非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签的制作方法

本实用新型涉及数据存储领域，更具体地说，涉及一种非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签。

背景技术：

非易失性存储器（Non-Volatile memory）可以在没有电源的情况下储存数据而不会丢失，因此在很多集成电子器件中越来越多的被使用，尤其是集成在射频识别芯片中的使用，可以用来存储芯片序号、产品编码、密钥、操作指令、用户数据等。而传统的电可擦除存储器（EEPROM）采用浮栅存储场效应管，这种结构的存储器工艺复杂，无法与标准CMOS工艺兼容，制造成本高昂。现有技术中也有单层多晶硅非易失性储器，其解决了与标准CMOS工艺兼容的问题，但由于其传输管与高压直接相连，减弱了对数据存储的保持特性，同时输入数据直接与控制电容相连，降低了数据输入的抗干扰能力。因此，在现有技术中，非易失性存储器的数据保持和抗干扰能力均较差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述数据保持能力较差、抗干扰能力较差的缺陷，提供一种数据保持能力较好、抗干扰能力较好的非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种非易失性存储结构，包括第一控制场效应管、第二控制场效应管、第一隧穿场效应管、第二隧穿场效应管、第一浮栅场效应管和第二浮栅场效应管；所述第一控制场效应管、第一隧穿场效应管和第一浮栅场效应管的栅极连接在一起，形成第一浮栅；所述第二控制场效应管、第二隧穿场效应管和第二浮栅场效应管的栅极连接在一起，形成第二浮栅；所述第一控制场效应管的源极、漏极和衬底连接在一起，并与连接在一起的第二控制场效应管的源极、漏极和衬底并接在数据输入端；所述第一隧穿场效应管的源极、漏极和衬底连接在一起，并与连接在一起的第二隧穿场效应管的源极、漏极和衬底并接在隧穿电压输入端；所述第一浮栅场效应管和所述第二浮栅场效应管的源极分别连接在读使能信号输入端，所述第一浮栅场效应管和所述第二浮栅场效应管的漏极并接在一起后连接在数据输出端，所述第一浮栅场效应管和所述第二浮栅场效应管的衬底分别连接在所述读使能信号输入端。

更进一步地，所述第一控制场效应管、第二控制场效应管、第一隧穿场效应管、第二隧穿场效应管、第一浮栅场效应管和第二浮栅场效应管均为p型沟道场效应管，其衬底包括n阱。

本实用新型还涉及一种非易失性存储单元，包括第一数据存储单元、第二数据存储单元、数据锁存单元、第一传输场效应管和第二传输场效应管；所述数据锁存单元将其连接的数据存储单元的数据输出端上的不同的数据值锁存在该数据输出端上；所述第一传输场效应管和第二传输场效应管分别在地址选择信号的作用下导通使得其连接的数据存储单元的数据输出端上数据输出；其中，所述第一数据存储单元和第二数据存储单元是如上述的非易失性存储结构。

更进一步地，所述第一传输场效应管的栅极连接在地址选择信号输入端，其漏极连接在第一数据存储单元的数据输出端，其源极输出所述第一数据存储单元的数据；所述第二传输场效应管的栅极连接在所述地址选择信号输入端，其漏极连接在第二数据存储单元的数据输出端，其源极输出所述第二数据存储单元的数据。

更进一步地，所述第一传输场效应管和所述第二传输场效应管的衬底分别连接在所述读使能信号输入端。

更进一步地，所述第一传输场效应管和所述第二传输场效应管均为p型沟道场效应管，其衬底包括n阱。

更进一步地，所述数据锁存单元包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管和第二场效应管均为n沟道场效应管；所述第一场效应管的漏极、所述第二场效应管的栅极和所述第一数据存储单元的数据输出端连接在一起；所述第二场效应管的漏极、所述第一场效应管的栅极和所述第二数据存储单元的数据输出端连接在一起；所述第一场效应管和第二场效应管的源极连接在一起并接地。

