Способ записи информации в запоминающий элемент мноп-типа Советский патент 1979 года по МПК G11C11/34 G11C7/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при изготовлении запоминающих устройств на основе транзистора с двухслойным диэлектриком, в частности на основе МНОП-транзистора.

Известен способ записи информации в запоминающий элемент МНОП-типа, заключающийся в воздействии на затвор прибора Бнещними импульсами напряжения 1, 2. При этом в подзатворном диэлектрике накапливается заряд, который изменяет пороговое напряжение включения прибора и тем самым отображает записанную информацию. Заряд локализуется на ловущках в запрещенной зоне диэлектрика, которые характеризуются определенным энергетическим и пространственным распределением. После окончания процесса записи информации (программирования) накопленный заряд начинает стекать с ловущек и разрущаться за счет ряда электрофизических механизмов переноса заряда. При этом записанная в приборе информация теряется тем быстрее, че.м выще те.мп стекания заряда; соответственно сокращается время хранения информации и возрастает вероятность отказа запоминающего устройства. Темп стекания заряда су2

щественно возрастает при повышении температуры окружающей среды.

Известен способ записи информации, увеличивающий время хранения информации за счет выбора режимов синтеза слоя нитрида кремния 3. Этот способ неэффективен из-за практической невоспроизводпмости энергетического спектра ловушек в пленке нитрида кремния в реальных условиях производства полупроводниковых приборов.

Целью изобретения является повышение надежности записи и увеличение времени хранения информации.

Указанная цель достииются тем, что предварительно нагревают запоминающий элемент до температуры от 120 до и подают электрический импульс на диэлектрик запоминающего элемента .МНОП-типа.

На чертеже показаны кривые, характеризующие темп стекания заряда по известному способу программирования и но предлагаемому.

0 Физический механизм увеличения времени хранения информации состоит в тep п1чecкой стимуляции перераспределения носителей заряда в процессе их накоиления между энергетическими мелкими ловушками границы Д1 - Да (в МНОП-транзисторах энергетическая глубина ловушек вблизи границы окисел-нитрид кремния составляет 0,8- 0,9 энв) и более глубокими ловушками в объеме диэлектрика Д1 (энергетическая глубина этих ловушек в пленке нитрида кремния характеризуется спектром уровней вблизи 1,2 энв, 1,7 энв, 1,9 энв). При совместном действии электрического поля, вызывающего инжекцию носителей в диэлектрике Д1, и термического воздействия, способствующего энергетическому перераспределению инжектированных носителей в диэлектрике Д|, основная часть накопленного заряда локализуется на глубоких ловушках. Эффективность такого перераспределения низка и основная часть накопленного заряда (особенно при относительно толстом диэлектрике Дг для МНОП-транзисторов, если толщина Дг равна 18-22 А) локализуется на мелких ловушках.

Время разряда при высоких температурах экспоненциально зависит от энергетической глубины заряженных ловушек

т то ехр (ф/КТ), где Ф - энергетическая глубина ловун1ки;

То - постоянная величина;

Т - температура;

К - постоянная Больцмана.

Из уравнения следует, что увеличение глубины Ф в силу сильной экспоне1щиальной зависимости увеличивает время разряда при прочих равных условиях и улучшает характеристики прибора в режиме хранения информации. Сравнивая кривые, характеризуюц 1,ие темп стекания заряда в МНОП-транзисторе при повышенной температуре окружаюц-1ей среды (170°С) в известном способе программирования только и.мпульсами напряжения (кривая 1) и в данном способе при одновременном действии электрических импульсов с а.мплитудой 40 В, длительностью 10 си температуры 170°С (кривая 2J можно видеть, что те.мп стекания заряда (изменения порогового напряжения включения транзистора) разный.

Например, если критерием отказа прибора в режиме хранения информации считать уровень порогового напряжения включения ниже -10,5 В, то разница во времени хранения информации для двух сравниваемых способов программирования составляет 100 раз.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить время хранения информации в программируемых запоминаюпхих устройствах. Эффективность применения способа возрастает при увеличении температуры. Однако повышение температуры выше 200°С нецелесообразно, так как абсолютная величина начальной межпороговой зоны значительно уменьшается, что ухудшает условия работы прибора в режиме считывания информации. Снижение температуры до 120°С уменьшает эффективность применения способа, поэтому оптимальный температурный диапазон его реализации 120-200°С. Можно рекомендовать температуру около 170°С, которая обеспечивает достаточную величину начальной межпороговой зоны и минимальную скорость стекания заряда, отображающего записанную информацию.

Формула изобретения

Способ записи информации в запоминающий элемент МНОП-типа, основанный на подаче электрического импульса па диэлектрик запоминающего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности записи и увеличении времени хранения информации, предварительно нагревают запоминающий элемент до температуры от 120 до 200°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.«Электроника, пер. с англ., 1975, № И).

2.«Электроника, пер. с англ., 1976, .4 10.

3.«Solid State Electronics. 1976, К°. 19, p. 221.

о f 10

(Iff JO ю t°c