相關申請的交叉引用

本申請要求2016年3月21日提交的申請?zhí)枮?0-2016-0033104的韓國專利申請的優(yōu)先權，其通過引用整體合并于此。

本公開的各種實施例涉及非易失性存儲器件，更具體地，涉及采用橫向雙極結型晶體管作為選擇晶體管的反熔絲非易失性存儲器件。

背景技術：

非易失性存儲器件即使在其電源中斷時也保留其儲存的數(shù)據(jù)。非易失性存儲器件可以包括只讀存儲(rom)器件、一次性可編程(otp)存儲器件和可重寫存儲器件。近來，已經通過使用先進的半導體存儲器技術(例如，互補金屬氧化物半導體(cmos)兼容工藝)實現(xiàn)了非易失性存儲器件。

otp存儲器件可以被分類為熔絲型otp存儲器件或反熔絲型otp存儲器件。包括在熔絲型otp存儲器件中的每個存儲單元可以在其被編程之前提供短路，而在其被編程之后提供開路。相反，包括在反熔絲型otp存儲器件中的每個存儲單元可以在其被編程之前提供開路，而在其被編程之后提供短路?？紤]到mos晶體管的特性，cmos工藝可以適用于反熔絲型otp存儲器件的制造。

技術實現(xiàn)要素：

各種實施例針對采用橫向雙極結型晶體管作為選擇晶體管的反熔絲非易失性存儲器件。

根據(jù)一個實施例，反熔絲非易失性存儲器件包括反熔絲存儲單元和雙極結型晶體管。反熔絲存儲單元具有第一端子和第二端子。第二端子耦接到字線。雙極結型晶體管具有耦接到反熔絲存儲單元的第一端子的集電極端子、基極端子以及耦接到位線的發(fā)射極端子。

根據(jù)另一個實施例，提供一種反熔絲非易失性存儲器件，所述反熔絲非易失性存儲器件包括分別位于多個行和多個列的交叉點處的多個反熔絲存儲單元單位。每個反熔絲存儲單元單位包括反熔絲存儲單元和雙極結型晶體管。反熔絲存儲單元具有第一端子和第二端子。第二端子耦接到字線。雙極結型晶體管具有耦接到反熔絲存儲單元的第一端子的集電極端子、基極端子以及耦接到位線的發(fā)射極端子。

根據(jù)另一個實施例，反熔絲非易失性存儲器件包括第一導電類型的阱區(qū)、設置在阱區(qū)中的多個有源區(qū)、設置為與所述多個有源區(qū)交叉的多個柵極、設置在所述多個柵極和所述多個有源區(qū)之間的反熔絲絕緣層以及設置在有源區(qū)中的多個橫向雙極結型晶體管。多個橫向雙極結型晶體管中的每個包括第二導電類型的集電極區(qū)和第二導電類型的發(fā)射極區(qū)，第二導電類型的集電極區(qū)和第二導電類型的發(fā)射極區(qū)與阱區(qū)的表面相鄰并且通過阱區(qū)的一部分彼此間隔開。

附圖說明

根據(jù)附圖和所附詳細描述，本發(fā)明構思的各種實施例將變得更加明顯，其中：

圖1是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的等效電路圖；

圖2是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的編程操作的等效電路圖；

圖3是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的讀取操作的等效電路圖；

圖4是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的布置圖；

圖5是沿圖4的i′-i′線截取的截面圖；

圖6是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的編程操作的截面圖；

圖7是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的編程禁止操作的截面圖；

圖8是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的另一個編程禁止操作的截面圖；

圖9是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的讀取操作的截面圖；

圖10是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的讀取禁止操作的截面圖；

圖11是圖示圖4中所示的反熔絲非易失性存儲器件的另一個讀取禁止操作的截面圖；

圖12是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的存儲單元陣列的等效電路圖；

圖13是圖示圖12中所示的反熔絲非易失性存儲單元陣列中的選中存儲單元的編程操作的等效電路圖；

圖14是圖示圖12中所示的反熔絲非易失性存儲單元陣列中的選中存儲單元的讀取操作的等效電路圖；以及

圖15是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件的存儲單元陣列的布置圖。

具體實施方式

在實施例的以下描述中，將理解，術語“第一”和“第二”意在識別元件，而不用于限定元件本身或意指特定順序。另外，當元件被稱為位于另一元件“上”、“之上”、“上方”、“之下”或“下面”時，其意在表示相對位置關系，而不用于對該元件直接接觸另一元件或者其間存在至少一個中間元件的某些情況進行限制。因此，本文所使用的諸如“上”、“之上”、“上方”、“之下”、“下面”、“下方”等術語僅用于描述特定實施例的目的，而非意在限制本公開的范圍。此外，當元件被稱為“連接”或“耦接”到另一元件時，該元件可以直接電連接或耦接或者直接機械連接或耦接到另一元件，或者可以通過替換其間的另一元件而形成連接關系或耦接關系。

本文中所用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而非意在限制本發(fā)明。如本文中所用，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式意在也包括復數(shù)形式。

