Способ записи оптической информации в двухзатворной МДП- @ - @ -структуре с диэлектриком с захватом заряда Советский патент 1985 года по МПК G11C11/42 

Фиг.Ч Изобретение относится к вычислительной технике, структуре с захватом заряда, в частности к способам накопления и хранения информации. Целью изобретения является повышение быстродействия и оптической чувствительности способа; На фиг. 1 представлена ячейка памяти, разрез на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ.. Пусть подзатворный слой полупроводника выполнен из полупроводника ti-типа. Это соответствует отрицател ной полярности напряжения на первом затворе и положительной полярности на втором. В момент времени tj к первому затвору приложено напряжение V , причем JVJ JVJ где V. - напряжени поляризации диэлектрика, к второму затвору приложено напряжение V . ммн 2 Ч Спустя время максвелловской релаксации в полупроводнике Cv Ю) под первым затвором образу ется область неравновесного обеднен причем вытесненные из нее основные носители собираются, под -вторым затв ром. Выполнение первого условия означает, что при этом потенциал приповерхностной области Bbmie, чем потен циал подложки, Тое.р-Г1-перекод заперт, причем величина обратного сме щения р-Г1-перехода составляет Напряженность электрического пол в диэлектрике под затворами определяется только зарядами, содержащими ся в области пространственного заря под первым затвором, что при исполь зовании приповерхностной области по лупроводника с уровнем легирования, меньшим чем см, соответству полю в диэлектрике . Это меньше, чем пороговое значение, не.обходимое для инжекции заряда в диэлектрик, которое составляет Ю В/см. В результате воздействия света на ячейку памяти происходит генерация электрон-дырочных пар. Неосновные носители собираются под первым затвором, увеличивая поле в диэлектрике, основные - под вторым. Это приводит к понижению потенциала приповерхностной п-области относимте льно подложки. В момент времени t. напряжение на р-п-переходе 4// 0 Дальнейшее освещение приводит к том что напряжение на р-п переходе становится положительным, т.е. происходит инжекция неосновных носителей (дырок), которые собираются под первым затвором и увеличивают поле в диэлектрике и напряжение на нем .V.(интервал времени t.-t ). Процесс накопления дырок прекращается, когда состояние полупроводника под первым затвором становится равновесным (точка tj). При этом напряжение на диэлектрике превышает напряжение поляризации V, т.е. происходит инжекция заряда в диэлектрик, где он может длительное время сохраняться. Повышение быстродер ствия работы ячейки памяти и ее чувствительности к свету достигается тем, что поле в диэлектрике создается не только фотоносителями, но и носителями, инжектированными из р-п-перехода, причем это повьпиение увеличивается с увеличением степени легирования подложки N, времени жизни неосновных носителей в приповерхностном слое полупроводника f, отношения площади первого затвора к площади второго А, и с уменьшением степени легирования приповерхностной области полупроводника N, толщины этой . области W,отклонения амплитуды напряжения на втором затворе от Конкретно способ может быть применен для записи оптической информации в ячейке памяти на основе структуры металл-нитрид кремния окисел кремния - полупроводник с р-п-переходом.-Работа ячейки промоделирована на ЭВМ: 10 Ф/см, А 5, d 600 А, g-g Ei 6,62.. N N , t- 10 с, W 5 мкм. При расчете использовано значение токовой фоточувствительности .5 0,25 А/Вт. Кроме того, Vg превьш1ает на 1 В. Для данной ячейки памяти необходимо выбрать V -30 В, V2. 7-7 В. В таблице приведены результаты расчета быстродействия структуры (Т) при засветке светом с постоянной мощностью Р в сравнении со случаем, когда нет инжекции неосновных носителей из р-п-перехода (время переключения составляет в этом случае величину Tj). По заданной мощности света выигрьш в чувствительности к свету равен ., .

Т (есть инжекцнл) 1,57-1 б 1,59-10- 1,64-10 Т (нет инжекции) 3,09-10 3,09-10 3,09 «10 ,1 19,48 1.8,8

По сравнению со способом, при котором нет инжекции, как показывает моделирование на ЭВМ, достигается увеличение чувствительности к свету в 18-20 раз.

СПОСОБ ЗАПИСИ ОПТИРЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ДВУХЗАТВОРНОП МДП-р-П-СТГУКТУРЕ С ДИЭЛЕКТРИКОМ С ЗАХВАТОМ ЗАРЯДА, заключающийся в подаче на затворы МДП-структуры напряжения и одновременном освещении МДП-структуры светом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и оптической чувствительности способа, на-первьй затвор подают напряжение с полярностью, совпадающей со знаком заряда основных носителей в затворном слое полупроводника, и амплитудой, превышающей напряжение поляризации диэлектрика, одновременно на второй затвор подают ВСЕСОЮЗНАЯ 13 .NrfiOТЕХй -О:/ ЕМ5ДН61Е/-4 напряжение с полярностью, противоположной знаку основных носителей в подзатворном слое полупроводника, и амплитудой, меньшей амплитуды напряжения на первом затворе и большей напряжения определяемого выражением VMHH 1 | c EgCVM Е « Л - отношение плошади где (Л первого затвора к площади второго затвора; d толщина диэлектрика МД П-с т р УК ту ры , s Е - диэлектрические проницаемости полупроводника и диэлектрика; Ч1 Я- - заряд электрика-, О ел N - степень легирования подзатворного слоя о полупроводникаi V - амплитуда напряжения ;О на первом затворе.