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1、10申请公布号CN102007546A43申请公布日20110406CN102007546ACN102007546A21申请号200980107925322申请日2009021312/070,15120080214USG11C29/0020060171申请人卡文迪什动力有限公司地址英国伦敦72发明人彼得勒斯罗伯图斯范坎彭74专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006代理人徐金国钟强54发明名称三端可多次编程存储器位单元及阵列架构57摘要在一具体实施例中，一种非易失性存储器位单元包含一程序电极、一擦除电极、一悬臂电极及切换构件，该悬臂电极连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳。
2、态悬臂，且该切换构件连接至该程序电极，该程序电极经布置以将一电压电位施加于该程序电极，或以检测或以防止电流从该悬臂流至该程序电极。该切换构件可包括一开关，其具有一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中将电压施加于该控制节点以启动该开关，以在该第一节点与该第二节点之间提供一连接。该切换构件可包括一传导门。该切换构件可包括一N型金属氧化物半导体晶体管。该切换构件可包括一P型金属氧化物半导体晶体管。该切换构件可包括一微机电系统开关。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010090686PCT申请的申请数据PCT/IB2009/0002562009021387PCT申请的公布数据WO2009/。
3、101516EN2009082051INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图4页CN102007560A1/3页21一种非易失性存储器位单元，其包括一擦除电极；一程序电极；一悬臂电极，其连接至一双稳态悬臂，该双稳态悬臂定位于该程序电极与该擦除电极之间，其中在该双稳态悬臂接触该擦除电极的接触区域中，该双稳态悬臂及该擦除电极是电性绝缘的；以及切换装置，其连接至该程序电极。2如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该擦除电极包括一在该双稳态悬臂接触该擦除电极的区域中的电气绝缘部分。3如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该双稳态悬臂包括一在该擦。
4、除电极接触该双稳态悬臂的区域中的电气绝缘部分。4如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一N型金属氧化物半导体晶体管。5如权利要求1所述之非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一P型金属氧化物半导体晶体管。6如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一传导门。7如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一开关，该开关包括一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中该第一节点连接至该程序电极。8如权利要求1所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一微机电系统开关。9一种非易失性存储器位单元，其包括一擦除电极；一程序电极；一悬臂电极，其连接至一。
