鳍型装置系统和方法_2

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03的方向上流动。可独立地对栅极208、204、206和224中的每一者加电偏压。当加偏压时,栅极208、204、206和224中的每一者可影响通过鳍202的电流流动量。具体而言,第一栅极208经由BOX层210电耦合到鳍202。通过独立地对栅极208、204、206和224中的每一者加偏压,与缺少可独立地加偏压的下部栅极的另一系统相比,可利用相对较低的偏压电压来控制沿鳍202的纵向轴线的电流流动。在将FinFET晶体管200用作存储装置(如稍后将描述)的特定实施例中,在位存储的HOLD阶段期间在每一栅极处所维持的偏压电压的小的值可导致较长的刷新循环时间,且因此导致减小的功率消耗。
[0026]图3是可用于存储器装置的位单元中的FinFET晶体管的第三说明性实施例的图,所述FinFET晶体管大体上表示为300 JinFET晶体管300可用作多位存储器(例如,将在图8中描述的存储器装置)中的单位(single bit)存储装置。FinFET晶体管300包含位于内埋氧化物(BOX)层310上的源极-漏极通道(鳍)302,所述内埋氧化物(BOX)层310位于衬底312内。在特定说明性实例中,衬底312是硅衬底。第一栅极304经定位而邻近于鳍302的第一面,且可通过薄氧化物层(未图示)与鳍302分离。第二栅极306经定位而邻近于鳍302的第二面,且可通过另一薄氧化物层(未图示)与鳍302分离。第三栅极308经定位而邻近于鳍302的第三面,且可通过另一薄氧化物层(未图示)与鳍302分离。
[0027]在操作中,可独立地对FinFET晶体管300的栅极304、306和308中的每一者加偏压。另外,可沿鳍302的源极-漏极纵向轴线303对鳍302加偏压,所述操作使得电流沿平行于源极-漏极纵向轴线303的方向流动。对栅极304、306和308中的一者或一者以上加偏压可控制沿鳍302的电流流动。当将FinFET晶体管300用作存储器中的位存储装置时,与仅具有一或两个可独立地加偏压的栅极的系统相比,写入(WRITE)操作和HOLD操作两者均可在相对较低的栅极偏压电压下实现。
[0028]图4是可用作存储器装置的FinFET晶体管的能带图。根据特定实施例,大体上表示为400的能带图与在加偏压之前FinFET晶体管的热平衡条件相关联。能带图400包含与FinFET晶体管的前栅极相关联的第一区域412、与FinFET晶体管的鳍相关联的第二区域414和与FinFET晶体管的后栅极相关联的第三区域416。在特定实施例中,前栅极是栅极104、204或304,且后栅极分别是图1、2或3的对应栅极106、206或306。虚线402表示费米能级(Fermi level),其为跨越三个邻近区域412、414和416的恒定能级。通过三个区域412、414和416中的每一者的线404表示FinFET内的价带能级。出现在所述区域中的每一者中的线406表示FinFET内的导带能级。垂直条408表示使第一栅极(前栅极)与鳍分离的边界。垂直条410表示使鳍与第二栅极(后栅极)分离的边界。在特定实施例中,垂直条408和410是使对应栅极与鳍分离的氧化物层。能带图400与在通过外部施加的电压来对栅极加偏压之前处于热平衡下的FinFET晶体管相关联。
[0029]图5是根据特定实施例的FinFET晶体管在WRITE阶段期间的能带图。所述FinFET晶体管包含位于BOX层下方的第一栅极、第二栅极(前栅极)和第三栅极(后栅极)。在说明性实施例中,FinFET晶体管可以是图1的FinFET晶体管100。区域512包含前栅极中的能带阶。区域514包含FinFET晶体管的鳍的内部内的能带阶。区域516表示FinFET晶体管的后栅极中的能带阶。费米能级502存在于区域512、514和516中的每一者中。前栅极相对于鳍的加偏压和后栅极相对于鳍的加偏压导致能带515、504、513和506在势皇508和510处的“能带弯折”。