還將理解的是，術語“包含”、“包含有”、“包括”和“包括有”在本說明書中使用時表示存在所述元件，但不排除一個或更多個其它元件的存在或添加。

如本文中所用，術語“和/或”包括相關聯(lián)的列出項中的一個或更多個的任意組合和所有組合。

除非另外定義，否則本文中所使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域的技術人員通常理解的意思相同的意思。還將理解的是，諸如通用詞典中定義的術語的術語應當被解釋為具有與其在本公開和相關領域的背景中的意思一致的意思，而不以理想化或過度形式化的意義來解釋，除非本文中明確如此定義。

在下面的描述中，闡述了大量具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的透徹理解?？梢栽跓o這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實施本發(fā)明。在其它情況下，未詳細描述公知的工藝結構和/或工藝，以免不必要地混淆本發(fā)明。

還應注意，在一些情況下，對于相關領域的技術人員明顯的是，關于一個實施例描述的特征或元件可以單獨使用或者與其它實施例的其它特征或元件組合使用，除非另外具體指出。

現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本公開的一個實施例提供反熔絲非易失性存儲器件100的等效電路圖。因此，反熔絲非易失性存儲器件100可以被配置為包括反熔絲存儲單元110和雙極結型晶體管(bjt)120。在一個實施例中，反熔絲存儲單元110可以是金屬氧化物半導體(mos)電容器，其包括摻雜有雜質以構成第一端子111的半導體區(qū)域、用作第二端子112的柵極以及設置在半導體區(qū)域(即，第一端子111)與柵極(即，第二端子112)之間的反熔絲絕緣層。bjt120可以是具有沿著襯底的表面提供的電流路徑的橫向npnbjt。bjt120的基極端子b和發(fā)射極端子e可以分別電耦接到阱偏置線wbl和位線bl。bjt120的集電極端子c可以電耦接到反熔絲存儲單元110的第一端子111。bjt120的集電極端子c可以不直接耦接到任何信號線以具有浮置狀態(tài)。反熔絲存儲單元110的第二端子112可以耦接到字線wl。

圖2是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件100的編程操作的等效電路圖。在圖2中，與圖1中所用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖2，為了編程反熔絲非易失性存儲器件100，可以將正編程電壓+vpp施加到字線wl，以及可以將正編程基極電壓+vpbb施加到阱偏置線wbl。此外，接地電壓0v可以被施加到位線bl。即，位線bl可以接地。正編程電壓+vpp可以引起橫向bjt120的集電極端子c的電壓電平的增加，以在橫向bjt120的基極端子b和集電極端子c之間產生反向偏置，以及以產生導致反熔絲絕緣層擊穿的集電極電流。在一個實施例中，正編程電壓+vpp可以是大約+6伏。正編程基極電壓+vpbb可以具有能夠導通由橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結組成的pn二極管的電壓電平。如果橫向bjt120使用硅材料來實現(xiàn)，則正編程基極電壓+vpbb可以具有高于大約+0.6伏的電壓電平。在一個實施例中，正編程基極電壓+vpbb可以具有大約+1伏的電壓電平。

由于正編程基極電壓+vpbb被施加到橫向bjt120的基極端子b并且bjt120的發(fā)射極端子e接地，因此橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結可以正向偏置。通過字線wl施加到反熔絲存儲單元110的第二端子112的正編程電壓+vpp可以提升橫向bjt120的集電極端子c的電壓電平。如果橫向bjt120的集電極端子c的電壓電平被提升為變得高于正編程基極電壓+vpbb，則橫向bjt120的基極-集電極(b-c)結可以反向偏置。如果橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結正向偏置，而橫向bjt120的基極-集電極(b-c)結反向偏置，則橫向bjt120可以進入激活模式以產生集電極電流。引起集電極電流的電子中的一些可以由于隧穿機制(例如，直接隧穿機制或fowler-nordheim(f-n)隧穿機制)而穿透反熔絲絕緣層。如果由于隧穿電子而導致的泄漏電流的量增加，則反熔絲絕緣層中產生的缺陷的數(shù)量也會增加，以形成設置在反熔絲存儲單元110的第一端子111和第二端子112之間的導電擊穿路徑。

圖3是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件100的讀取操作的等效電路圖。在圖3中，與圖1中所用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖3，為了讀出儲存在反熔絲非易失性存儲器件100中的信息，可以將正讀取電壓+vrr施加到字線wl，以及可以將正讀取基極電壓+vrbb施加到阱偏置線wbl。此外，接地電壓0v可以被施加到位線bl。即，位線bl可以接地。正讀取基極電壓+vrbb可以具有接近由橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結組成的pn二極管的導通電壓的電壓電平。在一個實施例中，如果橫向bjt120使用硅材料來實現(xiàn)，則正讀取基極電壓+vrbb可以是大約+0.5伏。正讀取電壓+vrr可以具有在編程操作期間被施加到字線wl的正編程電壓+vpp的約20％至約30％的范圍內的電壓電平，以阻止反熔絲存儲單元110在讀取操作期間被編程。此外，正讀取電壓+vrr可以高于正讀取基極電壓+vrbb。具體地，正讀取電壓+vrr可以具有能夠充分增加橫向bjt120的基極電流的電壓電平，使得由橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結組成的pn二極管被導通。在一個實施例中，正讀取電壓+vrr可以是大約+1.5伏。