5、双稳态悬臂，该双稳态悬臂定位于该程序电极与该擦除电极之间，且其中在该双稳态悬臂接触该擦除电极的接触区域中，该双稳态悬臂及该擦除电极是电性绝缘的，并且其中该擦除电极、该程序电极及该双稳态悬臂封闭在一密封空腔中；以及切换装置，其连接至该程序电极。10如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该擦除电极包括一在该双稳态悬臂接触该擦除电极的区域中的电性绝缘部分。11如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该双稳态悬臂包括一在该擦除电极接触该双稳态悬臂的区域中电性绝缘部分。12如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一N型金属氧化物半导体晶体管。13如权利要求9所述的非易失性存储。
6、器位单元，其中该切换装置包括一P型金属氧化物半导体晶体管。14如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一传导门。15如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一开关，该开关包括一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中该第一节点连接至该程序电极。权利要求书CN102007546ACN102007560A2/3页316如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该切换装置包括一微机电系统开关。17如权利要求9所述的非易失性存储器位单元，其中该密封空腔整合入一互补金属氧化物半导体工序的后段生产线。18一种将一非易失性存储器位单元设定于一编程状态的方法，该非易失性存储。
7、器位单元包括一擦除电极、一程序电极、一悬臂电极及切换装置，该悬臂电极连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳态悬臂，且切换装置具有一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中该第一节点连接至该程序电极，该方法包括以下步骤将在该悬臂电极与该擦除电极之间的电压保持在一足够低水平，以避免在该双稳态悬臂与该擦除电极之间的电性吸引；将一电位差施加于该悬臂电极与该程序电极之间，其足以朝向该程序电极吸引该双稳态悬臂，其中施加于该程序电极的电压经由该切换装置而被施加，其中将该电压供应至该切换装置的该第二节点，且在将一开启电压施加于该控制节点以足以启动该切换装置时，将该电压从该第二节点传送至该第一节点及至该程。
8、序电极；以及在该双稳态悬臂接触该程序电极之前，将一关闭电压施加于该控制节点，其足以停用该切换装置。19一种检测一非易失性存储器位单元是否处于一编程状态的方法，该非易失性存储器位单元包括一擦除电极、一程序电极、一悬臂电极及切换装置，该悬臂电极连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳态悬臂，且该切换装置具有一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中该第一节点连接至该程序电极，该方法包括以下步骤将一参考电压施加于该切换装置的该第二节点；将一电压施加于该切换装置的该控制节点，该电压足以启动该切换装置，以使该参考电压被施加于该程序电极；以及感测流经该切换装置的电流以确定该非易失性存储器位单元是否处于。
9、该编程状态。20一种将一非易失性存储器位单元设定于一擦除状态的方法，该非易失性存储器位单元包括一擦除电极、一程序电极、一悬臂电极及切换装置，该悬臂电极连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳态悬臂，且该切换装置连接至该程序电极，该方法包括以下步骤确保在该双稳态悬臂与该程序电极之间的该电位差足够低，以避免该双稳态悬臂与该程序电极之间的电性吸引；以及在该悬臂电极与该擦除电极之间施加一电位差，其足以将该双稳态悬臂向该擦除电极吸引。21如权利要求18所述的方法，其中在该悬臂电极与该程序电极之间的电位差在1至20伏特的范围内。22如权利要求20所述的方法，其中在该悬臂电极与该擦除电极之间的电位差在。