本实用新型还涉及一种非易失性存储器，包括多个非易失性存储单元，所述非易失性存储单元是如上述的非易失性存储单元；所述多个非易失性存储单元对齐排列，使得一个非易失性存储单元中的两个存储单元在同一行而形成存储单元阵列；所述存储单元阵列中每一行的读使能信号输入端连接在一起，每一行的隧穿电压输入端连接在一起，每一行的地址选择信号输入端连接在一起。每一列存储单元的数据输入信号连接在一起，每一列存储单元的数据输出信号连接在一起。

本实用新型还涉及一种电子标签，包括用于存放该电子标签的数据的存储器， 所述存储器是如上述的存储器。

实施本实用新型的非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签，具有以下有益效果：在本实施例中，对于非易失性存储结构而言，在其数据输入端和数据输出端看来，该存储结构中的两个浮栅是并联的，因此其存储的电荷较多，而数据在输出时是通过将两个浮栅场效应管的漏极并联后输出，所以其数据保持能力较强，抗干扰能力也较强。

附图说明

图1是本实用新型非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签实施例中非易失性存储结构的电路图；

图2是所述实施例中非易失性存储结构的等效图；

图3是所述实施例中存储单元的电路图；

图4是所述实施例中存储器中部分非易失性存储结构的阵列结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型的非易失性存储结构、存储单元、存储器及电子标签实施例中，该非易失性存储结构包括第一控制场效应管Mc1、第二控制场效应管Mc2、第一隧穿场效应管Mt1、第二隧穿场效应管Mt2、第一浮栅场效应管Mf1和第二浮栅场效应管Mf2；所述第一控制场效应管Mc1、第一隧穿场效应管Mt1和第一浮栅场效应管的栅极Mf1连接在一起，形成第一浮栅fg1；所述第二控制场效应管Mc2、第二隧穿场效应管Mt2和第二浮栅场效应管Mf2的栅极连接在一起，形成第二浮栅fg2；所述第一控制场效应管Mc1的源极、漏极和衬底连接在一起，并与连接在一起的第二控制场效应管Mc2的源极、漏极和衬底并接在数据输入端；所述第一隧穿场效应管Mt1的源极、漏极和衬底连接在一起，并与连接在一起的第二隧穿场效应管Mt2的源极、漏极和衬底并接在隧穿电压输入端（图1中标记为TUN）；所述第一浮栅场效应管Mf1和所述第二浮栅场效应管Mf2的源极分别连接在读使能信号输入端（图1中标记为REN），所述第一浮栅场效应管Mf1和所述第二浮栅场效应管Mf2的漏极并接在一起后连接在数据输出端（图1中标记为S1），所述第一浮栅场效应管Mf1和所述第二浮栅场效应管Mf2的衬底分别连接在上述读使能信号输入端REN。在本实施例中，上述第一控制场效应管Mc1、第二控制场效应管Mc2、第一隧穿场效应管Mt1、第二隧穿场效应管Mt2、第一浮栅场效应管Mf1和第二浮栅场效应管Mf2均为p型沟道场效应管，其衬底包括n阱。

图2为本实施例中上述非易失性存储结构的等效电路图。由图2中可以清楚地看到，在本实施例中，上述控制场效应管和所述隧穿场效应管实际用来作为电容使用，便于电荷在浮栅上的集聚及消除。

在本实施例中，还涉及一种由上述非易失性存储结构组成的非易失性存储单元。如图3所示，该非易失性存储单元包括第一数据存储单元1、第二数据存储单元2、数据锁存单元3、第一传输场效应管Ms1和第二传输场效应管Ms2；所述数据锁存单元3将其连接的数据存储单元的数据输出端上的不同的数据值锁存在该数据输出端上；所述第一传输场效应管Ms1和第二传输场效应管Ms2分别在地址选择信号的作用下导通使得其连接的上述两个数据存储单元的数据输出端上的数据输出；其中，所述第一数据存储单元1和第二数据存储单元2是如上述的非易失性存储结构。也就是说，上述第一传输场效应管Ms1的栅极连接在地址选择信号输入端，其漏极连接在第一数据存储单元1的数据输出端，其源极输出所述第一数据存储单元1的数据；所述第二传输场效应管Ms2的栅极连接在所述地址选择信号输入端，其漏极连接在第二数据存储单元2的数据输出端，其源极输出所述第二数据存储单元2的数据。而所述第一传输场效应管Ms1和所述第二传输场效应管Ms2的衬底分别连接在所述读使能信号输入端。在本实施例中，所述第一传输场效应管Ms1和所述第二传输场效应管Ms2均为p型沟道场效应管，其衬底包括n阱。

