Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства

Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ М ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИИА1111 :ГО УСТРОЙСТВА, содержащий полупроводникову э подложку, на. которой размещен первый диэлектрическ 1й слой 5 выполненный из двуокиси кремния толщиной; А, вторюй диэлектрический слой из нитрида кремния , разманенный на первом диэлектрическом слое, третий диэлектрический слой из двуокиси кремния толщиной. 10-30 А, и проводящий слой, отличающий ся тем, что, с целью увеличения времени э ранения информации в элементе памяти, элемент .памяти содержит четвертый диэлектрический слой из нитрида кремния, расположенный на третьем диэлектрическом слое, а проводящий слой размещен на четвертом диэлектрическом слое, причем толциИы второго и четвертого слоев равны и в 2 - 5 раз превышают толщину первого диэлектрического слоя.

($$)$ G 1 l С 1 7/00

ГОСУДАРСТНВ+ ЦЙ ИОМИтСт

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0ТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3472610Л4 (22) -) 1 07 Я2 (6) 15.07„92, Бюл. Н 26 (72) С. и „Камбалин, В. А. Гриценко и Н. A. Романов (3) 681,327.,6 (088.8) (,Е ) (;7) ДЯГТ Ц)Т ПДИЯТИ ДДЯ ПОГТОЯННОГО АПОИИНМН ЕГО УСТРОИСТР>А, содержащий полупроводниковую подложку, на. которой размецен первый диэлектрический слой, выполненный из двуокиси кремния толщиной, 40-100 3, второй диэлектрический слой из нитрида кремния, размещенный на первом диэлектриИзобретение относится к вычислительной технике. Оно может быть ис" поль::oâàíî в электрически репрограммируемых постоянных запоминающих устройствах, сохраняющих инФормацию при отключении источника питания, нашедших широкое применение в блоках памяти вычислительных машин, B уст" ройствах автоматики, в микропроцессорах.

Известны элементы памяти для постоянного запоминающего устройства.

Один из известных элементов памяти содержит полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в приповерхностном слое которой расположены диФФузионные области второго типа проводимости, образующие сток и исток, на котором разме,ен первый диэлектрический слой, выголненный, например, из окисла кремния толщиной 40-200 Fi. На первом диэлектричес2 ческом слое, третий диэлектрический слой из двуокиси кремния толщиной.

10-30 А, и пров6дящий слой, о т л ич а ю ц и и с я тем, что, с целью увеличения времени хранения информа- ции в элементе памяти, элемент памяти содержит четвертый диэлектричес" кий слой из нитрида кремния, расположенный на третьем диэлектрическом слое, а проводящий слой размецен на четвертом диэлектрическом слое, причем тощины второго и четвертого слоев равны и в 2 - 5 раз превышают толщину первого диэлектрического слоя. ком слое размещен второй диэлектричес- кий слой, выполненный, например, из нитрида кремния толщиной 200-500 3, и металлический слой.

Недостатком такого элемента па-, а мяти является низкая надежность и. () быстродействие при стирании информации, так как при получении достаточно большого времени хранения инФор- р мации за счет увеличения энергии ловушек проводимость нитрида кремния может оказаться так мала, что прак- «О тически невозможно провести стирание заряда.

Это является серьезным препят- ъ ствием для использования в современHblx запоминающих устройствах. !<роме того, при непрерывном считывании информации из-за большого поля считывания (которое, в частности, обусловлено приложенным к затвору счичъ вающим напряжением) время непрерывного считывания также .удается получить 30-100 ч. Невелика также и стойкость к переключениям у данного элемента памяти. Поскольку заряд элект- ронов по иере циклирования (запись стирание) протекает по одной зоне двуокиси кремния и нитрида кремния, то происходит неравновесная заселенность глубоких центров в нитриде крем ния, которая приводит к необратимому возрастанию порогового напряжения и ухудшению функциональных свойств элемента памяти.

Наиболее близким техн!лческил1 решением к изобретению является элене!4т памР!ти котОрыи содержит Г!Олу, проводниковую подложку., первый диэлектрический слой из двуокиси кремо ния тол!!и!40Й 40 100 Р., второй ди электрический слой из нитрида кремния толщиной 200-500 А, третий диэлек гр!лческий слой из двуокиси кремния толщиной 10-30 7i и проводящий слой, третий диэлектрический слой рас! ;поже!4 мелнду проводящим слоем и вторым диэлектрическим слоем.