10、1至20伏特的范围内。23如权利要求19所述的方法，其中该参考电压在50毫伏特至1伏特的范围内。24如权利要求19项所述的方法，其中当流经该切换装置的感测电流在10纳安培至10毫安的范围内时，确定该非易失性存储器位单元处于一编程状态。权利要求书CN102007546ACN102007560A3/3页425一种存储器阵列，其包括多个非易失性存储器位单元，该非易失性存储器位单元包括一擦除电极、一程序电极、一悬臂电极及切换装置，该悬臂电极连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳态悬臂，且该切换装置具有一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中该第一节点被连接至该程序电极，其中这些多个位单元组织在。
11、一具有一或多行及列的网格布置中，其中组织在该相同列中的每一位单元的这些擦除电极及控制节点分别连接在一起，其中组织在该相同行中的每一位单元的这些第二节点连接一起，且其中这些位单元的悬臂电极耦接在一起。权利要求书CN102007546ACN102007560A1/8页5三端可多次编程存储器位单元及阵列架构技术领域0001本发明涉及可多次编程存储器位单元及阵列架构的领域。背景技术0002用于诸如可擦除可编程只读存储器EPROM的典型非易失性存储器架构装置通常很复杂，且需要复杂驱动及电源电路。0003已开发包括双稳态悬臂的可多次编程MTP存储器位单元，以便降低大阵列非易失性存储器所需的驱动及电源电路。。
12、悬臂设计的双稳态是利用定位于悬臂任一侧的启动电极接触表面处的附着力而实现。一旦该悬臂与这些启动电极的任一个接触，其将保持于此位置，直至这些附着力被来自位于该悬臂的相对侧上的启动电极的静电引力克服，在此刻该悬臂朝向此吸引电极移动，直至其接触此电极。与基于传统半导体的存储器单元比较，这些装置具有优势，原因在于其可作为非易失性存储器操作，而无需支持电源。0004然而，这些装置也具有缺点，因为其程序设计的控制可能很复杂。此外，这些双稳态悬臂的切换速度将依赖施加于该悬臂与两个启动电极之一之间的电压。电压越高产生的静电力越大，借此促使该悬臂更迅速地朝向该启动端移动。当该悬臂接触启动端时，电流将自该悬臂传递。
13、至启动电极。相应地，如果施加于该启动电极的电压较高，则所得电流也可能较高。0005桥接该悬臂与该启动电极的高电流可致使该悬臂及/或该启动电极损坏。在某些情况中，电流可将这两个组件焊接在一起，以致不可能有进一步的移动及程序设计，借此显著地破坏存储器位单元。0006相应地，对一简单三端可多次编程存储器位单元及阵列架构存在明确需求，其可防止在该悬臂与启动电极之间传送电流过高，同时确保可靠操作。发明内容0007为了解决与现有技术关联的所述问题，本发明提供一种3端MTP非易失性存储器位单元，其包括一程序电极；一擦除电极；一悬臂电极，其连接至一定位于该程序电极与该擦除电极之间的双稳态悬臂；及切换构件，其连。
14、接至该程序电极，该程序电极经布置以将一电压电位施加于该程序电极，或以检测或以防止电流从该悬臂流至该程序电极。0008该切换构件可包括一开关，其具有一第一节点、一第二节点及一控制节点，其中将电压施加于该控制节点以启动该开关，以在该第一节点与该第二节点之间提供一连接。该切换构件可包括一晶体管。该切换构件可包括一N型金属氧化物半导体NMOS晶体管。该切换构件可包括一P型金属氧化物半导体PMOS晶体管。该切换构件可包括一传导门。该切换构件可包括一微机电系统MEMS开关。0009本发明的非易失性存储器位单元的双稳态悬臂、擦除电极及程序电极可封闭于一密封空腔中。在一密封空腔环境中，该双稳态悬臂、该擦除电极。
15、及该程序电极的表面受到保护，以避免外部潜在降级环境影响。说明书CN102007546ACN102007560A2/8页60010本发明另外提供一种程序设计上述非易失性存储器位单元的方法。该方法包括如下步骤大体上降低在该悬臂电极与该擦除电极之间的电位差；在该悬臂与该切换构件的一侧之间施加一电位差；临时打开该切换构件以在该悬臂与该程序电极之间产生一电位差，其中该电位差足以使该悬臂能够接触该程序电极；及在该悬臂接触该程序电极之前关闭该切换构件。0011本发明更提供一种确定上述非易失性存储器位单元是否处于一编程状态的方法，该方法包括如下步骤在该悬臂与该切换构件的一侧之间施加一电位差；临时打开该切换构件。