通過字線wl施加到反熔絲存儲單元110的第二端子112的正讀取電壓+vrr可以提升橫向bjt120的集電極端子c的電壓電平。如果集電極端子c的電壓電平被提升為變得高于某一電平(例如，正讀取基極電壓+vrbb的電壓電平)，以增加橫向bjt120的基極電流，則由橫向bjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結組成的pn二極管可以被導通。在這種情況下，可以在橫向bjt120的集電極端子c和發(fā)射極端子e之間提供電流路徑。

在圖3所示的讀取偏置條件下，如果反熔絲存儲單元110被編程以在反熔絲存儲單元110的第一端子111和第二端子112之間具有電流路徑113，則集電極電流ic可以由于電流路徑113的存在而從字線wl流向橫向bjt120的集電極端子c，且發(fā)射極電流ie可以從發(fā)射極端子e流向位線bl。相反，在反熔絲存儲單元110未被編程以具有沒有電流路徑113的初始狀態(tài)的情況下，即使反熔絲非易失性存儲器件100處于讀取偏置條件下，也沒有電流從字線wl流向位線bl。因此，可以通過感測流經位線bl的發(fā)射極電流ie來讀出反熔絲存儲單元110的狀態(tài)。

圖4是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件200的布置圖。圖5是沿圖4的i′-i′線截取的截面圖。在圖4中，圖5的隔離層208未被示出。參考圖4和圖5，反熔絲非易失性存儲器件200可以被實現(xiàn)為包括設置在襯底202上的n型深阱區(qū)204。p型阱區(qū)206可以設置在n型深阱區(qū)204上。隔離層208可以限定設置在p型阱區(qū)206的上部中的第一有源區(qū)211和第二有源區(qū)212。第一有源區(qū)211和第二有源區(qū)212可以在第一方向上彼此間隔開。在一個實施例中，第一有源區(qū)211可以具有在第一方向上延伸的條帶形狀，而第二有源區(qū)212可以具有箱形狀。第一有源區(qū)211中的p型阱區(qū)206的上部可以包括在第一方向上排列的第一上部206a、第二上部206b和第三上部206c。第二上部206b可以設置在第一上部206a與第三上部206c之間。第二上部206b的一端可以與第一上部206a的一端重疊。第三上部206c可以在第一方向上與第二上部206b間隔開。

第一n型集電極區(qū)221可以設置在p型阱區(qū)206的位于第一有源區(qū)211中的第二上部206b中。第二n型集電極區(qū)222可以設置在第一n型集電極區(qū)221的上部中。由于第二上部206b的一端與第一上部206a的一端重疊，因此第一n型集電極區(qū)221的一端也可以位于第一上部206a中。相反，第二n型集電極區(qū)222可以僅設置在第二上部206b中。第一n型集電極區(qū)221可以具有比第二n型集電極區(qū)222的雜質濃度低的雜質濃度。此外，第一n型集電極區(qū)221可以具有比第二n型集電極區(qū)222的結深度大的結深度。第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222可以不直接耦接到任何信號線以具有浮置狀態(tài)。n型發(fā)射極區(qū)223可以設置在p型阱區(qū)206的位于第一有源區(qū)211中的第三上部206c中。在一個實施例中，n型發(fā)射極區(qū)223可以與第二n型集電極區(qū)222具有基本上相同的雜質濃度。此外，n型發(fā)射極區(qū)223可以與第二n型集電極區(qū)222具有基本上相同的結深度。n型發(fā)射極區(qū)223可以電耦接到位線bl。p型接觸區(qū)224可以設置在p型阱區(qū)206的位于第二有源區(qū)212中的上部中。p型阱區(qū)206可以通過p型接觸區(qū)224來電耦接到阱偏置線wbl。第一n型集電極區(qū)221、p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223可以構成橫向npnbjt(圖1至圖3的120)。在這種情況下，第一n型集電極區(qū)221與n型發(fā)射極區(qū)223之間的p型阱區(qū)206可以用作npnbjt的基極區(qū)。

反熔絲絕緣層231可以設置在p型阱區(qū)206的第一上部206a上。在一個實施例中，反熔絲絕緣層231可以由氧化物型絕緣材料組成。柵極232可以設置在反熔絲絕緣層231上。在一個實施例中，柵極232可以由摻雜有雜質的多晶硅材料和金屬材料中的至少一種組成。柵極232可以電耦接到字線wl。p型阱區(qū)206的與反熔絲絕緣層231和柵極232垂直重疊的上部可以被定義為溝道區(qū)225。絕緣間隔件240可以設置在反熔絲絕緣層231和柵極232的側壁上。由于第一上部206a的一端與第二上部206b的一端重疊，因此反熔絲絕緣層231的側壁和柵極232的側壁可以與第二上部206b的端部垂直地對準。因此，反熔絲絕緣層231的端部和柵極232的端部可以與第一n型集電極區(qū)221的端部垂直地重疊。包括第一n型集電極區(qū)221、熔絲絕緣層231和柵極232的層疊結構可以對應于具有mos電容器結構的反熔絲存儲單元(圖1至圖3的110)。第一n型集電極區(qū)221和柵極232可以分別用作反熔絲存儲單元110的第一端子(圖1至圖3的111)和第二端子(圖1至圖3的112)。