在本实施例中，所述数据锁存单元3包括第一场效应管M1和第二场效应管M2，所述第一场效应管M1和第二场效应管M2均为n沟道场效应管；所述第一场效应管M1的漏极、所述第二场效应管M2的栅极和所述第一数据存储单元1的数据输出端连接在一起；所述第二场效应管M2的漏极、所述第一场效应管M1的栅极和所述第二数据存储单元2的数据输出端连接在一起；所述第一场效应管M1和第二场效应管M2的源极连接在一起并接地。

总体上来讲，在本实施例中，非易失性存储单元中的第一数据存储单元1的第一控制场效应管Mc1和第二控制场效应管Mc2的源极、漏极、n阱短接，构成电容结构，并连接到数据输入端口D0。第二数据存储单元2的第三控制场效应管Mc3和第四控制场效应管Mc4的源极、漏极、n阱短接，构成电容结构，并连接到数据输入端口D1。第一数据存储单元1的第一隧穿场效应管Mt1和第二隧穿场效应管Mt2的源极、漏极被简化，形成电容结构，通过n阱与隧穿电压输入端TUN相连。第二数据存储单元2的第三隧穿场效应管Mt3和第四隧穿场效应管Mt4的源极、漏极被简化，形成电容结构，通过n阱与高压信号TUN相连。第一数据存储单元1的第一浮栅场效应管Mf1的源极和第二浮栅场效应管Mf2的源极相连并连接到读使能信号输入端REN，第一浮栅场效应管Mt1的漏极和第二浮栅场效应管Mt2的漏极相连并与所述第一传输场效应管M1的源极以及数据锁存单元3的数据端S1相连。第一浮栅场效应管Mf1的栅极、第一隧穿场效应管Mt1的栅极与第一控制场效应管Mc1的栅极相连，形成浮栅，用来存储电荷，第二浮栅场效应管Mf2的栅极、第二隧穿场效应管Mt2的栅极与第二控制场效应管Mc2的栅极相连，形成浮栅，用来存储电荷。第二数据存储单元2的第三浮栅场效应管Mf3的源极和第四浮栅场效应管Mf4的源极相连并连接到读使能信号REN，第三浮栅场效应管Mf3的漏极和第四浮栅场效应管Mf4的漏极相连并与所述第二传输场效应管Ms2的源极以及数据锁存单元3的数据端S2相连。第三浮栅场效应管Mf3的栅极、第三隧穿场效应管Mt3的栅极与第三控制场效应管Mc3的栅极相连，形成浮栅，用来存储电荷，第四浮栅场效应管Mf4的栅极、第四隧穿场效应管Mt4的栅极与第四控制场效应管Mc4的栅极相连，形成浮栅，用来存储电荷。所述第一隧穿场效应管Mt1、第二隧穿场效应管Mt2、第三隧穿场效应管Mt3、第四隧穿场效应管Mt4、第一控制场效应管Mc1、第二控制场效应管Mc2、第三控制场效应管Mc3、第四控制场效应管Mc4、第一浮栅场效应管Mf1、第二浮栅场效应管Mf2、第三浮栅场效应管Mf3、第四浮栅场效应管Mf4、第一传输场效应管Ms1、第二传输场效应管Ms2均为p型沟道场效应管。