16、以在该悬臂与该程序电极之间产生一电位差；及感测该电流如果有流经该切换构件，以便确定该悬臂是否与该程序电极相接触。0012本发明还提供一种擦除上述非易失性存储器位单元的方法，该方法包括如下步骤大体上降低在该悬臂电极与该程序电极之间的电位差；及在该悬臂与该擦除电极之间施加一电位差，其中该电位差足以使该悬臂能够接触该擦除电极。0013本发明又提供一存储器阵列，其至少包括一非易失性存储器位单元，如以上所界定。0014应了解，本发明提供优于该现有技术的若干优点。举例而言，本发明的位单元导致一比现有技术阵列更简单、更小且制造费用更低的阵列。0015本领域技术人员从附图、说明及权利要求书将显而易见本发明的重。
17、要技术优点。附图说明0016为更完整地了解本发明及更多特征及优点，现参考以下结合附图所进行的说明。0017图1表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器位单元的示意视图，其中该切换构件包括一开关。0018图2A表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器位单元的示意视图，其中该切换构件包括一N型金属氧化物半导体晶体管。0019图2B表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器位单元的示意视图，其中该切换构件包括一P型金属氧化物半导体晶体管。0020图2C表示一3端MTP存储器位单元的示意视图，其中该切换构件包括一传导门。0021图2D表示一3端MTP存储器位单元的示意视图，其中该。
18、切换构件包括一微机电系统开关。0022图3表示根据本发明的一具体实施例的一MTP状态图表。0023图4表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器阵列架构的示意视图。0024图5表示根据本发明的一具体实施例的一用于3端MTP存储器阵列架构的读取周期的时序图。0025图6表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器阵列架构的擦除周期的时序图。0026图7表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器阵列架构的写入周期。0027图8表示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器阵列架构的一写入周期的替代时序图。0028图9表示根据本发明的一具体实施例的一封闭于一密封空腔中的3端MTP存。
19、储器说明书CN102007546ACN102007560A3/8页7位单元结构的双稳态悬臂、擦除电极及程序电极组件的横截面视图，该密封空腔整合入一互补金属氧化物半导体工序的后段生产线。具体实施方式0029参见图1，现将说明本发明的一个具体实施例。本发明的三端可多次编程存储器位单元1包括一擦除电极2、一程序电极4、一连接至一位于该擦除电极2与该程序电极4之间的可移动悬臂5的悬臂电极3，以及切换构件6，其连接至该程序电极4。该切换构件6包括一具有一第一节点7、一第二节点8及一控制节点9的开关，其中电压施加于该控制节点以启动该开关以便在该第一节点与该第二节点之间提供一连接。该第一节点7连接至该程序电。
20、极4。0030该擦除电极2、程序电极4、悬臂电极3及该悬臂5由一适当导电材料制成。该悬臂5与该程序电极4的接触区域是导电的，其允许将电荷自该悬臂5传送至该程序电极4，或反之亦然。该悬臂5与该擦除电极2的接触区域是电性绝缘的，或仅该擦除电极的接触区域电性绝缘，或仅该悬臂与该擦除电极接触的区域是电性绝缘的，以便防止电荷自该悬臂5传送至该擦除电极2，或反之亦然。0031该悬臂5可自其中该悬臂5与该程序电极4相接触的一位置，移动至其中该悬臂5与该擦除电极2接触的一位置。当该悬臂5与该擦除电极2或该程序电极4接触时，该悬臂5借助附着力保持于原位。为了克服这些机械力，借助将特定电压施加于该擦除电极2、程序。