反熔絲非易失性存儲器件200的編程操作和讀取操作可以通過橫向npnbjt120的選擇性操作來實現(xiàn)，橫向npnbjt120由第一n型集電極區(qū)221、p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223組成。即，如果橫向npnbjt120被導通，則反熔絲非易失性存儲器件200的編程操作或讀取操作可以被執(zhí)行。相反，如果橫向npnbjt120被關斷，則反熔絲非易失性存儲器件200的編程操作和讀取操作可以不被執(zhí)行。橫向npnbjt120可以根據(jù)字線wl與位線bl之間的基極-發(fā)射極電壓來導通或關斷。

圖6是圖示根據(jù)一個實施例的包括在反熔絲非易失性存儲器件100中的反熔絲非易失性存儲單元110的編程操作的截面圖。在圖6中，與圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖6，為了編程反熔絲非易失性存儲單元110，可以將+6伏的正編程電壓+vpp施加到字線wl，以及可以將+1伏的正編程基極電壓+vpbb施加到阱偏置線wbl。此外，接地電壓可以被施加到位線bl。即，位線bl可以接地。盡管在圖6中未示出，但是與正編程基極電壓+vpbb相同的電壓，例如，+1伏，可以被施加到n型深阱區(qū)204。盡管在圖6中未示出，但是由于+6伏的正編程電壓+vpp被施加到字線wl，因此可以在溝道區(qū)225中形成n型反型層。當+6伏的正編程電壓+vpp被施加到字線wl時，第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平可以被提升。如果第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平被提升為變得高于施加到阱偏置線wbl的正編程基極電壓+vpbb(例如，+1伏)，則橫向npnbjt120的基極-集電極(b-c)結可以反向偏置，而橫向npnbjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結可以正向偏置。在上述偏置條件下，橫向npnbjt120可以在激活模式下操作以產生集電極電流。引起集電極電流的電子可以由于隧穿機制而穿透反熔絲絕緣層231。當引起集電極電流的電子穿透反熔絲絕緣層231時，反熔絲絕緣層231可以被破壞以提供設置在第一n型集電極區(qū)221和柵極232之間的電流路徑。

圖7是圖示根據(jù)一個實施例的包括在反熔絲非易失性存儲器件中的反熔絲非易失性存儲單元110的編程禁止操作的示例的截面圖。在圖7中，與圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖7，為了阻止反熔絲非易失性存儲單元110被編程，可以將+6伏的正編程電壓+vpp施加到字線wl，以及可以將+1伏的正編程基極電壓+vpbb施加到阱偏置線wbl和位線bl兩者。盡管在圖7中未示出，但是與正編程基極電壓+vpbb相同的電壓，例如，+1伏，可以被施加到n型深阱區(qū)204。盡管在圖7中未示出，但是由于+6伏的正編程電壓+vpp被施加到字線wl，因此可以在溝道區(qū)225中形成n型反型層。當+6伏的正編程電壓+vpp被施加到字線wl時，第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平可以被提升。如果第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平被提升為變得高于施加到阱偏置線wbl的正編程基極電壓+vpbb(例如，+1伏)，則橫向npnbjt120的基極-集電極(b-c)結可以反向偏置。然而，由于+1伏的正編程基極電壓+vpbb通過阱偏置線wbl和位線bl被施加到p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223兩者，因此在p型阱區(qū)域206(即基極區(qū)b)與n型發(fā)射極區(qū)223之間沒有電壓差。因此，由于橫向npnbjt120不在激活模式下操作，因此沒有集電極電流可以流動。結果，反熔絲絕緣層231未被破壞，從而阻止反熔絲非易失性存儲單元110被編程。

圖8是圖示包括在反熔絲非易失性存儲器件中的反熔絲非易失性存儲單元110的編程禁止操作的另一個示例的截面圖。在圖8中，與圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖8，為了阻止反熔絲非易失性存儲單元110被編程，可以將+1伏的電壓施加到阱偏置線wbl，以及可以將接地電壓施加到位線bl。與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，1伏)可以被施加到字線wl。盡管在圖8中未示出，但是與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，1伏)可以被施加到n型深阱區(qū)204。在上述偏置條件下，橫向npnbjt120的基極-發(fā)射極(b-e)結可以正向偏置，但是在第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222處由施加到字線wl的電壓(即，+1v)引起的電壓可以低于能夠產生集電極電流的電壓。因此，橫向npnbjt120未被導通，且沒有集電極電流可以流動。結果，反熔絲絕緣層231未被破壞，且阻止了反熔絲非易失性存儲單元110被編程。

