Элемент памяти Советский патент 1992 года по МПК G11C17/00 

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

Целью изобретения является увеличение эффективности записи информации и количества циклов перепрограммирования элемента памяти.

На чертеже показана структура элемента памяти.

Элемент памяти содержит полупроводниковую подложку 1 первого типа проводимости, две области 2, 3 второго типа проводимости, три диэлектрических слоя 4-6, сегнетоэлектричес- ккй слой 7, проводящий слой 8.

Предположим, элемент памяти имеет полупроводниковую подложку 1 р-типа, п-области 2,3 у поверхности которой являются истоком и стоком транзисторного элемента памяти; первый, второй, третий диэлектрические слои 4-6, сег- нетоэлектрический слой 7 и проводящий слой 8 образуют затвор транзисторного элемента памяти, причем первый диэлектрический слой 4 представляет собой сверхтонкий окисел кремния, второй диэлектрический слой 5 - нитрид кремния, третий диэлектрический слой 6 либо отсутствует, либо представляет собой сперхтсшкий слой окисла или оксинитрида кремния, полученного окислением части толщины второго диэлектрического слоя 5 (нитрида кремния)t проводящий слой 8 - алю- ч миний, или тугоплавкий металл, или полнкремний, или силицид тугоплавкого металла, или их комбинация,, является затвором транзисторного элемента памяти.

Элемент памяти работает следую- щим образом.Ю

Исходное пороговое напряжение тран- эистора памяти близко к нулю. Запись информации осуществляется подачей на затвор относительно подложки 1 импульса положительного напряжения та- J5 кой амплитуды, чтобы электрические поля в первом, втором диэлектрических слоях А, 5 и сегнетоэлектрнческом , слое 7 имели величины 9 - 10; 5 - 7 и 1,0-10 кВ/см соответственно. Ток JQ электронов через первый диэлектрический слой 4 преобладает над током электронов во втором, третьем диэлектрических слоях 5,6 и сегнетоэлектри™ ческом слое 7. Во втором дизлектричес 5 ком слое 5 и на грающах второго диэлектрического слоя 5 с третьим 6 и третьего 6 с сегнетоэлектрическим слоем 7. содержащих высокую плотность глубоких ловушечных центров, nponcxo-jQ дит накопление заряда электронов,, что Переводит транзистор памяти s непроводящее состояние с высоким пороговым напряжением.

Стирание заряда осуществляется при- ложением к затвору относительно пол ложки 1 отрицательного импульса напряжения. В слоях 4 - 7 затворной системы элемента памяти создаются электрические поля такого же порядка, как до при записи электронов, при этом электроны с ловугаечных центров удаляются, а инжектированные из подножки 1 дырки захватываются на ловушечные центры, что .позволяет перевести транзистор мяти в проводящее состояние с низким пороговым напряжением. Контроль логического состояния элемента памяти проводится контролем тока в канале транзистора при приложении между истоком CQ и стоком небольшого электрического напряжения. Сегнетоэлектрический слой 7 поляризуется при подаче импульса программирующего или стирающего напряже- ния таким образом, что усиливает . электрические поля в расположенных между ним и подложкой 1 диэлектрических слоях 4-6, вызывая увеличение инлекции носителей заряда из подложки 1. Наличие же границы раздела с сегнетоэлектрическим слоем 7 создает в ее области дополнительную высокую плотность ловушечных центров.

Эти два фактора позволяют за меньшие времена при одинаковых программирующих напряжениях накопить большие по величине информационные заряды по сравнению с обычным МНОП-элементом -Памяти. Наиболее эффективно сегнето- электрический слой 7 работает в низковольтных вариантах с малыми толщинами диэлектрических слоев 4-6. . В этих случаях сегнетоэлектрнческий слой 7 дополнительно выполняет роль слоя, блокирующего инжекцию как дырок, так и электронов со стороны электрода. Третий диэлектрический слой 6 может отсутствовать, что не изменит принципиальную возможность боты элемента памяти в целом, но в случае малой толщины второго диэлектрического слоя 5 (менее 20 нм) наличие третьего диэлектрического слоя 6 весьма желательно, так как он позволяет в этом случае повысить электрическую прочность диэлектрической системы и создать дополнительную концепт рацию глубоких ловушечных центров и, таким образом, способствует улучшению эффективности записи информационных зарядов и их хранению. Однако третий диэлектрический слой 6 не должен быть сколь угодно толстым, так как это приведет к увеличению программирующих напряжений и даже к потере работоспособности элемента памяг ти. Поэтому, чтобы способствовать улучшению эффективности записи и в то же время заметно не увеличивать программирующие напряжения, не следует использовать толщину третьего диэлектрического слоя 6, более чем в три раза превышающую толщину первого сверхтонкого диэлектрического слоя 4, обычно равную 2-3 нм, для реализации высокой эффективности программирования и высокой стойкости к циклам запись- стирание элементов памяти. Наличие сегиетоэлектрнческого слоя 7 в элементе памяти позволяет уменьшить деградацию запоминающей срелы, что приводит к увеличению количества циклов запись-стирание элемента памяти.

Дополнительным преимуществом предлагаемого элемента памяти является то обстоятельство, что блокировка шсхекции носителей заряда сегнетов

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к постоянным электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам, сохраняющим информацию при отключенном источнике питания. Целью изобретения является увеличение количества циклов перепрограммирования элемента памяти. Поставленная цель достигается тем, что элемент памяти содержит сегнето- электрнческий слой 7. Слой 7 поляризуется при подаче импульса программирующего или стирающего напряжения таким образом, что усиливает электрические поля в диэлектрических слоях 4-6, вызывая увеличение инжекции носителей заряда из подложки 1. Это позволяет накопить большие по величине заряды за меньшее время, а значит, уменьшить деградацию запоминающей среды при перепрограммировании. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. с «

Составитель С.Королев Редактор Т.Орловская Техред Л.Олийнык Корректор М.Шарошк

Заказ 4059

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. А/5

Подписное