21、电极4及悬臂电极3而产生静电力。0032现在，参考图2A、图2B、图2C及图2D，将说明该3端MTP存储器位单元的若干具体实施例。已经使用一N型金属氧化物半导体晶体管11、一P型金属氧化物半导体晶体管12、一传导门13，及一微机电系统开关14，分别实施图2A、图2B、图2C及图2D的位单元中的切换构件。0033当将N型金属氧化物半导体晶体管11图2A、P型金属氧化物半导体晶体管12图2B或传导门13图2C用作切换构件时，这些晶体管的源极/漏极结面将充当该切换构件的该第一节点及该第二节点，且这些晶体管的栅极将充当该切换构件的控制节点。此外，当使用P型金属氧化物半导体晶体管时，与所述N型金属氧化物。
22、半导体晶体管的控制信号的极性相比，该栅极上的控制信号的极性必须反向。类似地，当将传导门13用作切换构件时，具有相对极性的两个控制信号必须施加于所述N型金属氧化物半导体及P型金属氧化物半导体晶体管的栅极。0034当将一微机电系统开关14图2D用作切换构件时，该悬臂连接将充当该切换构件的第二节点，当编程时该悬臂将着落于其上的接触电极将充当该切换构件的第一节点，且用于启动该开关的牵入电极将充当该切换构件的控制节点。0035现在，参考图1及图3，现将说明图1的位单元1的操作。在操作过程中，图1的位单元1具有两个不同状态。该第一状态是一编程状态。当该悬臂5接触该程序电极4时，该位单元1被称为处于该编程状。
23、态。此状态借助将一电位差通常在1伏特至20伏特的范围中，正或负施加于该悬臂电极3与该程序电极4之间而实现。此外，在该悬臂电极3与该擦除电极2之间的电位差足够降低，以便最小化将该悬臂5拉向该擦除电极2的静电力。施加这些特定电压导致产生一净静电力，其将该悬臂5拉向该程序电极4。说明书CN102007546ACN102007560A4/8页80036如果该悬臂5接触该程序电极4，则在该悬臂电极3与该程序电极4之间的电位差降低至零，因为这些接触表面是导电的。此将致使将该悬臂5拉向该程序电极4的静电力减小。0037然而，当该悬臂5开始与该程序电极4接触时，可能发生一个问题。接触时，一大电流可能流经该悬臂。
24、5及该接触区域。该过大电流可能损坏该悬臂5及/或该程序电极4的接触区域。为了避免此过量电荷传送，在该悬臂5与该程序电极4的接触区域之间开始接触之前，必须移除该悬臂电极3与该程序电极4之间的电位差。然而，如果此电位差移除过快，则该悬臂5将不会获得足够的动量，以使其到达该程序电极4的接触区域，借此导致该装置的程序设计故障。如以下将说明，此问题已借助本发明的架构而克服。0038该位单元1的第二状态是一擦除状态。当该悬臂不接触该程序电极4时，该位单元1被称为处于该擦除状态。较佳地，该擦除状态借助使该悬臂5相对该擦除电极2保持于原位而实现。此状态借助将一电位差通常在1伏特至20伏特的范围中，正或负施加于。
25、该悬臂电极3与该擦除电极2之间而实现。此外，在该悬臂电极3与该程序电极4之间的电位差被足够降低，以便最小化将该悬臂5拉向该程序电极4的静电力。施加这些特定电压导致产生一净静电力，其将该悬臂5拉向该擦除电极2。0039因为该悬臂5及该擦除电极2的接触区域是非导电的，所以在该悬臂5接触该擦除电极2之前，将不必移除该擦除电压。相应地，该擦除信号的时序的重要程度将低于该程序设计信号的时序。应了解，如果该悬臂5及该擦除电极2的接触区域是导电的，则对该擦除信号的时序需要一类似于针对该程序设计电压的控制。在此种情况下，在该悬臂5接触该擦除电极2之前，也需要移除该悬臂电极3与该擦除电极2之间的电位差。0040。
26、现在，参考图4，现将说明根据本发明的一存储器阵列的架构。如从第4图中可见，多个存储器位单元1如参考图1、图2及图3所说明的布置于一位单元阵列10中。在此特定具体实施例中，N型金属氧化物半导体晶体管11已经用作这些MTP位单元中的切换构件。该阵列10的一列中每一位单元1的每一擦除电极2连接至相同擦除线即ER0至ER3。同样，该阵列10的每一位单元1的每一程序电极4连接至一N型金属氧化物半导体晶体管11的一侧即该源极或该漏极。该阵列10的一行中所有晶体管11的另一侧即该漏极或该源极连接至相同位线即BL0至BL3。该阵列10的一列中每一晶体管11的栅极连接至相同字线即WL0至WL3。最后，该阵列10。