圖9是圖示根據(jù)一個實施例的包括在反熔絲非易失性存儲器件中的反熔絲非易失性存儲單元110的讀取操作的截面圖。在圖9中，與圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖9，為了讀出儲存在反熔絲非易失性存儲單元110中的信息，可以將+1.5伏的正讀取電壓+vrr施加到字線wl，以及可以將+0.5伏的正讀取基極電壓+vrbb施加到阱偏置線wbl。此外，接地電壓0v可以被施加到位線bl。即，位線bl可以接地。盡管在圖9中未示出，但是與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，0.5伏)也可以被施加到n型深阱區(qū)204。盡管在圖9中未示出，但是由于+1.5伏的正電壓被施加到字線wl，所以可以在溝道區(qū)225中形成n型反型層。當+1.5伏的正電壓被施加到字線wl時，第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平可以被提升。如果第一n型集電極區(qū)221和第二n型集電極區(qū)222的電壓電平被提升為變得高于施加到阱偏置線wbl的正電壓(即，+0.5伏)，則橫向npnbjt120的基極-集電極(b-c)結可以反向偏置。在這種情況下，橫向npnbjt120的基極電流可以增加，且由用作基極區(qū)b的p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223組成的pn二極管可以被導通以允許集電極電流流動。

在上述圖9中所示的讀取偏置條件下，如果反熔絲存儲單元110被編程以在第一n型集電極區(qū)域221與柵極232之間具有電流路徑313，則集電極電流可以通過電流路徑313流動。即，集電極電流可以從字線wl流向集電極端子c，而發(fā)射極電流可以從發(fā)射極端子e流向位線bl。因此，可以通過感測流經位線bl的發(fā)射極電流來讀出反熔絲存儲單元110的編程狀態(tài)。盡管在圖9中未示出，但是在反熔絲存儲單元110未被編程以具有沒有電流路徑313的初始狀態(tài)的情況下，即使反熔絲非易失性存儲單元110處于讀取偏置條件下，也沒有電流從字線wl流向位線bl。

圖10是圖示圖4和圖5中所示的反熔絲非易失性存儲器件200的讀取禁止操作的示例的截面圖。在圖10中，與圖4和圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖10，為了阻止儲存在反熔絲非易失性存儲器件200中的信息被讀出，可以將+1.5伏的電壓施加到字線wl，以及可以將+0.5伏的電壓施加到阱偏置線wbl和位線bl兩者。盡管在圖10中未示出，但是與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，+0.5伏)也可以被施加到n型深阱區(qū)204。盡管在圖10中未示出，但是由于+1.5伏的正電壓被施加到字線wl，因此可以在溝道區(qū)225中形成n型反型層。當+1.5伏的正電壓被施加到字線wl時，第一n型集電極區(qū)域221和第二n型集電極區(qū)域222的電壓電平可以被提升。如果第一n型集電極區(qū)域221和第二n型集電極區(qū)域222的電壓電平被提升為變得高于施加到阱偏置線wbl的電壓(即，+0.5伏)，則橫向npnbjt120的基極-集電極(b-c)結可以反向偏置。然而，由于相同電壓通過阱偏置線wbl和位線bl被施加到p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223兩者，因此在p型阱區(qū)206(即基極區(qū)b)與n型發(fā)射極區(qū)223之間沒有電壓差。因此，由于橫向npnbjt120未被導通，因此沒有集電極電流可以流動。因此，不管在第一n型集電極區(qū)221與柵極232之間的反熔絲絕緣層231中是否存在電流路徑313，都沒有發(fā)射極電流可以流經位線bl。

圖11是圖示圖4和圖5中所示的反熔絲非易失性存儲器件200的讀取禁止操作的另一個示例的截面圖。在圖11中，與圖4和圖5中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。參考圖11，為了阻止儲存在反熔絲非易失性存儲器件200中的信息被讀出，可以將+0.5伏的電壓施加到阱偏置線wbl，以及可以將接地電壓0v施加到位線bl。此外，與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，+0.5伏)也可以被施加到字線wl。盡管在圖11中未示出，但是與施加到阱偏置線wbl的電壓相同的電壓(即，+0.5伏)可以被施加到n型深阱區(qū)204。在上述偏置條件下，由于施加到字線wl的+0.5伏的電壓低，因此由用作基極區(qū)b的p型阱區(qū)206和n型發(fā)射極區(qū)223組成的pn二極管未被導通。因此，沒有橫向npnbjt120的集電極電流可以流動。結果，不管在第一n型集電極區(qū)221與柵極232之間的反熔絲絕緣層231中是否存在電流路徑313，都沒有發(fā)射極電流可以流經位線bl。

