並逐漸導通通道,通過CHHIHE,電子的注入漸漸從汲極往源極移動,使反向層逐漸擴張,如FIG.3所示,CESL裡注入的電子將會減少臨限電壓並部分地打開通道,由於無閘極電晶體是由逐漸增加的通道組成,所以可以控制一部分的通道完全導通,所以可以響應編成的連續讀取電流狀態而成為類比的訊號。

經過選擇電晶體,可以以導通所選擇的單元相應的WL來讀取單元,通過給予輸出線路一個適當的電壓,在一個適當的讀取條件下,編成的程度可以經過讀取電流被偵測,由此可以得知,讀取電流直接與部分導通的無閘極電晶體的有效通道長度相關。


Fig. 1


Fig. 2


Fig. 3

心得感想

會選擇這專題主要原因是修課關係,當時修固態電子元件導論,覺得對於電子元件有些興趣,以及其他領域的專題都還不太清楚,再詢問之前修過同個專題教授的學長意見後,決定選擇元件測量的專題。進入實驗室後,能夠實際測量晶片的電性,第一次在顯微鏡下看到晶片的樣子,第一次將探針輕輕戳在電晶體的接觸點上,第一次操作電壓並從探針測得電流,這些都非常有趣。做這個專題是個非常特別的經驗,我們不再只是從課本上的圖片或電腦軟體模擬電晶體的電壓電流特性,而是實際的去量測而畫出真實的折線圖。

每個星期固定與教授的討論,也讓我們見識到未來研究所甚至出社會後,應該如何報告自己的成果,讓大家能夠了解,我們也學會如何將問題適當的提出與大家討論,當問題順利解決後,感覺特別充實。