Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства

Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам вычислительной техники и может быть использовано в электрически перепрограммируемых постоянных запоминающих устройствах, сохраняющих информацию при отключенных источниках питания. Цель изобретения - увеличение количества циклов перепрограммирования элемента памяти. Поставленная цель достигается тем, что элемент памяти содержит второй слой 13 поликремния и четвертый диэлектрический слой 12. Диэлектрический слой 12 препятствует укрупнению зерен слоев 11 и 13 поликремния. Это позволяет исключить появление поликремниевых острий на границе раздела второго диэлектрического слоя 10 и слоя 11 поликремния. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам вычислительной техники и может быть использовано в электрически перепрограммируемых постоянно запоминающих устройствах, сохраняющих информацию при отключенных источниках питания. Целью изобретения является увеличение количества циклов перепрограммирования элемента памяти. На фиг.1 представлена топология накопителя на элементах памяти; на фиг. 2 и 3 - элемент памяти, разрезы. Накопитель на элементах памяти для ПЗУ содержит полупроводниковую подложку 1 первого типа проводимости, пятый диэлеткрический слой 2, первую и вторую диффузионные области 3 и 4 первого типа проводимости, третью диффузионную область 5 второго типа проводимости, третью диффузионную область 6 первого типа проводимости, первую и вторую диффузионные области 7 и 8 второго типа проводимости, первый и второй диэлектрические слои 9 и 10, первый слой 11 поликремния, третий диэлектрический слой 14, проводящий слой 15, затвор 16 транзистора выборки, шестой диэлектрический слой 17, металлическую адресную шину 18. Сток элемента памяти соединен с истоком транзистора выборки, сток которого подключен к адресной шине 18. Транзистор выборки включает подзатворную диэлектрическую область 14, затворы 16, стоковые и истоковые области 7. Элементы памяти состоят из подзатворных диэлектрических слоев 9 и 10, слоев 11 и 13 поликремния, проводящего слоя 15, стоковых и истоковых p-n-переходов - слоев 7 и 8. Элемент памяти можно разделить на две области: область считывания, в которой плавающий затвор расположен на поверхности первого диэлектрического слоя 9 и в который происходит считывание логической информации; область записи, в которой плавающий затвор расположен на втором диэлектрическом слое 10 и в которой происходит запись-стирание логической информации. Соответственно плавающие затворы имеют области считывания и записи-стирания логической информации. Толщина диэлектрического слоя 12 между двумя слоями 11 и 13 поликремния выбрана менее 10 нм, что не обеспечивает электрической изоляции, т.е. плавающие слои 11 и 13 можно рассматривать как электрически единую систему. Толщина слоя 12 более 10 нм приведет к электрической изоляции верхней и нижней частей плавающих затворов и соответственно к отсутствию записи-стирания логической информации в элементах памяти накопителя. Плавающие затворы могут быть выполнены в виде нескольких последовательно нанесенных слоев из поликристаллического кремния, между которыми расположены диэлектрические слои. Сущность работы накопителя состоит в следующем. В режиме электрического программирования (записи или стирания) происходит изменение состояния (проводящее или непроводящее только в выбранных элементах памяти. Стирание логической информации (лог."1") осуществляется подачей высокого (15-20 В) потенциала на выбранный слой 15 и затвор 16 ключа выборки, адресные металлические шины 18 заземляют. За счет высокой напряженности электрического поля во втором диэлектрическом слое 10 электроны туннелируют из области 5 через слой 10 и захватываются плавающим затвором, в результате чего происходит увеличение порогового напряжения элемента памяти. Запись логической информации (лог."0") осуществляется подачей высокого потенциала (18 В) на выбранную адресную металлическую шину 18 и затвор 16 транзистора выборки, на истоковую диффузионную область 8 подают низкий (3-4 В) потенциал, слои 15 заземляют. Высокий потенциал с адресной металлической шины 18 через канал МДП-транзистора выборки передается на диффузионную область 5, расположенную под вторым диэлектрическим слоем 10. Под действием высокой напряженности электрического