圖12是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件400的存儲單元陣列的等效電路圖。參考圖12，反熔絲非易失性存儲器件400可以包括分別布置在四行中的多個字線wl1～wl4和分別布置在四列中的多個位線bl1～bl4。行和列可以任意設置。例如，在一些實施例中，字線wl1～wl4可以分別布置在四列中，而位線bl1～bl4可以分別布置在四行中。盡管圖12圖示了其中字線的數(shù)量為四且位線的數(shù)量為四的示例，但是本公開不限于此。即，在一些實施例中，字線的數(shù)量可以小于或大于四，以及位線的數(shù)量也可以小于或大于四。多個反熔絲存儲單元單位400-11……400-14、400-21……400-24、400-31……400-34、400-41……400-44可以分別位于行(例如，位線bl1～bl4)和列(例如，字線wl1～wl4)的交叉點。反熔絲存儲單元單位400-11……400-14、400-21……400-24、400-31……400-34、400-41……400-44中的每個可以具有與參考圖1描述的反熔絲非易失性存儲器件100的配置相同的配置。例如，位于第一行和第一列的交叉點處的反熔絲存儲單位單元400-11可以被配置為包括串聯(lián)耦接的反熔絲存儲單元410-11和bjt420-11。

第一字線wl1可以耦接到反熔絲存儲單元410-11、410-21、410-31和410-41的第二端子，反熔絲存儲單元410-11、410-21、410-31和410-41包括在布置在第一列中的相應反熔絲存儲單元單位400-11、400-21、400-31和400-41中。第二字線wl2可以耦接到反熔絲存儲單元410-12、410-22、410-32和410-42的第二端子，反熔絲存儲單元410-12、410-22、410-32和410-42包括在布置在第二列中的相應反熔絲存儲單元單位400-12、400-22、400-32和400-42中。第三字線wl3可以耦接到反熔絲存儲單元410-13、410-23、410-33和410-43的第二端子，反熔絲存儲單元410-13、410-23、410-33和410-43包括在布置在第三列中的相應反熔絲存儲單元單位400-13、400-23、400-33和400-43中。第四字線wl4可以耦接到反熔絲存儲單元410-14、410-24、410-34和410-44的第二端子，反熔絲存儲單元410-14、410-24、410-34和410-44包括在布置在第四列中的相應反熔絲存儲單元單位400-14、400-24、400-34和400-44中。

第一位線bl1可以耦接到bjt420-11、420-12、420-13和420-14的發(fā)射極端子，bjt420-11、420-12、420-13和420-14包括在布置在第一行中的相應反熔絲存儲單元單位400-11、400-12、400-13和400-14中。第二位線bl2可以耦接到bjt420-21、420-22、420-23和420-24的發(fā)射極端子，bjt420-21、420-22、420-23和420-24包括在布置在第二行中的相應反熔絲存儲單元單位400-21、400-22、400-23和400-24中。第三位線bl3可以耦接到bjt420-31、420-32、420-33和420-34的發(fā)射極端子，bjt420-31、420-32、420-33和420-34包括在布置在第三行中的相應反熔絲存儲單元單位400-31、400-32、400-33和400-34中。第四位線bl4可以耦接到bjt420-41、420-42、420-43和420-44的發(fā)射極端子，bjt420-41、420-42、420-43和420-44包括在布置在第四行中的相應反熔絲存儲單元單位400-41、400-42、400-43和400-44中。

阱偏置線wbl可以耦接到包括在相應反熔絲存儲單元單位400-11……400-14、400-21……400-24、400-31……400-34、400-41……400-44中的所有bjt420-11……420-14、420-21……420-24、420-31……420-34、420-41……420-44的基極端子。

圖13是圖示圖12中所示的反熔絲非易失性存儲器件400中的選中存儲單元的編程操作的等效電路圖。在圖13中，與圖12中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。圖13圖示了位于第一行和第一列的交叉點處的反熔絲存儲單位單元400-11(在下文中，稱為選中單位單元)被選擇性編程的示例。為了編程選中單位單元400-11，可以將+6伏的正編程電壓施加到耦接到選中單位單元400-11的第一字線wl1，以及可以將接地電壓0v施加到耦接到選中單位單元400-11的第一位線bl1。此外，+1伏的正編程基極電壓可以被施加到阱偏置線wbl，以及與正編程基極電壓基本上相同的電壓(即，+1伏)也可以施加到其余字線wl2、wl3和wl4。此外，與正編程基極電壓基本上相同的電壓(即，+1伏)可以被施加到剩余位線bl2、bl3和bl4。在上述偏置條件下，選中單位單元400-11的bjt420-11可以具有正向偏置的基極-發(fā)射極(b-e)結和反向偏置的基極-集電極(b-c)結，如參考圖6所描述的。因此，bjt420-11可以在激活模式下操作，以及選中單位單元400-11可以被編程。

當選中單位單元400-11被編程時，在包括在反熔絲存儲單元單位400-21、400-31和400-41中的bjt420-21、420-31和420-41中的每個的基極端子和發(fā)射極端子之間沒有電壓差，反熔絲存儲單元單位400-21、400-31和400-41與選中單位單元400-11共享第一字線wl1，如參考圖7所描述的。因此，即使bjt420-21、420-31和420-41的基極-集電極(b-c)結反向偏置，bjt420-21、420-31和420-41也未被導通，且阻止反熔絲存儲單元單位400-21、400-31和400-41被編程。

此外，當選中單位單元400-11被編程時，由于+1伏被施加到分別耦接到反熔絲存儲單元單位400-12、400-13和400-14(與選中單位單元400-11共享第一位線bl1)的字線wl2、wl3和wl4，因此在bjt420-12、420-13和420-14的每個中沒有集電極電流可以流動，如參考圖8所描述的。因此，反熔絲存儲單元單位400-12、400-13和400-14可以不被編程。

