Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства Советский патент 1992 года по МПК G11C11/40 

Изобретение относится к вычислительной технике и может бьгть использовано при изготовлении запоминающих устройств- на основе транзисторов МДП в частности, МНОП-типа (металл - нитрид кремния двуокись кремния - кремний).

В настоящее время для энергонезависимого электрически черепрограммируемого постоянного запоминающего устройства используется элемент, содержащий полупроводниковую подложку f

р-типа проводимости, в которой расположены области п-типа проводимости. На полупроводниковой подложке с частичным перекрытием областей п-типа проводимости расположен первый диэлектрический слой, между смежными областями п-типа проводимости расположен второй диэлектрический слой, а на нем - третий диэлектрический слой. Обаэтих слоя являются затворным диэлектриком, причем толщина третьего слоя, по крайней мере

в 10-12 раз больше толцинь второго слоя, тогщииа которого такова,, что не препятствует туннелировзнио электронов и дарок из полупроводникозой, полло-жки в третий спой программироэании злемемтов памяти. на второго слоя 10-130 А, Нп области , первого и третьего диз,пект1,)имеских слоев рпспопожен cтвepтый слой, зыполнякхций роль проводпцей разводки, кото р п л ;io 3 р. о л я е т по д а вать необходимые потенциоль- i-in область п-типа проподимости и датрор -,;й диэлектрик,

Однако созАаН -1ое на основе элементов паг- яти гх;пп()грамимруемос постоянное яппом.И-шю ч- у -; т рой с т DO (РПЗУ) имеет ряд недост 1ткоз; MaJx.o бьютродейстпие П1)И ичитывгО-гим, неста -|дарм ;ыс г;мтаимл, И-Р.стандартную конфигурацию выводов, сг раничения по кол1-1честву цккюи сиц-тыва;- ия

Наиболее тех;и-п ескиь рсuie.Hi.:M к дан1- Ог4у ягллетсл элемеггг памяти, содержг и1,ий полу ;1розодник( подложку nria прово/т-Ьмостм, в п; -и-поверхностной CJioe которой рлспог с йены три области л-гипа провод |;лг;с v-i На по в е рхно с т и f юлу п Р о во д) i i ко з о г; подпо|1{ки росположсны нэрвыП и . диэлектрические с;;ои с частмч -П; |.-; перекрытие ерБой и т ютьей objoC iC:; п-типа проа:)димо:: ги, трепий /u-- ;;ci T

рИЧССКИЙ CJOЙ ПаСПОЛГ 1Кй:-1 HCHiliy и второй обласгжли п-типл rsriieo

ДИМОСТИ и выполнен i-Sa. ДВУОК;,. ifi;ebvния тещиной 300-2()i,) А, лослс;-; ;;з--:теЛьно pasMenieniibie иетвертый и пп-ый диэлектрические с/юн oacnoJ o- ei-M:: :мз;-л -ду второй и третьей областяг-М |:-ти проводимости, причем четве|:тый ::пой выполнен из двуокиси кремния, ; цутый - из нигр1 да и ремния, тсг чии;- :оторого в ID-12 раз .inei -J. ,:- четвертого диэлектрического споя, и проводящий слой.

Недостатками элемента памят -; «в-. ляются низкая надежность, .;о:лй процент выхода годных изделий..

Целью изобретения является гюзы шение надежности элемента памят-; за счет уменьшения количества г.роЬоен при программировании

