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OTP存储器设计研究

作　者: 周知名
导　师: 沈海斌；竺红卫
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: 一次性可编程存储器标准CMOS工艺栅氧化层击穿经时击穿模型沟道热电子注入 FN隧道效应
分类号: TN432
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 99次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着制造工艺的发展,超大规模集成电路设计已步入超深亚微米时代.片上系统应运而生。预计在不久的将来,各种功能的存储器将占据SOC芯片的大部分。为满足SOC芯片的工作要求,存储器的要求也越来越高。现阶段市场上各种非易失性存储器的编程单元都需要额外的制造工艺,特殊的材质,且需要不同厚度的栅氧化层等,这些都增加了存储器设计的复杂度和制造成本。本文提出了两种基于标准CMOS工艺的存储单元结构。采用栅氧化层击穿作为研究对象,提出并改进了Tri-transistor存储单元结构;同时基于传统浮栅EEPROM结构提出了单层多晶硅浮栅结构的EEPROM存储单元。这两种存储结构不需要额外的制造工艺且一定程度上优化了传统存储器的缺点,使得这两种存储结构在成本和可靠性上都具有很大的优势。本文针对栅氧化层的经时击穿模型做了深入分析,讨论了两类经时击穿陷阱生成模型,并提出了栅氧化层的反熔丝编程结构。针对漏极偏置对经时击穿的影响,对反熔丝结构做了优化,提高了编程速度和数据存储的可靠性。本文同时基于传统浮栅EEPROM结构提出了可行的单层多晶硅浮栅结构存储器,通过分析两种电子注入模型得到可取的编程模式和加压方式。文中采用MEDICI软件对器件进行了仿真建模,针对漏极偏置对栅氧化层反熔丝结构的影响及浮栅结构编程模式的仿真。两种兼容标准CMOS工艺的OTP存储器的提出,并通过MEDICI仿真对其进行了讨论是本文的重点。最后本文提出了OTP存储器整体结构设计,着重介绍了存储单元阵列和读取电路的设计。针对栅氧化层击穿OTP存储单元提出了可行的阵列结构和电流敏感放大器。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究的意义  11-13
  1.2 OTP存储器介绍  13-14
  1.3 OTP存储器的发展  14-17
  1.3 论文结构  17-18
第二章基于栅氧击穿的OTP存储器单元设计  18-35
  2.1 经时击穿(TDDB)模型  19-26
    2.1.1 空穴击穿模型  20-23
    2.1.2 热化学击穿模型  23-25
    2.1.3 统一击穿模型  25-26
  2.2 OTP单元设计  26-34
    2.2.1 V_(drain)对t_(BD)的影响  28-29
    2.2.2 V_(drain)对R_(BD)的影响  29-32
    2.2.3 编程单元结构  32-34
  2.3 小结  34-35
第三章基于浮栅的OTP存储器单元设计  35-50
  3.1 浮栅存储器工作原理  35-41
    3.1.1 沟道热电子注入  35-37
    3.1.2 FN电子隧穿  37-39
    3.1.3 浮栅对阈值电压的影响  39-41
  3.2 存储单元设计  41-49
  3.3 小结  49-50
第四章整体结构设计  50-57
  4.1 存储单元阵列设计  51-54
  4.2 读取电路设计  54-56
  4.3 小结  56-57
第五章总结与展望  57-59
参考文献  59-63
作者简介  63
作者攻读硕士学位期间发表的论文  63

OTP存储器设计研究

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