Элемент памяти Советский патент 1992 года по МПК G11C17/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к постоянны; электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам сохраняющим информацию при отключенном источнике питания, и может быть использовано в блоках памяти вычислительных машин, в устройствах автоматики, ми сопроцессорах.

Целью изобретения является увеличение времени хранения информации в элементе памяти.

На фнг.1 представлена структура элемента памяти, разрезj на фиг.2 - то же с диэлектрическим слоем.

I .

Элемент памяти содержит полупроводниковую подложку 1, области 2, 3 СТОКЕ и истока, диэлектрические слои 4-7s проводящие слои 8, 9„ Элемент памяти может также содержать пятый диэлектрический слой 10,

Работа элемента памятн может бить рассмотрена на примере элемента тмягп, включающего полупроводниковую подложку 1 р-тнгта проводимости,, перпып диэлектрический слой 4 из сверхтонкого окисла кремния, второй диэлектрический слой 5 из нитрида кргмния, третий диэлектрический слой

6яя сверхтонкого слоя окисла кремния, четвертый диэлектрический слой

7из нитрида кремния, первый прово- дяций слой 8 из полукристаллического кремния, второй проводящий слой 9 из силицида молибдена, области 2, 3 второго типа приводимости явллются стоком и истоком транзистора элемента,

ПЛМЯ1И.

Исходное пороговое напряжение элемента памяти близко к нулю. Запись информации осуществляется подачей на электрод затвора (слой 8) относительно подложки 1 импульса положительного напряжения амплитудой, учитывающей трлтцины и диэлектрические проницаемости диэлектрических слоев 4-7, Для ОПИСАННОЙ конструкции элек- тпичсские поля в первом, третьем и втором, четвертом диэлектрических 4-7 составляют величины порядка Я-Ю и 5-6 МВ/см соответственно. Яля суммарной толщины нитридпых сло- еп 100-150 А программирующие напряжения составляют 8-12 В, Ток электронов через первый диэлектрический слой. 4 преобладает над током элект-- ронов во втором, третьем и четвертом диэлектрических слоях 5-7. Для выбранных программирующих напряжении голщшгы второго и четвертого диэлектрических слоев 5, 7 выбраны такими, чтобы положение третьего диэлектрического слоя 6, имеющего высокую плотность глубоких ловушечных центров и расположенного между вторым и четвертым диэлектрическими слоями 5, 7, совпадало с положением центроида захваченного заряда. Наличие же второго проводящего слоя 9 из тугоплавкого металла или его силицида снижает инжекцшо носителей заряда из электрода затвора, что уменьшает компенсацию зарядов противоположного знакаj инжектированных из подложки 1 и электрода затвора. Таким образом, в треть см диэлектрическом слое 6 и вблизи его границ происходит накопление преимущественно электронов, что переводит элемент памяти в непроводящее состояние с высоким пороговым

5

0

5

0

f

5

40

45

50

55

напряжении, величина которого существенно превышает величину порогового напряжения в случае высокой нн екцион ной способности электрода затвора, Энергетическое положение ловушек обеспечивает длительное хранение захваченного заряда, в том числе и при повышенных температурах.

Стирание заряда осуществляется приложением к слою 8 относительно подложки 1 отрицательного импульса напряжения. За счет пониженной диэлектрической проницаемости третьего диэлектрического слоя 6 электрическое поле в нем выше, чем в прилегающих нитридных слоях 5, 7, что позволяет легко удалить электроны, захваченные на глубокие ловушки. Преобладающая ипжекция дырок из подложки 1 позволяет накопить на глубоких ло- вущечных центрах положительный заряд, что переводит элемент памяти в проводящее состояние с низким пороговым напряжением, величина которого из-за отсутствия компенсации выше. Структура затвора наиболее эффективна для низковольтных МНОП-элементов памяти, когда толщина нитридных слоев 5, 7 менее 20 им. Центроиды зарядов, инжектированных из подложки 1 и элект- рода затвора, располагаются в таких структурах очень близко и компенси- руют друг друга. В предельном случае если инжекция и захват одинаковы и центроиды зарядов совпадают, то эффективный результирующий заряд будет равен нулю. Снижение инжекции со стороны электрода затвора позволяет су- щестенно увеличить межпороговую зону. Считывание проводят подачей между областями 2, 3 нижкого напряжения, при этом если элемент памяти имеет высокий логический порог, то его канал имеет высокое сопротивление, если низкий логический порог, то канал транзистора элемента памяти хорошо проводит ток.

