90nm工艺高速低功耗sram的设计

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1、第一章半导体存储器分类1．1半导体存储器的分类半导体存储器有很多形式和类型，也有很多种不同的分类方法。按器件原理来分，有双极型存储器和MOS型存储嚣：按存取方式和功能来分，有随机存取存储器(RAM，Rando$AccessMemory)和只读存储器(ROM，ReadOnlyMemory)。RAM的存储信息一股在断电后消失，被叫做挥发性存储器。而ROM存储的信息一经存入便可长期保持，被称为非挥发性存储器。挥发性存储器按数据存储的不同工作原理，又可分为静态存储器

2、R枷半导体存镛器，?靖寿RAM皿珐辛储嚣Rf)Ml{薯聋式ROM可蝇程PRO)Ⅵ■撺式EPROM电可挎或水PROM图ll半导体存储器的分类1．1．1只读存储器(ROM)(ReadOnlyMemory)ROM所存储的信息在正常情况下只能读取，不能随意改变。它所存储的信息是在特殊条件下生成的，即使停电其存储信息也不会丢失．是一种非挥发性的存储器，适用于存储固定不变的程序和数据。它的特点是密度高、成本低。但是它一旦被编程就不能随意修改．灵活性比较低。存储原理见图12说明。它由一个晶体管构成．晶体管栅极接字线，漏极接电源电压，源极接位线。假设位线BL电阻性接地，即

3、BL通过个接地电阻被下拉，没有任何其他的激励或输入。“1wL和B乙之问不存在任何实际的连接，所以BL为低电平并与吡无关。而当wL为高时，晶体管导通，BL也被上拉到高电平。结果在位线上形成了”l”。总之，在wL和BL之间是否存在一个晶体管来决定了单元中存放的是⋯1坯是⋯0’。罔I2中给出了ROM中存”I”和存”0”的实现方式。u月(1)掩膜ROM(MaskROM)掩膜ROll中存储的信息是在掩膜工艺制造过程中固化进去的，不能被再修改。所以，它适台于大批量的定型产品．有工作可靠和成本低等优点。它的典型运用的例子是用来存储固定的程序，比如用在洗农机，计算机和游戏

4、机等固有用途的产品处理器中。它的特点是结构简单．容易制造．但是由于不能修改的特点造成它灵活性比较差。(2)可编程只读存储器PROM(ProgrammableROM)PrOM的信息可由用户通过特殊于段写入，但只能写入一次．并且写入的信息不能修改。它的实现方法是：一般通过在存储单元中加入一些熔丝(镍铬合金、多晶硅或其他导体)，然后根据需要给某些熔丝加上大电流使其熔断。让它与所连接的晶体管断开，来达到编程的目的。它具有用户可编程的优点，但是缺点是仅仅可以编程一次。如果在编程或者应用中出现一个小错误就会使整个器件报废。为了解决这种问题，人们需要开始研发可重复编程的

5、存储器。(3)EPROM(ErasablePROM)EPROM是可咀擦除也可以被改写的PROM。又称为紫外线可擦除可编程存储_一“。II_，／一＼n．Substrate圈13浮栅晶体管浮栅是一个额外的多晶硅条，插在栅和沟道之问，并且不与任何东西连接。它对这个晶体管最明显的影响就是使晶体管的闽值电压可编程。当在源和栅一漏终端之间加上一个高压(10V)以上可以产生一个高电场并引起电子雪崩注入。电子得到足够的能量穿过第一层氧化物绝缘体而在浮栅上被捕获。这就是它的编程过程。由于浮栅上积累的负电荷留在浮栅上，从而使浮栅产生一个负电压．从器件角度看，相当于有效增加了阈

6、值电压。而且浮栅被si02包围，s102是一个很好的绝缘体，即使移去电源电压，被捕获的电荷也可以在浮栅上存放许多年。“。EPROM芯片有一个明显的特征，就是在其正面的陶瓷封装上面，开有一个玻璃窗口．透过窗口可以看到内部的集成电路，通过用紫外线照射窗口内部芯片就可以擦除芯片内的数据。但是擦除速度很慢，而且擦除的时候需要把存储器从系统中拿出来，放在特定的装置中。而且只能全部擦除，根不方便。而EPROM内资料的写入就要用到专用的编程器。在把资料写入EPROM芯片后．要用不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。它的优点是存储单元简单，存

7、储容量可以做的很大。所以适用于大容量且不需要经常编程的存储器。(4)EEPROM与EPROM不同的地方在于，EEPROM的擦写是用电路来完成。擦写的电压比读入电压要高，通常在20V以上，擦写速度也比EPROM快。它采用的是另外一种向浮栅注入或移去电荷的机制即隧穿效应。图1．d是这个晶体管的截面图。它与图13很象，区别就是隔离浮栅与沟道和漏端的那--d'部分绝缘介质的厚度减少到了10hm或者更少。当把一个约IOV的电鹾加到这一很薄的绝缘层时，电予通过隧穿机理穿入浮栅，完成编程。这一编程方法的主要优点在于它的可逆性．印把所加电压反过来就可以实现擦除。因此与EP

8、ROM相比，擦写比较容易。不像EPROM芯片，EEPMOM不需从计