此外，在bjt420-22、420-23、420-24、420-32、420-33、420-34、420-42、420-43和420-44中的每個的基極端子和發(fā)射極端子之間沒有電壓差。因此，所有的bjt420-22、420-23、420-24、420-32、420-33、420-34、420-42、420-43和420-44都被關斷。因此，未與選中單位單元400-11共享第一字線wl1和第一位線bl1中的任何一個的反熔絲存儲單元單位400-22、400-23、400-24、400-32、400-33、400-34、400-42、400-43和400-44未被編程。

圖14是圖示圖12中所示的反熔絲非易失性存儲器件400中的選中存儲單元的讀取操作的等效電路圖。在圖14中，與圖12中所使用的相同的附圖標記或標志符表示相同的元件。圖14圖示了儲存在位于第一行和第一列的交叉點處的反熔絲存儲單位單元400-11(在下文中，稱為選中單位單元)中的信息被選擇性讀出的示例。為了讀取選中單位單元400-11，可以將+1.5伏的正讀取電壓施加到耦接到選中單位單元400-11的第一字線wl1，以及可以將接地電壓施加到耦接到選中單位單元400-11的第一位線bl1。另外，+0.5伏的正讀取基極電壓可以被施加到阱偏置線wbl，以及與正讀取基極電壓基本上相同的電壓(即，+0.5伏)也可以被施加到其余的字線wl2、wl3和wl4。此外，與正讀取基極電壓基本上相同的電壓(即，+0.5伏)可以被施加到其余的位線bl2、bl3和bl4。在上述偏置條件下，因為+1.5伏的正讀取電壓被施加到耦接到選中單位單元400-11的第一字線wl1，因此選中單位單元400-11的bjt420-11可以具有反向偏置的基極-集電極(b-c)結，如參考圖9所描述的。在這種情況下，bjt420-11的基極電流的量可以增加，以導通由bjt420-11的基極-發(fā)射極(b-e)結組成的pn二極管。結果，bjt420-11可以被導通。

當bjt420-11被導通時，流經耦接到選中單位單元400-11的第一位線bl1的bjt420-11的發(fā)射極電流可以根據(jù)反熔絲存儲單元410-11是具有編程狀態(tài)還是具有初始狀態(tài)來判斷。如果反熔絲存儲單元410-11具有編程狀態(tài)，則集電極電流可以流經耦接在第一字線wl1與bjt420-11的集電極端子之間的反熔絲存儲單元410-11。結果，發(fā)射極電流可以從bjt420-11的發(fā)射極端子流向第一位線bl1。相反，如果反熔絲存儲單元410-11未被編程，即，如果反熔絲存儲單元410-11具有初始狀態(tài)，則沒有集電極電流可以流經第一字線wl1和bjt420-11。結果，當反熔絲存儲單元410-11具有初始狀態(tài)時，沒有發(fā)射極電流可以從bjt420-11的發(fā)射極端子流向第一位線bl1。即，如果感測到流經第一位線bl1的發(fā)射極電流，則選中單位單元400-11可以被視為編程單元，而如果沒有感測到發(fā)射極電流，則選中單位單元400-11可以被視為非編程單元。

在上述讀取偏置條件下，在包括在反熔絲存儲單元單位400-21、400-31和400-41中的bjt420-21、420-31和420-41中的每個的基極端子和發(fā)射極端子之間沒有電壓差，反熔絲存儲單元單位400-21、400-31和400-41與選中單位單元400-11共享第一字線wl1，如參考圖10所描述的。因此，即使bjt420-21、420-31和420-41的基極-集電極(b-c)結反向偏置，bjt420-21、420-31和420-41也可以不在激活模式下操作。因此，不管反熔絲存儲單元410-21、410-31和410-41是否具有編程狀態(tài)，選中單位單元400-11的讀取操作也可以被成功地執(zhí)行。

此外，如參考圖11所述，0.5伏的電壓差可以被施加在包括在反熔絲存儲單元單位400-12、400-13和400-14中的bjt420-12、420-13和420-14中的每個的基極端子和發(fā)射極端子之間，反熔絲存儲單元單位400-12、400-13和400-14與選中單位單元400-11共享第一位線bl1，以及+0.5伏的正電壓可以被施加到字線wl2、wl3和wl4。因此，bjt420-12、420-13和420-14未被導通，且阻止反熔絲存儲單元410-12、410-13和410-14被編程。

此外，在包括在反熔絲存儲單元單位400-22、400-23、400-24、400-32、400-33、400-34、400-42、400-43和400-44中的bjt420-22、420-23、420-24、420-32、420-33、420-34、420-42、420-43和420-44中的每個的基極端子和發(fā)射極端子之間沒有電壓差，反熔絲存儲單元單位400-22、400-23、400-24、400-32、400-33、400-34、400-42、400-43和400-44未與選中單位單元400-11共享第一字線wl1和第一位線bl1中的任何一個。因此，所有的bjt420-22、420-23、420-24、420-32、420-33、420-34、420-42、420-43和420-44可以被關斷，以阻止所有的反熔絲存儲單元410-22、410-23、410-24、410-32、410-33、410-34、410-42、410-43、410-44被編程。