而数据锁存单元3包括第一场效应管M1和第二场效应管M2。所述第一场效应管M1、第二场效应管M2为n沟道场效应管。所述第一场效应管M1的栅极与所述第二场效应管M2的漏极相连，构成数据端S2，并与第二数据存储单元2连接，所述第二场效应管M2的栅极与所述第一场效应管M1的漏极相连，构成数据端S1，并与第一数据存储单元1连接，所述第一场效应管M1的源极与所述第二场效应管M2的源极相连并接地线。

所述第一传输场效应管Ms1的漏极与第一数据存储单元1和数据锁存单元3的数据端口S1相连，漏极作为该存储单元差分输出信号输出端口，级连到灵敏放大电路。所述第二传输场效应管Ms2的漏极与第二数据存储单元2和数据锁存单元电路的数据端口S2相连，漏极作为该存储单元差分输出信号输出端口，级连到灵敏放大电路。所述第一传输场效应管Ms1的栅极与所述第二传输场效应管Ms2的栅极相连，并接地址译码控制信号输入端RSB。

在本实施例，对于一个存储结构而言，其隧穿场效应管和控制场效应管的面积比设定为1：9。

在本实施例中，非易失性存储单元的工作时一个数据存储单元的工作过程如下：在进行写入数据操作时，读使能信号REN电压为0V，地址选择信号RSB为高电平，使得第一传输场效应管Ms1和第二传输场效应管Ms2截止，当高压信号TUN为0V，数据信号D0为高压10V时，由于隧穿场效应管和控制场效应管之间的电容耦合作用，此时浮栅上电压升高到9V，隧穿场效应管两端电压为9V，使得第一隧穿场效应管Mt1和第二隧穿场效应管Mt2发生FN隧穿效应，电子从隧穿电压输入端TUN隧穿到浮栅fg1和浮栅fg2上，因此浮栅fg1和浮栅fg2上的电压降低，隧穿场效应管两端电压降低，直至第一隧穿场效应管Mt1和第二隧穿场效应管Mt2无法发生隧穿效应，隧穿截止，从而使电子被注入到浮栅上。当隧穿电压输入端TUN为高压10V，数据信号D0为0V时，由于隧穿场效应管和控制场效应管之间的电容耦合作用，此时浮栅上电压为1V，隧穿场效应管两端电压为9V，使得第一隧穿场效应管Mt1和第二隧穿场效应管Mt2发生FN隧穿效应，电子从浮栅fg1和fg2隧穿到隧穿电压输入端TUN端，浮栅上电压上升，隧穿场效应管两端电压降低，直至第一隧穿场效应管Mt1和第二隧穿场效应管Mt2无法发生隧穿效应，隧穿截止，从而使电子被从浮栅上擦除。

在进行读出数据操作时，隧穿电压输入端TUN为0V，读使能信号输入端REN为VDD，地址选择信号输入端RSB为低电平，使得第一传输场效应管Ms1和第二传输场效应管Ms2导通，写入的数据通过传输场效应管漏端输出到灵敏放大器。

在本实施例中，还涉及一种非易失性存储器，包括多个非易失性存储单元，所述非易失性存储单元是上述的非易失性存储单元；所述多个非易失性存储单元对齐排列，使得一个非易失性存储单元中的两个存储单元在同一行而形成存储单元阵列；图4示出了一个非易失性存储器中的部分存储单元形成的阵列。在本实施例中，该存储单元阵列中每一行的读使能信号输入端连接在一起，每一行的隧穿电压输入端连接在一起，每一行的地址选择信号输入端连接在一起。每一列存储单元的数据输入信号连接在一起，每一列存储单元的数据输出信号连接在一起。即每一行的信号REN连接在一起，信号TUN连接在一起，地址控制信号RSB连接在一起。每一列的数据输入信号D0连接在一起，每一列的数据输入信号D1连接在一起，每一列的数据输出信号DO1连接在一起，每一列的数据输出信号DO2连接在一起。

此外，本实施例还涉及一种电子标签，包括用于存放该电子标签的数据的存储器， 所述存储器是上述的存储器。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。