[0030]距离532表示在不对第一栅极加偏压的情况下编程FinFET晶体管所需的后偏压电压。当对第一栅极加偏压时,从价带504(无第一栅极偏压)到价带515(施加了第一栅极偏压)发生价带能量偏移526,且从导带506(无第一栅极偏压)到导带513(施加了第一栅极偏压)发生导带能量偏移522 JRITE功能是经由空穴(S卩,正电荷载流子)在鳍的最接近后栅极的内部区域中的聚集来实现的。区域528与在不对第一栅极加偏压的情况下的空穴俘获相关联,而区域530与在施加第一栅极偏压的情况下的空穴俘获相关联。
[0031]距离534表示在对第一栅极加偏压时编程FinFET晶体管所需的后偏压电压。由于对第一栅极加偏压时的能带偏移,与不对第一栅极加偏压时相比,编程可在较低后栅极偏压下发生。在特定实施例中,在较低后栅极偏压下编程导致较长的刷新循环时间,且因此导致较低的功率消耗。
[0032]图6是根据特定实施例的与FinFET晶体管相关联的能带图,其说明在HOLD阶段期间对第一栅极加偏压。在说明性实施例中,FinFET晶体管可以是图1的FinFET晶体管100。所述能带图大体上表示为600。在特定说明性实施例中,晶体管包含位于衬底内的BOX层下方的第一栅极、经定位而邻近于鳍的第二栅极(前栅极)和经定位而邻近于所述鳍的第三栅极(后栅极)。区域612对应于所述前栅极。区域614对应于FinFET晶体管的鳍。区域616对应于FinFET晶体管的后栅极。费米能级指示于602处。展示尚未施加第一栅极加偏压的价带604和导带606。展示已施加第一栅极加偏压的经偏移的价带615和经偏移的导带613。由于第一栅极加偏压,价带604已偏移了量626,且由于第一栅极加偏压,导带606已偏移了量622。势皇608和610分别表不鳍与前栅极和后栅极的分离。在说明性实施例中,势皇608和610与对应氧化物层相关联。
[0033]在FinFET晶体管的可存储位值的HOLD阶段期间,电流由于鳍的纵向加偏压而沿鳍的纵向方向流动。可通过对栅极中的每一者加偏压而影响所述电流。在特定实施例中,可在独立选定的偏压电压下对栅极中的每一者加偏压。FinFET晶体管中的数据位的保持是经由在鳍的接近于分离鳍与栅极的绝缘势皇的区域中所俘获的稳态过剩空穴浓度而建立。当未对第一栅极加偏压时,能带图600的鳍区域614中的空穴的过剩浓度俘获于区域628内,且当对第一栅极加偏压时,所述过剩空穴浓度俘获于区域630内。在对第一栅极加偏压之前,在632处展示建立HOLD状态所需的后栅极偏压,且在施加第一栅极偏压的情况下,在634处展示建立HOLD状态所需的后栅极偏压。可能需要较小的后栅极偏压电压以维持施加了第一栅极偏压的FinFET晶体管内的HOLD状态。
[0034]图7是根据特定说明性实施例的FinFET晶体管的源极-漏极电流对时间的曲线图。曲线图700说明当将FinFET晶体管用作存储器存储位单元时在减小栅极偏压电压方面的特定优点。
[0035]FinFET晶体管已被编程以在HOLD阶段中存储数据位。曲线702表示已存储数据位“I”且维持约-1.0伏特的后栅极电压的FinFET晶体管的随时间变化的源极-漏极电流。曲线704表示在约-1.0伏特的后栅极偏压电压下具有所存储数据位“O”的FinFET晶体管的随时间变化的源极-漏极电流。电流差706是I X 10—6秒之后所存储位“I”与所存储位“O”之间的源极-漏极电流值的差。大体上,702与704之间的电流值的差越大,则越易于确定所存储位的值。
[0036]随着时间的推移,由于例如电子-空穴重组等因素,位“I”与位“O”之间的源极-漏极电流值的差趋于减少。举例来说,在指针710处,经过的时间是约1X10—1秒,且“I”与“O”之间的电流差708具有大约为电流差706的一半的值。量708与702之间的对应经过时间的差称作“I”状态与“O”状态之间的半寿命。在-1.0V的后栅极电压下,半寿命为约(I X KT1-1 X 10—6) ? IXlOH
[0037]相比之下,曲线714和716描绘针对为约-2.0V的后栅极偏压的随时间变化的源极-漏极电流。曲线714表示针对所存储位“I”的源极-漏极电流,且曲线716表示针对所存储位“O”的源极-漏极电流。在718处指示在约I X 10—6秒处为“I”的所存储位与为“O”的所存储位的源极-漏极电流之间的差。在720处指示半寿命值,
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