27、中每一位单元1的悬臂电极3连接至一接地电位。0041应了解，如果图2的任何替代位单元具体实施例用于该存储器阵列，则可能需要反转这些控制信号WL0至WL3的极性。同样，尽管图3中所示的存储器阵列是一4X4阵列，但是应了解，该阵列可为任何适当大小。0042以下图5、图6、图7及图8的详细说明描述操作读取、写入、擦除图4中所示的存储器阵列所需的控制信号。如果图2的任何替代位单元具体实施例用于该阵列，则可能需要将这些控制信号的极性反转。0043现在，参考图4及图5，现将说明根据本发明的一阵列的读取操作。该阵列中任何特定位单元1的状态，可借助将一参考电压施加于该位线，及感测流入该位线的所得电流确定。00。
28、44在该读取操作期间，每一列的擦除线将设定为一接近该接地电位的电位，借此消说明书CN102007546ACN102007560A5/8页9除意外擦除任何位单元1的可能性。当将读取一目标位单元1时，将一较小参考电压施加于与该特定位单元1关联的位线。然后，立即将与该目标位单元1关联的列的字线设定为一足够高的电位，以打开与这些目标列关联的这些N型金属氧化物半导体晶体管11，同时该阵列10每隔一列的字线保持在一接近该接地电位的电位，以确保这些晶体管11保持关闭状态。0045在该目标列的这些晶体管11打开期间，通过该目标位单元1及该关联晶体管11流入该位线的电流将使用一感测放大器未显示，或适合用于感测该。
29、电流的其它装置感测。如果该悬臂5不接触该程序电极4即，该存储器位单元1处于一擦除状态，将无电流穿过该晶体管11，且因此，将该感测放大器感测不到电流。相反，如果该悬臂5接触该程序电极4即，该存储器位单元1处于一编程状态，该感测放大器将感测到一电流通常在10纳安培至10毫安的范围中。0046在该读取操作期间，该参考电压的一部分施加于该位单元1的程序电极4。如果被读取的位单元1处于擦除状态，则存在一非常小的静电力作用于该悬臂5之上，此将该悬臂5拉向该程序电极4。因此，很重要的一点在于，在该读取操作期间施加于该位线1的参考电压应足够小，以便不会产生一能够移动与该程序电极4接触的悬臂5的静电力。较佳地，。
30、该参考电压在50毫伏特至1伏特的范围中。同时，此较小参考电压将限制可流经该悬臂5及该程序电极4的接触区域的电流。0047现在，参考图6，现将说明根据本发明的擦除操作。如上所述，该阵列10的悬臂5处于接地电位。为了擦除该阵列的一目标列，将一足够高电位该擦除电压施加于该目标列的擦除线，同时该阵列10的剩余列的这些擦除线的电位保持在一接近该接地电位的电位。0048该目标列通常将包括编程及擦除的位单元1。如上所述，处于该编程状态的这些位单元1将具有悬臂5，该悬臂5接触其各自程序电极4。当该擦除电压施加于该目标列的擦除电极2时，该目标列中的这些悬臂5将经受一净静电力，此力将这些悬臂移向该擦除电极2。相应。
31、地，该目标列中的这些位单元1将被擦除。类似地，对于该目标列中已处于擦除状态的位单元1，该所得净静电力将只是拉动这些悬臂5，使其更紧密地靠近该擦除电极，且这些位单元将保持于擦除状态。0049非目标列中的位单元1将使其擦除电极2处于一接近该接地电位的电位与这些悬臂5的电位相同。相应地，将无净静电力作用在这些悬臂5上，且这些悬臂将保持于其编程或擦除状态。0050现在，参考图7，现将说明根据本发明的写入操作。在该写入程序期间，一足够高电位该程序设计电压施加于与将编程的目标位单元1关联的位线。借助将一足够高电位施加于该关联目标位单元1的字线，打开与该目标位单元1相关联的晶体管11。此将导致将该程序设计电。
32、压施加于该目标位单元1的程序电极。可借助将该程序设计电压施加于这些相应位线，同时编程与该目标列相同的列中的多个位单元1。该程序设计电压不得施加于一已编程的存储器位单元，原因在于该所得电流可能损坏该悬臂5及该程序电极4的接触区域。因此在写入之前，必须已知该位单元的逻辑状态。或者，这些位单元1在每一写入操作之前可经历一擦除操作，类似于电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或闪存。0051当编程一位单元1中的一悬臂5时，必须避免一高电流穿过该悬臂5及该程序电说明书CN102007546ACN102007560A6/8页10极4的接触区域，以便保护该悬臂5及该程序电极4的完整性。此借助在该悬臂接触该程。