Цель достигается тем. что элемент памяти для постоянного запогшнающего устройства5 содер ащий no.r:yipo водниковую подло)ку прозоли/vlO ,,. :з Приповерхностном слое кото )ой .(е( три области л-типа проподим.ости S на поверх1-ости полу11 j.io - о iV-- и ко в о и гю /;Л(;||:к и fja с положены периь й и пторой Д 13 1ектг1имеские cлo с i.iCiiчным перекрытием первой и Tpeibcx обл.-стей п-типа проводимости, третий диэлектпический слой расiiojfjxen ме)(ду первой и второй областями п-типа и выполнен из двуокиси кпсмп: - тол п г-чой ЗГ10-12ПО Л.последо i3.rri: -;мо ;:.нчсп-:;; .о четворть Й и пя ;й /иэлек гр 1- еские стюи расположены .:.;у / горой и -.ре1Ч;ей областями ;-i r;i 1 ripono/u-ii. Г11)ичем четвер М.Ч-; :.г;:1Й зьиюлчо : из /;в 0киси кремIn;.. ;; .: - ;з нгчт да кремния, TiijijMrfa K ;iiOijOio .. U-IZ раз превычает ол,иииу -treef Toro диэлектри

.ОГО СМОЯ. и |рО ЮДЯЦИЙ слой, СО

Л о/К1г( остой диэлектрический слой, :; сГь й располо)че на пятом диэяектри; :, , с;;х)Г , i ;); ем толщина bjecToro /,/-/: 1 ;:чоК.ОГО с/юя г 2-5 раз пре.::.;;i:i :(::i лиу пягчлт; диэле1 трическо : (,, а рпвчозесная 1со1-1центрация ., i. ,.(.еси нл:;-е J -iCM п про; r;::;.--i i Г)С . П;)|1 10/1Я ИЙ слой раЗМв

iiOii .1;е:)Хосн ; л11Г)лектрИ15еских :i:;i:. :i 11:};г/г1ро )о,;н -И:оной гк;дложки,

5i.i пр 1ведст структупа эле - Ti - ,., i ф1-л . li - график на; ;;. ,.ЛС| тн-:ли: Го ;;аряла.