圖15是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的反熔絲非易失性存儲器件400的存儲單元陣列的布置圖。參考圖15，反熔絲非易失性存儲器件400可以包括設置在p型阱區(qū)406中的第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4。第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4可以在第一方向上延伸。第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4可以在與第一方向交叉的第二方向上彼此間隔開。在所示的實施例中，第二方向基本上垂直于第一方向，然而，本發(fā)明不限于此。盡管在圖15中未示出，第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4可以由溝槽隔離層來限定。第五有源區(qū)412可以設置在p型阱區(qū)406中。p型接觸區(qū)424可以設置在第五有源區(qū)412中。p型接觸區(qū)424可以耦接到阱偏置線wbl。

第一柵極到第四柵極432-1、432-2、432-3和432-4可以與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4交叉。即，第一柵極到第四柵極432-1、432-2、432-3和432-4可以在第二方向上延伸。第一柵極到第四柵極432-1、432-2、432-3和432-4可以在第一方向上彼此間隔開。盡管在圖15中未示出，第一柵極432-1可以通過第一反熔絲絕緣層而與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4絕緣，而第二柵極432-2可以通過第二反熔絲絕緣層而與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4絕緣。類似地，第三柵極432-3可以通過第三反熔絲絕緣層而與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4絕緣，而第四柵極432-4可以通過第四反熔絲絕緣層而與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4絕緣。即，第一反熔絲絕緣層可以設置在第一柵極432-1與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4之間，第二反熔絲絕緣層可以設置在第二柵極432-2與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4之間，第三反熔絲絕緣層可以設置在第三柵極432-3與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4之間，以及第四反熔絲絕緣層可以設置在第四柵極432-4與第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4之間。第一間隔件440-1可以設置在第一柵極432-1的側壁上。同樣，第二間隔件440-2可以設置在第二柵極432-2的側壁上，第三間隔件440-3可以設置在第三柵極432-3的側壁上，以及第四間隔件440-4可以設置在第四柵極432-4的側壁上。第一柵極到第四柵極432-1、432-2、432-3和432-4可以分別耦接到第一字線到第四字線wl1、wl2、wl3和wl4。第一柵極432-1和第二柵極432-2可以彼此相鄰，以及第三柵極432-3和第四柵極432-4可以彼此相鄰。

第一n型集電極區(qū)421、第二n型集電極區(qū)422和n型發(fā)射極區(qū)423可以設置在第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4的每個中。如參考圖4和5所述，第一n型集電極區(qū)421的每個可以與第一柵極到第四柵極432-1、432-2、432-3和432-4中任意一個的側壁對準。第一n型集電極區(qū)421的每個可以設置在第二n型集電極區(qū)422的任意一個中。在第一有源區(qū)到第四有源區(qū)411-1、411-2、411-3和411-4的一個中設置為彼此相鄰的n型發(fā)射極區(qū)423和第一n型集電極區(qū)421可以通過p型阱區(qū)406來彼此分離。第一n型集電極區(qū)421和設置在第一n型集電極區(qū)421中的第二n型集電極區(qū)422可以構成橫向npnbjt的集電極區(qū)。n型發(fā)射極區(qū)423可以用作橫向npnbjt的發(fā)射極區(qū)。第一n型集電極區(qū)421與n型發(fā)射極區(qū)423之間的p型阱區(qū)406可以用作橫向npnbjt的基極區(qū)。

反熔絲非易失性存儲器件400可以包括在第一方向和第二方向上重復布置的多個反熔絲存儲單元單位500。每個反熔絲存儲單元單位500可以具有與圖4所示的反熔絲非易失性存儲器件200相同的配置。設置在第一有源區(qū)411-1中的n型發(fā)射極區(qū)423可以耦接到第一位線bl1。設置在第二有源區(qū)411-2中的n型發(fā)射極區(qū)423可以耦接到第二位線bl2。設置在第三有源區(qū)411-3中的n型發(fā)射極區(qū)域423可以耦接到第三位線bl3。設置在第四有源區(qū)411-4中的n型發(fā)射極區(qū)423可以耦接到第四位線bl4。第一n型集電極區(qū)421和第二n型集電極區(qū)422可以不直接耦接到任何信號線以具有浮置狀態(tài)。盡管在附圖中未示出，但是硅化阻擋圖案可以設置在第一n型集電極區(qū)421和第二n型集電極區(qū)422上。

根據(jù)上述各種實施例，通過采用橫向bjt作為反熔絲存儲單元單位的選擇晶體管可以增強反熔絲非易失性存儲器件的編程效率。另外，反熔絲非易失性存儲器件可以使用邏輯處理來實現(xiàn)。

為了說明的目的，上面已經公開了本公開的實施例。本領域技術人員將理解，在不脫離如所附權利要求中公開的本公開的范圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。