2024年4月11日发(作者：)

非挥发性存储器现状调查

存储器大致可分为两大类：挥发性存储器（volatile memory）和非挥发性存储器

(non-volatile memory)。如下图图一所示。挥发性存储器在系统关闭时立即失去存储在

内的信息，它需要持续的电源供应以维持数据。一般称之为RAM，有两种主要的类型：动

态随机存取内存(DRAM）和 静态随机存取内存(SRAM）。

非挥发性存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息。一个非挥发性存储器

（NVM）器件通常也是一个MOS管，拥有一个源极，一个漏极，一个门极另外还有一个

浮栅（FLOATING GATE）。它的构造和一般的MOS管略有不同：多了一个浮栅。浮栅被

绝缘体隔绝于其他部分。非易失存储器又可分为浮栅型和电荷阱型。

图一半导体存储器分类

第一个浮栅型器件是由Kahng 和 Sze 在1967年发明的。在这个器件中，电子通过

3nm厚度的氧化硅层隧道效应从浮栅中被转移到substrate中。隧道效应同时被用于对期

间的编程和擦除，通常它适用于氧化层厚度小于12nm。 储存在浮栅中的电荷数量可以影

响器件的阈值电压（Vth）,由此区分期间状态的逻辑值1或0。

在浮栅型存储器中，电荷被储存在浮栅中，它们在无电源供应的情况下仍然可以保持。

所有的浮栅型存储器都有着类似的原始单元架构。他们都有层叠的门极结构如图二所示。

第一个门极被埋在门极氧化层和极间氧化层之间，极间氧化层的作用是隔绝浮栅区，它的

组成可以是氧-氮-氧，或者二氧化硅。包围在器件周围的二氧化硅层可以保护器件免受外

力影响。第二个门极被称为控制门极，它和外部的电极相连接。浮栅型器件通常用于

EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)和EEPROM(Electrically

Erasable and Programmable Read Only Memory)。

图二浮栅型存储器

电荷阱型器件是在1967年被发明的，这也是第一个被发明的电编程半导体器件。在

这类型的存储器中，电荷被储存在分离的氮阱中，由此在无电源供应时保持信息。电荷阱

器件的典型应用是在MNOS(Metal Nitride Oxide Silicon)，SNOS(Silicon Nitride Oxide

Semiconductor)和SONOS(Silicon Oxide Nitride Oxide Semiconductor)中。图三展示

了一个典型的MNOS电荷阱型存储器的结构。MNOS中的电荷通过量子机制穿过一层极