33、序电极4之前关闭该晶体管11而实现。0052图7中展示了在一程序设计操作期间该阵列中各种信号的时序。该阵列10的所有擦除线保持于一接近该接地电位的电位，以避免擦除这些位单元1的任一个。在该写入周期的开始处，可将所有位单元1的这些程序电极4上的电压重置至一接近该接地电位的电位，借助图7中的期间1指示。这借助如下方式实现在借助将一足够高的电压施加于该阵列10的这些字线而打开这些晶体管11之前，将这些位在线的电位设置为接近该接地电位。已经重置这些程序电极4上的电压之后，借助将一接近该接地电位的电位施加于该阵列10的这些字线而关闭这些晶体管。此步骤确保这些位单元1的所有电极程序、擦除及悬臂处于同一电位。
34、，此可避免任何位单元的意外程序设计。此期间是可选的，且可能不需要。0053下一步，该程序设计电压施加于与待编程的目标列中这些位单元1关联的这些位线。然后，借助将一足够高的电压施加于该关联字线，打开该目标列的晶体管。在图7中，此步骤展示为期间2，且将导致将该程序设计电压施加于这些目标位单元1的这些程序电极4。因此，这些目标位单元1的这些悬臂5经受一静电力，此力将这些悬臂5拉离该擦除电极2且将其移向这些程序电极4。0054在这些悬臂5与这些程序电极4接触之前，必须借助将一接近该接地电位的电位施加于该关联字线，关闭该目标列的这些晶体管11。在图7中，此步骤展示为期间3。因为这些悬臂5已蓄积动量，其将。
35、继续朝向这些程序电极4移动，直至其与这些程序电极4接触。此时，因为这些关联晶体管11关闭，所以无直流电流流经这些悬臂5或这些程序电极4的接触区域。除已借助这些悬臂5蓄积的动量之外，将有又一静电力将这些悬臂5拉向这些程序电极4。此静电力是由于这些程序电极4上的剩余电压而产生。0055当该晶体管11在图7中的期间2结束处关闭时，因为电荷注入，该目标位单元1的程序电极4上的电压初始将降低数量V。当该晶体管11在图7中的期间3开始处刚关闭时储存于该程序电极4的电容上的总电荷Q可显示为0056QCCANT0CJUNCTION0VPROGRAMV0057其中，CCANT0O是在图7中的期间3开始处该悬臂5。
36、与该程序电极4之间的电容，CJUNCTION0为在图7中的期间3开始处该晶体管11的结电容，且VROGRAM为在图7中的期间2内施加于该程序电极的初始程序设计电压。当该悬臂5继续朝向该程序电极4移动时，在该悬臂5与这些程序电极4之间的电容增加。因为该晶体管11关闭，无电荷可通过该晶体管11泄漏，且该程序电极4上的电压VPR将被降低至0058VPRCCANT0CJUNCTION0/CCANT1CJUNCTION1VPROGRAMV0059其中，CCANT1是当该悬臂朝向该程序电极4移动时该悬臂5与该程序电极4之间的增加电容，且CJUNCTION1是在期间3内这些晶体管的结电容。由于CCANT1在。
37、期间3内增加，在此期间内，该程序设计电极上的电压将降低。在该程序设计电极上该降低的电压也导致该晶体管11的结电容CJUNCTION1的增加，借此进一步降低该程序设计电极上的电压VPR。相应地，在图7中的期间3内，该程序电极4上的电压VPR将继续产生一静电力，此力将作用于该悬臂上以进一步将其移向该程序电极4。0060当该悬臂在图7中期间3的结束处最终接触该程序电极4时，剩余电压快速下降说明书CN102007546ACN102007560A7/8页11至零，原因在于这些电容通过该悬臂5及该程序电极4的接触区域放电。0061与不应编程的目标列中的这些位单元1相关联的这些位线保持在一接近该接地电位的电。
38、位。当目标列的晶体管11打开时，此可确保这些位单元的这些程序电极4接近该接地电位。因此，将最小静电力作用在这些位单元的这些悬臂上或其上无静电力，且这些悬臂将保持于其目前状态。0062同时，与该选定位单元1相同行中的这些存储器位单元1需要使其程序电极设定为一接近该接地电位的电位，以便避免被编程。此借助确保未与该目标列相关联的所有字线保持在一接近该接地电位的电位而实现。此将导致这些非目标列的这些晶体管11保持关闭。这些晶体管11的隔离必须足够，以避免在将该程序设计电压施加于该关联位线期间，通过该关闭的晶体管对这些程序电极4充电。0063现在，参考图8，现将说明根据本发明的一替代写入操作。该阵列10。
