Способ стирания информации в элементе памяти Советский патент 1983 года по МПК G11C11/40 

Г . Изобретение относится к вычисли- тельной технике и Аоает быть использовано в запоминающих и логических устройствах на основе МНОП - элементов памяти. Известен способ управления элементом памяти на основе диэлектриков с захватом заряда, использующий разнополярные импульсы напряжения для записи и стирания заряда в приборе D. Однако его реализация в запоминающих устройствах (ЗУ) имеет ряд н достатков: отсутствует режим избиратель ного стирания, необходимо изолиро вать накопитель ЗУ от схем управления время хранения информации не превышает 1-3 лет. Наиболее близким по технической сущности является способ управления элементом памяти на основе диэлектриков с захватом заряда, заключающийся в том, что стирание накопленного заряда производят импульсом напряжения той полярности, что и запись, но меньшей амплитуды (монополярный способ управления). Недостатком монополярного способа, управления является сильная (экспо- ненциальная) зависимость времени стирания заряда, что делает его очень чувствительным к разбросу амплитуды импульса стирания и толщины диэлектс рика. Существенная зависимость времени стирания заряда от амплитуды импульса стирания обусловлена экспоненциальной полевой зависимостьютока через диэлектрик, за cker которого при стирании и происходит рассасывание заряда, накопленного при записи. Например, ток через нитрид кремния в диапазоне программирующих напряжений описывается выражением ПулаФренкеля (Ыги) .Поэтому уменьшение амплитуды импульса стирания от номинального Uj, равного, например, +178, (в пределах типичного технического требования к его стабильности tlO Уц) или увеличение толщины запоминающего диэлектрика на ту же величину от ее номинального значения приводят к увеличению времени стирания в 6-10 раз. Выбирать .же номиналь ное значение времени отирания t исходя из наихудших по времени стирания приборов, нецелесообразно, так как это резко ухудшит быстродействие стирания подавляющего числа элементо памяти с параметрами, близкими к номинальному. Таким образом, стирание заряда импульсом напряжения постоянной амплитуды ведет либо к неполному стиранию (или к отсутствию эффекта стирания) приотклонении параметров элемента памяти и амплитуды импульса стирания от номинальных значений, либо к существенному снижению быстродействия по перезаписи у большинст ва ячеек памяти с номинальными харак теристиками. Цель изобретения - повышение быстродействия стирания элементов памяти на основе структуры проводник - многослойный диэлектрик с захватом заряда - полупроводник. Поставленная цель достигается тем что согласно способу стирания информации в элементе памяти на основе ди электрика с захватом заряда, основанный на подаче на полевой электрод импульса напряжения той же полярности, что и при записи информации амплитуду импульса стирания уменьшают во времени. В частности, уменьшение амплитуды импульса стирания может происходить во времени по логарифмическому закону 1 j U(t) (J, где Ug - начальное значение амплитуды импульса стирания, t - время стирания при и UQ, k -d&jt /dU - наклон зависимости времени стирания t. В координатах Egt от U. На фиг. 1 изображена зависимость порогового напряжения элемента памяти от длительности импульса стирания; на фиг, 2 - зависимость порогового напряжения элемента памяти от длитель ности импульса стирания, поясняющая определение времени стирания на фиг. 3 - зависимость времени стирания от напряжения; на фиг. k кривые изменения порогового напряжения U во времени при стирании импульсом напряжения с логарифмически уменьшающейся амплитудой 1 и импулЬсом постоянной амплитуды 2. Стирание заряда в элементах памяти на основе диэлектриков с захватом заряда осуществляется следующим образом. На прибор подают импульс напряжения, амплитуду, которого уменьшают от ее некоторого максимального значения в начальный момент времени до некоторого минимального значения VTiin Импульс стирания такой формы произведет за данное время большее уменьшение порогового напряжения элемента памяти U-, чем импульс стирания с фиксированной амплитудой в диапазоне от до . Действительно, если амплитуда прямоугольного импульса стирания достаточно велика, т.е. примерно равна то такой импульс приведет к сравнительно быстрому уменьшению порогового напря хения от его исходного значения U. (О) до некоторого значения U-(Ufy,c(x) , определяемого амплитудой импульса стирания UVYICIV, но величина этого уменьшения Д U-(0) - Uj мала (по сравнению с JJ-p при меньших U) и не изменяется при дальнейшем увеличении времени стирания (фиг. 1,.кривая .с и и ) . Наличие же в предлагаемой форме импульса стирания составляющих, с амплитудой и Ujy,(,,y обеспечивает больший сдвиг порогового напряжения ULL, чем при и Uyyifvjx. (фиг. 1 кривые с и, и,...). Напротив, если амплитуда прямо- угольного импульса стирания сравни- . тельно мала, т.е. U , то вплоть до определенного времени вооб1че не произойдет изменения порогового напряжения прибора. Например, при VYiin 5 ° время составляет - 30с. В случае же использования импульса стирания с уменьшающейся амплитудой сдвиг Ли. получают за счет наличия в импульсе высоковольтной составляющей с амплитудой U Uj cixМаксимальный эффект при использовании импульса стирания с уменьшающейся во времени амплитудой достигается в том случае, если амплитуду импульса стирания уменьшать во времени по логарифмическому закону в соответствии с выражением (1). При такой форме импульса стирания каждому мгновенному значению амплитуды ставится в соответствии минимальное время, необходимое для получения ма симального при данной амплитуде сдви га порогового напряжения Л1Ь. Изменение порогового напряжения элемента памяти при этом описывается пунктирной линией (фиг. 1). В этом случае величина йИ в любой момент времени является максимально возможной, т.е. процесс стирания происходит с максимальной для режима монополярного управления скоростью, что и обеспечивает повышение быстродействия стирания элемента памяти. Получение импульса с уменьшащейся во времени амплитудой легко достигается стандартными техническими средствами, в частности импульс напряжения произвольной формы может быть получен с выхода цифроаналогозего преобразователя, вход которого подключен к управляющей ЭВМ. Может быть также использована ступенчатая аппроксимация импульра предлагаемой формы. Использование данного способа сти рания информации в элементе памяти обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение быстроLir10

Фиг. / действия стирания в раз и повышение надек ности стирания за счет получения максимально возможного сдвига порогового напряжения элемента памяти при любой фиксированной длительности импульса стирания. Формула изобретения Способ стирания информации в элементе памяти на основе диэлектрика с захватом заряда основанный на подаче на полевой электрод импульса напряжения той же п(рлярности что и при записи информации, ( и и с Я тем, 4TOJ с целью повышения быстрюдействия стирания информации, амплитуду импульса стирания уменьшают во време);4И от максимального значения, например, по логарифмическому закону. Источники информации, принятые во внимание при экспертизу 1.Э. а Chag IEEE V 6, №, 1977, с. 1039-1059. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке ff 2857997/18-2, кл. G 11 С 11 АО, 1979 (прототип). t

Ur.B 5

2

1

W

It.

L

10

fO 9иг.2

19 № 10

M a и

гч и,ь ЛхгЗ

Ч

область ozutfecfcux //XXX cocmositmi «О

iO 1((f 1

A

iO

iO

%г. 4