Работает элемент памяти следующим образом, Заг!!лсь осуществляется, подачей на проводящий электрод положительного напря!нения такой величины., что гюля во втором диэлектрическом слое и первом диэлектрическом слое составляют 5-8 ПВ/сл! и 10-16 Гй/сл< соответственно, Пр!! этом ток через первый диэлектрический слой много ме!4ьшс тока через второй и третий диэлектрические слои. Преобладающим является тОк инжекции pbtp0K из Ilpoводящего слоя через третий диэлектрический слой во второй диэлектрический слой. Инжектированные дырки захватываются ловушками нитрида кремния, по всему слою 3, в том числе и около границы раздела первого и второго диэлектрических слоев злемен,а памяти, где накапливается положительный заряд.

Стирание осуществляется при пода. че на проводящий слой положительного напряжения такой величины, что поля во втором и первом диэлектрическом полях в 1,5-2,5 раза меньше, чем при записи. При этом преобладающим является ток инжекции электронов из полупроводниковой подложки через первый диэлектрический слой во второй диэлектрический слой. Электроны частично рекомбинируют с дырками, а

1079079 l! частично компенсируют их заряд. Недостатком- такого элемента памяти является недостаточно большое время хранения информации.

Целью изобретения является увеличение времени хранения ин! !Ормации в элементе памяти.

-10 Цель достигается тем, что .элемент памяти для постоянного запоминающего устройства, содержащий полупроводниковую подложку, на которой размещен первый диэлектрический слой, выполненный из двуокиси кремния толо щиной !!0-100 Я, второй диэлектрический слой из нитрида кремния, размещенный на первом диэлектрическом слое. третий диэлектрический слой из двуОкиси кремния тОлщинОи 10-30 А и проводящий слой,.- содержит четвертый диэлектрический слой из нитрида кремния, расположенный на третьем диэлектрическом слое, а проводящий слой размещен на четвертом диэлектрическом слое, причем толщины второго и f четвертого слоев равны и в 2-5 раз превышает толщину первого диэлектрического слоя.

30 На чертеже изобра!!!ен элемент па", мяти, Элемент памяти содержит полупроводниковую подложку 1, первый диэлектрический слой 2 из двуокиси кремния, второй диэлектрический слой

3 из нитрида кремния., третий диэлектрический слой 4 из двуокиси кремния, четвертый диэлектрический слой 5 из нитрида кремния, проводящий слой 6.

Первый диэлектрический слой 2

D толщиной !40-100 А обеспечивает прохождение через него электронов в режиме стирания и препятствует прохождению электронов в режиме записи и хранения. Дырки через этот слой проходить не могут.

Рассмотрим работу предлагаемого элемента.

B режиме записи запись произво5О дится приложением к четвертому диэлектрическому слою 5 напряжения положительной полярности (амплитуда

7-10 В, длительность 10 мс - 100 мс), При этом происходит накопление дырок (положительного заряда) в третьем диэлектрическом слое .14.

В режиме стирания стирание производится приложением к третьему диэлектрическому слою 4 положительного напряжеРедактор О. 10ркова Техред И.Иоргентал КорректоР О.Густи Заказ 2821 . Тираж Подписное

Р"ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

5 10790 ния (амплитуда 12-18 В, длительность

100 мкс - 1 мс). При этом происходит иняекция электронов из полупроводни- ковой подложки 1 в третий диэлектрический слой 4 и их рекомбинация с дырками, накопленными в эТом слое при записи.

По сравнению с прототипом время хранения информации в элементе памя- 10 ти повышено. Увеличение времени хранения обусловлено тем, что в конструкцию элемента, памяти вводится блокирующий диэлектрический слой, создающий потенциальные барьеры для электронов и дырок на границе со слоями, в которых осуществляется накопление заряда.

Если в качестве запоминающей среды используется нитрид кремния, то в 20 качестве блокирующего слоя целесообразно использовать слои двуокиси либо оксинитрида кремния. Высота потенциального барьера для электронов на границе нитрид кремния составляет 25

1 эВ, барьер для дырок составляет

79 ь

2 эВ. Блокирующий слой делается туннельно непрозрачным, так что барьер может быть преодолен только за счет термического возбуждения. Относительная вероятность преодоления барьера высотой в 1 эВ составляет при комнатной температуре W 10 . Эта оцен, -а ка показывает, что введение блокирующего слоя исключает рекомбинацию захваченных электронов и дырок тем, что время хранения информации в таком элементе памяти определяется теми же механизмами, которые лимитируют растекание в обычных ИНОП-элементах памяти.

Применение предлагаемого элемента памяти позволяет увеличить время -хранения,информации в элементе памяти до

10 лет и непрерывного считывания до

1 года соответственно, При этом упро" щается технология их изготовления, s частности нет необходимости в изоли« рованном кармане для матрицы запоминающих элементов.