北京大学半导体器件类.ppt

* IME PKU 第四节 氮化硅（SNM）存储器 Control Gate I(2) I(1) I(3) D S 氮化硅非挥发性存储器(SONOS)结构 与浮栅ROM类似，只是用氮化硅替代了浮栅的多晶硅，利用氮化硅中的电荷陷阱态实现电荷的存储 SNOS MNOS 优点：编程电压低、工艺简单 缺点：在整个沟道区编程 IME PKU 第四节 氮化硅（SNM）存储器 氮化硅结构的能带图 编程过程 中，电子通过SiO2和部分Si3N4的 FN隧穿、与电荷陷阱态间的直接隧穿、从电荷陷阱态的PF发射是主要输运机制 进入到氮化硅的电子进入到陷阱态 第1项是P-F发射，第2项是陷阱电子的隧穿场发射，第三项是低场限制电路En是氮化硅中的电场，E2是陷阱能级 IME PKU 氮化硅（SNM）存储器 (a) 单栅结构 (b) 双栅结构 氮化硅（SNM）存储器单元 IME PKU 氮化硅（SNM）存储器 氮化硅（SNM）存储器单元 氮化硅（SNM）存储器电路 IME PKU 四、铁电存储器(FeRAM) 4.1 FeRAM的工作原理 铁电材料特性及其存储信息的原理 4.1.1 铁电材料特性： 自发极化和极化的电滞回线现象 饱和和剩余极化Pr 矫顽场Vc 疲劳特性(Fatigue) 印迹特性(Imprint) FeRAM、MFIFET 四、铁电存储器(FeRAM) 四、铁电存储器(FeRAM) IME PKU BL BL WL CP (a) CP 1T/1C WL BL (b) 四、铁电存储器(FeRAM) 4.1.2 FeRAM的存储单元 FeRAM的存储单元电路 (a)2T－2C；(b)1T－1C 4.1 FeRAM的工作原理 IME PKU 四、铁电存储器(FeRAM) 4.1.2 FeRAM的存储单元 4.1 FeRAM的工作原理 FeRAM的存储单元结构(a)高密度结构；(b)低密度结构 IME PKU 四、铁电存储器(FeRAM) 4.1.2 FeRAM的存储单元 4.1 FeRAM的工作原理 四、铁电存储器(FeRAM) IME PKU 4.1.3 FeRAM的读写原理 4.1 FeRAM的工作原理 IME PKU 4.1.3 FeRAM的读写原理 4.1 FeRAM的工作原理 IME PKU 写1时，BL电位上升到VDD并保持 写0时，BL电位保持为0 WL加VDD＋Vth的偏压 PL加VDD偏压 4.1.3 FeRAM的读写原理 4.1 FeRAM的工作原理 写数据的原理和时序 BL WL PL - Vc + CBL IME PKU BL WL PL - Vc + CBL 读出时，BL被预充到0 WL加VDD＋Vth保持直至灵敏放大后的位线电压回写到存储单元后再撤销 PL加VDD偏压 4.1.3 FeRAM的读写原理 4.1 FeRAM的工作原理 写数据的原理和时序 IME PKU 4.2 FeRAM的电路 四、铁电存储器(FeRAM) 4.2.1 FeRAM的灵敏放大原理 两种工作模式：台阶触发方式 脉冲触发方式 Stored“ 0” Stored“ 1” Stored“ 0” Stored“ 1” 四、铁电存储器(FeRAM) IME PKU 4.2 FeRAM的电路 四、铁电存储器(FeRAM) 4.2.1 FeRAM的灵敏放大原理 During Pulse After Pulse IME PKU 4.2 FeRAM的电路 4.2.1 FeRAM的灵敏放大原理 IME PKU 4.2 FeRAM的电路 四、铁电存储器(FeRAM) FeRAM单元及其灵敏放大器电路(2T-2C) IME PKU 4.2 FeRAM的电路 4.2.1 FeRAM的灵敏放大原理 IME PKU 4.2 FeRAM的电路 4.2.2 FeRAM的读写电路和原理 1T－1C存储阵列的电路结构 对于1T－1C阵列，读出时需要由虚拟单元(Dummy)提供参考电位。 参考电位一般取 (V0＋V1)/2 (台阶触发) (V1-V0)/2 (脉冲触发〕 IME PKU 提供参考电位的虚拟dummy单元电路 IME PKU 4.2 FeRAM的电路 四、铁电存储器(FeRAM) IME PKU 4.3 FeRAM的模型 四、铁电存储器(FeRAM) C1 C1 +C2 由于电滞回线与所加电压大小和形状有关 所以双电容模型太过简单 4.3.1 双电容模型 IME PKU 4.3 FeRAM的模型 四、铁电存储器(FeRAM) 4.3.2 数学模型 IME PKU 4.3 FeRAM的模型 四、铁电存储器(FeRAM) 4.3.3 铁电畴的阈值