;iici: ;v ;с:;сто п i:3 полупро.; v JBOI1 г-о/;локк;-: ; р-типа проводи. , ,- Г:--,; г;рх-юстмО1-| с.;юе кото- гой ; :-:СГ1о;Ю( три области 2,3 и 1 -i-inr- npoiCлПосп-:, -la полупровод4i e:i;; -i иоллокке росполэжен диэлектрИ ч :к:й слой J с чястичн ;м перекрыти :: г:-Ол-Кгей 2 и i. (ду областями 2 3 3 1 расположены затворные ди i.M ;-iTviK -i. Затворный диэлектрик меж ;: л i-i 3 состоит из одьюго Л;)я Г:, -r:;v ; y oojiaCTFii-Ut 3 ii t затворл;й /лЭг::::мгЛ ик состо.:т из трех слоев, ,гГ СГ;ХЛО;е;:н-):: г-;сследовательно , 8, :,; :; -згото; ленн - Х, например, из дву(.MCi-i (. ШГгридз кремния, двуг. :) сооггпетственно, причем roj.M, )Я и, по край1-:ей мере, в iH-IZ болы.110 TOfsjiv-jKbi слоя 7, а ToriiiiMHa с/юя 7 такова, что не преплтС|-пУ :т гугнетп-чзоаанию рырок из полуп1;(-|л:)дникопой подпо Л и 1 в слой 8 при прогрпм-И л) зле - енрп памяти Толrii-jHii слоя Ь в раз больше тощи 7-. Тогггнма с;юя 7 1П-30 А. ; Тояцина слоя 9 в 3- раза больше то щины слоя 7. На областях 2,3,, слоев 5 и затворных диэлектриках 6 и 9 расположен слой 10 из легированного поли криеталлического кремния, выполняющий роль проводящей разводки, котор позволяет подавать необходимые поте циалы на области 2,3, и затворные диэлектрики. Слой 9 выбран таким, чтобы коэффициент сегрегации примеси, т.е. отношение равновесной концентрации в проводящем слое к равно весной концентрации в диэлектрическом слое, был больше 1, т.е., в соответствии с физическим смыслом к эффициента сегрегации, в равновесно состоянии концентрация легирующей примеси в слое 10 больше, чем в слое 9. При записи информации на затворный диэлектрик, состоящий из слоев 7 и 9, подается напряжение. Это приводит к инжекции заряда из полупрово никовой подложки через слой 7 в слой 8. В зависимости от знака накопленного в слое 8 заряда канал между областями 3 и будет или не будет существовать. Аналогично осуи1ествляют стирание подают на тот же затворный диэлектрик напряжение, полярность которого противоположна полярности при записи при этом в слое 8 накапливается заря противоположного знака относительно заряда, накопленного при записи. При считывании информации на слой 6 подается напряжение величины и полярности, достаточной для создания между областями 2 и 3 инверсионного канала. Теперь при наличии канала между областями 3 и , который создается зарядом, накопленным в слое 8 при прилон ений напряжения между областями 2 и , можно зафиксировать протекание тока, а при отсутствии канала мекду областями 3 и t - отсут ствие тока. В предлагаемой конструкции при легировании слоя 10 вследствие коэффициента сегрегации легирующей при меси между слоями 9 и 10 больше 1 и более низкой равновесной концентрации легирующей примеси, чем в проводящем слое, легирую1,ая примесь не /47 будет проникать в слой 8 и понижать потенциальный барьер для дырок на границе раздела затворный диэлектрик проводящий слой, эффективный накопленный заряд будет больше. Введение дополнительного слоя повышает величину эффективного заряда в 1,5-2 раза. Это достигается в результате отсутствия накопления дырок из слоя 10. Устранение подлегмрования затворного диэлектрика уменьшает при программировании токи через него, практически исключается возможность пробоя элемента памяти. Введение дополнительного слоя увеличивает количество годных изделий за счет уменьшения процента пробитых элементов памяти в 2-3 раза. Выбор ТОП.ЦИНЫ дополнительного слоя обусловлен следующим: при меньшем соотношении толщина дополнительного слоя не сможет препятствовать диффузии легирующей, примеси. Это приведет к возрастанию токов через элемент .памяти при программировании и соответственно к увеличению вероятности пробоя. Расчеты показывают, что толсчина дополнительного слоя, выполненного, например, из двуокиси кремния должна быть больше более чем в 2 раза толи1ины слоя, примыкающе го к подложке, Большее соотношение, т.е. увеличение ТОЛ1ЦИНЫ дополнительного слоя, приведет к росту падения напряжения на последнем, снижению электрического поля при программировании в слоях 7, 8, уменьшит накопление заряда в рабочей области напряжений (фиг.2,. кривая в). Если концентрация легирующей примеси равна или больше концентрации ее в проводящем слое, то в слое 8 накапливается легирую1цая примесь, понижается потенциальный барьер и увеличивается ток через элемент памяти, что приводит к снижению электрической прочности. Использование предлагаемой конструкции для микросхем типа 558РР2 позолило увеличить надежность програмирования (эффективная величина записанного зарядя возросла в 2-3 раза) и уменьшить количество пробитых заторов,

ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИН/УОЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий полупроводниковую подложку проводимости, в приповерхностном слое которой расположены три области л-типа проводимости, на поЕзерхности полупроводниковой подложки расположены первый и второй диэлектрические слои с мастичным перекрытием первой и третьей областей проводимости, третий диэлектрический слой расположен между первой и второй областями п-типа и выполнен из двуокиси кремния толщиной 300-i 200 А.последовательно размещенные четвертый и пятый диэлектрические слои расположены между второй и третьей областями п-типа проводимости, причем четвертый слой выполнен из двуокиси кремния, а пятый из нитрида кремния, толЕ1ина которо го в 10-12 раз превышает тол1(ину четвертого диэлектрического слоя, и проводящий слой, о т л и ча ю и и с я тем, что, с целью повышения надежности элемента памяти, он содержит шестой диэлектрический слой, который расположен на пятом диэлектрическом слое, причем толщина шестого диэлектрического слоя в 25 раз превышает толщину пятого ди- электрического слоя, а равновесная концентрация легирующей примеси ниже, чем в проводящем слое, проводящий слой размещен на поверхностях диэлектрических слоев и полупроводниковой подложки.

5 Ю 15 20 25 30 Ч

%й.2