поля в диэлектрическом слое 10 электроны из плавающего затвора через диэлектрический слой 10 туннелируют в диффузионную область 5. В результате удаления электронов из плавающего затвора происходит уменьшение порогового напряжения элемента памяти. При считывании информации на слой 15 и затвор 16 транзистора выборки накопителя подают потенциал 2,5-4 В, на адресные металлические шины 18 - потенциал 1-2 В, истоковую диффузионную область 8 заземляют. Протекание тока через элемент памяти соответствует нулевому состоянию, отсутствие тока - единичному состоянию. Через невыбранные элементы памяти ток не протекает, так как у них считывающее напряжение или на адресной металлической шине 18, или на слое 15, или на затворе 16 ключа выборки равно нулю. Использование структуры плавающих затворов, включающей два слоя 11 и 13 поликристаллического кремния, между которыми расположен диэлектрический слой 12 толщиной менее 10 нм, обеспечивает увеличение времени хранения информации, циклической стойкости за счет устранения поликремниевых острий на границе диэлеткрический слой 10 - плавающий затвор, пролегирования диэлектрического слоя 10 из слоя 11 поликристаллического кремния, из которого выполнены затворы, уменьшения поверхностных состояний на границе раздела диэлектрический слой 10 - плавающий затвор. Это связано с тем, что в процессе высокотемпературных обработок рекристаллизация слоев 11 и 15 поликристаллического кремния, разделенных диэлектрическим слоем 12, будет различна. Слой 15 будет иметь большое зерно, зерна слоев не будут иметь общих границ, пронизывающих плавающий затвор от верхней границы до диэлектрического слоя 16. В результате этого высокая концентрация фосфора на границе диэлектрический слой 10 - плавающий затвор в местах границ зерен исключается. Диэлектрический слой 12 между двумя поликристаллическими слоями 11 и 13 обеспечит меньшую концентрацию фосфора в слое 11 плавающего затвора, поскольку будет служить маской. Малое зерно слоя 11 поликристаллического кремния исключит появление поликремниевых острий на границе раздела диэлектрический слой 10 - плавающий затвор. Выполнение структуры затворов в виде нескольких нанесенных пар, из которых одна пара включает последовательное расположение слоев диэлектрического и поликристаллического кремния, обеспечивает более равномерное распределение фосфора в плавающем затворе, позволит полностью исключить вероятность пролегирования диэлектрического слоя 10 фосфором, исключить создание острий, обеспечить низкую плотность поверхностных состояний на границе плавающий затвор - диэлектрический слой 10. Диэлектрический слой 12 целесообразно расположить на части затвора - в области записи-стирания логической информации, т.е. в той области, которая является ответственной за циклическую стойкость и время хранения информации. Это необходимо для уменьшения сопротивления плавающего затвора в области считывания, что, в свою очередь, приведет к улучшению характеристик элемента памяти и увеличению крутизны межпороговой зоны (разницы напряжений лог."0" и "1").

Формула изобретения

1. ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, первую, вторую и третью диффузионные области второго типа проводимости, расположенные в приповерхностном слое полупроводниковой подложки, причем третья диффузионная область расположена с примыканием к второй диффузионной области, первый диэлектрический слой, расположенный на поверхности полупроводниковой подложки между первой и второй диффузионными областями, второй диэлектрический слой, расположенный на поверхности полупроводниковой подложки над третьей диффузионной областью, первый слой поликремния, расположенный на первом и втором диэлектрических слоях, третий диэлектрический слой, проводящий слой, расположенный на третьем диэлектрическом слое, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества циклов перепрограммирования элемента памяти, он содержит четвертый диэлектрический слой и второй слой поликремния, последовательно расположенные между первым слоем поликремния и третьим диэлектрическими слоями, причем толщина четвертого диэлектрического слоя не более 10 нм. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности элемента памяти, четвертый диэлектрический слой расположен над вторым диэлектрическим слоем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000