Существуют несколько типов и видов ячеек, отличающихся по технологии и функционированию. Рассмотрим основные.

Однотранзисторная ячейка памяти «STACKED GATE CELL».

По сути это простейшая ячейка с плавающим затвором, на примере которой мы рассматривали принципы действия и организации флэш-памяти. Эта ячейка имеет наиболее простую реализацию. Кроме того, именно на ее базе (путем модификаций и усложнений) созданы все известные ныне разновидности ячеек флэш-памяти.

Однотранзисторные ячейки имеют ряд существенных недостатков. Главный недостаток - плохая масштабируемость. Дело в том, что при организации массива памяти каждая ячейка памяти (транзистор) подключается к двум перпендикулярным шинам: управляющие затворы — к шине, называемой линией слов, а стоки — к шине, называемой битовой линией. Вследствие наличия в схеме высокого напряжения при записи все линии необходимо располагать на достаточно большом расстоянии друг от друга для обеспечения требуемого уровня изоляции, что, естественно, сказывается на ограничении объема флэш-памяти.

Другим недостатком однотранзисторной ячейки памяти является возможность эффекта избыточного удаления заряда с плавающего затвора, который не может компенсироваться процессом записи. При этом транзистор остается всегда в открытом состоянии.

Двухтранзисторная ячейка памяти «TWO TRANSISTOR THIN OXIDE CELL».

В этом типе вместо одного в ячейке используются два транзистора, что и отражено в названии: двухтранзисторная ячейка с тонким слоем окисла. Такая структура позволяет избавиться от некоторых недостатков предшественника. Все операции в двухтранзисторной ячейке с плавающим затвором («Two Transistor Thin Oxide Cell») основаны на эффекте туннелирования.

Для того чтобы избежать недостатков однотранзисторных ячеек памяти, используют различные модификации ячеек памяти, однако главный базовый элемент — транзистор с плавающим затвором — остается в любом варианте ячейки памяти. Одним из модифицированных вариантов ячейки памяти является двухтранзисторная ячейка, содержащая обычный транзистор и транзистор с плавающим затвором (Рис.3). Обычный транзистор используется для изоляции транзистора с плавающим затвором от битовой линии.

Рис. 3 Двухтранзисторная ячейка памяти и ее обозначение.

Преимущество двухтранзисторной ячейки памяти заключается в том, что с ее помощью можно создавать более компактные и хорошо масштабируемые микросхемы памяти, поскольку в данном случае транзистор с плавающим затвором изолируется от битовой линии. Кроме того, в отличие от однотранзисторной ячейки памяти, где для записи информации используется метод инжекции горячих электронов, в данном случае и для записи, и для стирания информации применяется метод квантового туннелирования Фаулера-Нордхейма, что позволяет снизить напряжение, необходимое для операции записи.

«SST CELL».

Если названия предыдущих типов ячеек отражают физическую суть, то название SST ячеек образовано от названия компании-производителя — «Silicon Storage Technology».

Ячейки памяти SST получили широкое распространение.

В транзисторе SST-ячейки изменены формы плавающего и управляющего затворов (Рис. 4). Управляющий затвор выровнен своим краем с краем стока, а его изогнутая форма дает возможность разместить плавающий затвор частично под ним и одновременно над областью истока.

Такое расположение плавающего затвора позволяет, с одной стороны, упростить процесс помещения на него заряда методом инжекции горячих электронов, а с другой стороны, упростить процесс снятия заряда за счет эффекта туннелирования Фаулера-Нордхейма.

Рис. 4. Структура SST-ячейки памяти.

При снятии заряда туннелирование электронов происходит не в область истока, как у обычной однотранзисторной ячейки, а в область управляющего затвора. Для этого на управляющий затвор подается высокое положительное напряжение. Под воздействием электрического поля, создаваемого управляющим затвором, происходит туннелирование электронов с плавающего затвора, чему способствует его изогнутая к краям форма.

При помещении заряда на плавающий затвор сток заземляется, а к истоку и к управляющему затвору подается положительное напряжение. Управляющий затвор формирует при этом канал проводимости, а напряжение между стоком и истоком «разгоняет» электроны, сообщая им энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера, то есть для туннелирования на плавающий затвор.

SST-ячейки объединены вдоль линий слов (страницы) и линий битов (секторы). Страницей называют пару слов (четные и нечетные биты), связанных общим истоком. Удаляется страница как единый элемент.

Процесс удаления заключается в снятии с плавающего затвора отрицательного заряда за счет эффекта туннелирования Фаулера - Нордхейма между управляющей и плавающей базами.

При программировании возникает обратная задача: необходимо сообщить плавающей базе отрицательный заряд. Для этого применяется эффект горячих электронов.