В качестве материалов могут быть также использованы: для третьего диэлектрического слоя 6 - оксинитрид кремния, для второго проводящего слоя 9 - тугоплавкие металлы и их силициды. Для усиления блокировки инжекции дырок из электрода затвора в описанную структуру затвора может быть введен пятый диэлектрический

лой.10, например, из окисла кремния.

Толщина пятого диэлектрического слоя 10 составляет 1,5-3 толщины перйого диэлектрического слоя 4. / При уменьшении толщины (1,5 толщи-, ны первого диэлектричесокго слоя 4) пятый диэлектрический слой 10 становится туннельно прозрачным и rte обеспечивает блокировки дырок. Пр евыше- ние толщины (3 толщин первого диэлектрического слоя 4) приводит к за- метному увеличению программирующих напряжений.

Формула изобретения

/

1. Элемент памяти, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, области стока и истока второго типа проводимости,, расположенные в приповерхностном слое полупроводниковой подложки, первый диэлектрический слой расположенный на поверхности полупроводниковой подложки между областями стока и истока с перекрытием их краев, второй,.третий и четвертый

диэлектрические слон, последователь--, но расположенные на первом диэлектрическом слое, первый проводящий . слой, выполненный из поликремния, причем первый и третий дн пектричес кие слои являются туннельно-тонкн- ми с диэлектрической1проницаемостью меньшей, чем диэлектрическая проницаемость второго и четвертого диэлектрических слоев, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени хранения информации в элементе памяти, он содержит яторой s провидящий слой, выполненный из тугоплавкого металла или силицида тугоплавкого металла, расположенный на четвертом диэлектрическом слое, первый проводящий слой расположен на втором проводящем слое.

0

2. Элемент памяти по п.1, от- ли чающийся тем, что содержит пятый диэлектрический слой, pdc- положениый между четвертым диэлектрическим слоем и вторым проводящим слоем, толщина пятого диэлектрического слоя в 1,5-3 раза больше толщины первого диэлектрического слоя.

Изобретение относится к вычис лительной технике, в частности к постоянным электрическим перепрог- раммируемым запоминающим устройствам, сохраняющим информацию при отключенном источнике питания, и мо- жет быть использовано в блоках памя- ти вычислительных машин, в устройствах автоматики, микропроцессорах. Цель изобретения увеличение времени храпения информации в элементе памятп. Дапь достигается тем, что мент памяти дополнительно содержит второй проводящий слой 9 из тугоплавкого металла или силицида тугоплавкого металла, расположенный между четвертым диэлектрически слоек 7 и первым проводящим слоем 8. Элемент памяти содержит также пятый диэлектрический слой 10, расположенный между четвертым диэлектрическим СЛОРМ 7 и вторым проводящим слоем 9, Нали- чие слоя 9 снижает инжекцию носителей заряди из слоя 8, что уменьшает компенсацию зарядов противоположного знака, инжектированных из подложки 1 и слоя 6. Б результате в третьем Q диэлектрическом слое 6 и вблизи его границ происходит накопление преимущественно электронов, Энергетическое положение лозуыек обеспечивает длительное хранение захваченного заряда. Слой 10 усиливает блокировку инжекции дырок из слоя 8 в слой 7 2 ил 1 з.п. № tTfieS.

////// ///// /7

С / / // // /7 / /7

У

Фиё.1

б

5- 2

/./././/// /SSTTTi

У/////

У JiY f / / / / / / / /

-j-y-jvy V V

f-Ј / f SSf / / / S /--{:.Я

.Л

1C

лЖ

7

/.

Ve.2

/

В

5

V

/ S /--{:.Я

Л

,J

1C i i . i

лЖ