39、的所有擦除线保持在一接近该接地电位的电位，以避免擦除这些位单元1的任一个。在该写入周期的开始处，所有位单元1的这些程序电极4上的这些电压可重置至一接近该接地电位的电位，如图8中的期间1所指示。此借助如下方式实现在借助将一足够高的电压施加于该阵列10的这些字线而打开这些晶体管11之前，将这些位在线的电位设置为接近该接地电位。重置这些程序电极4上的电压之后，仅这些非目标列的晶体管借助将一接近该接地电位的电位施加于该阵列10的这些关联字线而关闭。此步骤确保这些位单元的所有电极程序、擦除及悬臂处于同一电位，且避免任何位单元的意外程序设计。此期间是可选的，且对于这些非目标列可能不需要。0064下一步，该。
40、程序设计电压施加于与待编程的目标列中这些位单元1关联的这些位线。由于与该目标列关联的这些晶体管11从期间1后仍然打开，故将该程序设计电压立即施加于这些目标位单元1的这些程序电极4。在图8中，此步骤展示为一期间2。因此，这些目标位单元1的这些悬臂5立即经受一静电力，此力将拉动这些悬臂5离开该擦除电极2，且将其移向这些程序电极4。0065在这些悬臂5与这些程序电极4接触之前，必须借助将一接近该接地电位的电位施加于该关联字线，关闭该目标列的这些晶体管11。在图8中，此步骤展示为期间3。因为这些悬臂5已蓄积动量，且又一静电力仍然拉动如上所述的这些悬臂，这些悬臂将继续朝向这些程序电极4移动，直至其与这些。
41、程序电极4接触。在此处，因为这些关联晶体管11关闭，所以无直流电流可流经这些悬臂5或这些程序电极4的接触区域。0066现在，参考图9，展示根据本发明的一具体实施例的一3端MTP存储器位单元结构20的双稳态悬臂26、擦除电极28及程序电极25组件的横截面视图，该3端MTP存储器位单元结构20封闭在一密封空腔24中，该密封空腔24整合入一互补金属氧化物半导体工序的后段生产线。在此特定具体实施例中，一电性绝缘层27定位于该擦除电极28的底表面处，以便当悬臂26处于擦除状态时，其将接触此绝缘层27且防止电流从该悬臂26流至该擦除电极28。也可能有其它变化以防止此电流流入擦除状态，例如该悬臂26的顶表面。
42、或顶表面的一部分可具有一电性绝缘层，或该擦除电极28下面的一较小部分可具有一电性绝缘层，或其一组合。0067根据经由这些基础金属化结构22及连接孔23施加于该悬臂26、程序电极25及擦除电极28的这些电压，该悬臂26在该程序电极25与该擦除电极28下面的绝缘层27之说明书CN102007546ACN102007560A8/8页12间的该空腔24中自由移动。这些连接孔23、内嵌于金属间电介质21中的这些金属化结构22以及内嵌于金属间电介质29中的这些金属化结构28其也充当擦除电极是属于该标准互补金属氧化物半导体后段生产线的一部分。图9中也显示该顶端钝化层30，其可由二氧化硅及氮化硅层的一组合组成。
43、。此钝化层30用于保护基础组件，以避免各种外部潜在降级环境影响。0068金属间电介质层29及钝化层30也充当该悬臂25在其中驻留的该空腔24的密封层。在一密封空腔环境中，该双稳态悬臂、该擦除电极及该程序电极的表面受到保护，以避免外部潜在降级环境影响。0069尽管已经详细说明本发明及其优点，但应了解，在不脱离如借助这些所附权利要求所界定的本发明精神及范围的情况下，可对其进行各种变更、替代及修改。即，包含于此应用中的讨论意欲充当一基本说明。应了解，该特定讨论可能未明确说明所有可能具体实施例；许多替代是隐含于其中的。也可能未完全解释本发明的一般性质，且可能未明确显示每一特征或组件可如何实际上代表一更广泛的功能或大量替代或等同组件。再次，这些功能或组件隐含地包含于本公开中。其中，本发明是使用面向装置的术语说明，这些装置的每一组件隐含地执行一功能。本实施方式及术语均非意欲限制权利要求的范围。说明书CN102007546ACN102007560A1/4页13图1图2A图2B图2C图2D图3说明书附图CN102007546ACN102007560A2/4页14图4图5图6说明书附图CN102007546ACN102007560A3/4页15图7图8说明书附图CN102007546ACN102007560A4/4页16图9说明书附图CN102007546A。