Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства
ССМОЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (у1) С 11 С 11/40
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
1lPH fl+IT СССР
1 (21) 3474868/24 (22) 22. 07, Ð>2 (46) 15 ° 07.92. Бюл. М 26 (72) R.А. Гриценко, С.А, Камбалин и Е.Е. Меерсон (53) 681,327.66 (088.8) (56) Патент СНА М 3590337 кл. 357-23, опублик. 1971
Патент Англии V 135230, кл. Н 1 К, опублик. 1973. (54)(57) 1 ° ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА,. содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в приповерхностном слое которой располо" жены области второго типа проводимости, образуюцие р-п-переход, между областями второго типа проводимости расположен первый слой диэлектрика, выполненный из двуокиси кремния тол
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при изготовлении запоми" нающих устройств на основе транзит" торов типа МДП (металл-диэлектрикполупроводник) с двухслойным диэлектриком, в частности МНОП-типа (металлнитрид кремния-двуокись кремния-гюлупроводник).
Для энергонезависимого, электри" чески перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства исгюльзуется элемент. В полупроводниковой подложке расположены области с проводимостью, противоположной проводимости
„„Я „„1124762 А1
2 щиной 10-130 А, на поверхности кото, рого размещен второй слой диэлектрика, толщина которого превышает толщи— ну первого слоя, на поверхности второго слоя расположен третий слой диэлектрика, выполненный из нитрида кремния толц1иной в 20-100 раз больше толщины первого слоя, на котором расположен проводящий слой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы— шения надежности элемента памяти за счет уменьшения утечек р-а-переходов, в полупроводниковой подложке выполнено углубление, боковые стенки которого расположены под углом М к поверхности подложки, где 15 g (90, 2. Элемент памяти по п.1, о. т л и— ч а ю шийся тем, что полупроводниковая подложка выполнена из кремния с кристаллографической ориентацией (100). подложки. Граница между пог упроводниковой подложкой и областью называется р-и-переходом. На полупроводниковой подложке находится диэлектрический слой. Между смежными областями расположен первый диэлектрический слой, а на нем - второй диэлектрический слой. Оба.эти слоя являются затворным диэлектриком, причем толщина первого слоя f10 крайней мере в 10-12 раз больше толщины вто рого слоя и его толщина такова, что не препятствует туннелированию электронов и дырок из подложки в пеп1124762 вый слой при программирона!(ии элемента памяти.
При соответствующем типе проводимости подло)1(ки и знаке заряда накопленного в слое затворного диэлектрика, поверхностный потенциал сужает область пространственного заряда р"и-перехода и тем самым уменьшает напряжение пробоя, увеличивает токи утечки.
))аиболее близким .по технической сущности к изобретению является эг!емент, содержащий полуг)роводниковую подложку, v которой расположены области с проводимостью, прот (BQ(3QJIQ:1(ной проводимости подложки, I-!а полуп)30водникОВОИ ГIОдлож!<е !лаходится ди= электрический слой, Ие)!(Ду смежными областями располо)((ены диэлектричес" кий пере)ЫЙ слОЙ ) а 1-!а и(.м B то)7ой диэлектрический слой - затво)7(лы)л диэлектрик; приче?1 по краям областей, где расположен затворный диэлектрик,. перекрывающий р-п-переход, наход(гг- ся т, Ртий .лОЙ. Толц)лна втОрого слоя по крайней мере в 10-12 раз больще толщины lip pBQ го с поя )3 тоггщина Г1(, р
ВОГО СЛОЯ Тс) КОВа ЧТО HP- П)7(3 ПЯТСТВУ" рТ тунне/1иг7ованию эле! ),) составляет 10- t 30 !). Т<7л()ина третьеf-O СЛОЯ ДОГ)жНВ бытЬ ПО КРВЙНЕЙ МЕPB-. В 20 раз больше тО I?щины перБОГО слал и таким образом препятствовать ту - нелированию электронов и дырок и Гго. лупроводн)лковой подг)ожки волизи p "B-. перехода. Цель изобретения - увеличение на: дежности элемента памяти путо;л с)л!1) c". ния утечек р-(7-переходов. Цель достигается тем, что В:зле" менте памяти для постоянного запоми" нающ)его устройства, QQJ3pp;i(Bf!(ем и<3 J(упроводниковую подложку первого типа проводимости, в приповерхностном слое которой расположены Области второго типа проводимости, образую.щ!Ие р-п-переход, между Областями второго типа проводимости располо)((е!л первый: слой диэлектрика, выполненный. из двуокиси кремния толщиной 10-130 А, на поверхности которого размещен Втсрой слой диэлектрика, толвина которого превыщает толщину перво)-о слоя, иа поверхности второго слон расположен третий слой диэлектрика, выполненный из нитрида кремния толщиной в 20-100 раз больще толщины первого слоя, на котором расположен проводящий слой, В полупроводниковой подлож(<а выг!Олнено углубление, боковые стенки кОтОООГО )7аспоу!Ож(зfbf под уг ЛОМ (;(К ПОВЕ!7ХНОСТИ ПОДЛ<7)((!<И ГДЕ 1 5 О с (x (90 О Г)олупроводниковая подложка выпол10 иена из кремния с кристаллограФичес" кой ориентацией (I 00), )-)а,)иг.1 из<гбражсяB предла гаемая структура э-:е?1(3н:;.-.1 " а;(гти„на;, )иг.2 -.. Г ?3а ) f f . H „1 !О я с! (;) ю()1 f4c )7а б«T (? J7 p ?(c H т а ! . г Па?ЛЯТИ, В полупроводниковой подложке с кр)!сталлог ))а(()ической ориентацией (1 f!0 j BBff7QJ)1fc)) ) >)гччг)3!РниР.) к ООкО вь!м =;«нкам которого примьц<ают облас"TH 2 с 1-,)70 В ОдимО с т ь ю, пГ)о ти ВОГ!(3.пож, -.ой проводимости 33одложки. Г!а полуг(роводни козой подлож1:е H;:нссится диэле «три ч(ски)л слой 3, !)е)гду с?лежныо(ща -тям (1 2 !7г)г гj)3) J!Q)l(BHI (д!лале кт °ричес«;.(й сг!ой ?!., а на нем диэлектрически пой 5 (оба эти слоя называ" Г)тс: з()т(3орнь)?1 д()лэл(3«тр(лком) . По кг!(111) . Обп-,с (ей „где расположен затдиэле!<трик, находится слой б,,):., I!cpB!
:) ПЬ(4(. TO ) 3)f f! f! 1)! С )О Я 4 а ТС ЛЩИН а СЛОЯ. Га !За, что Нс п(7ОГ)лтствует тунне ?Ill!3< Г),:(((лю электро- .ов и дыро. < из по.),- . Г())ОВ)?ДНИI ОВОИ ПО))ЛО>)(ки В СЛОЙ ;!p!) "рэграм(лированi!и злРмента памяти )» : оставляет 10-(30,(), !О?т(,ина слоя Ь )1о);)(и;7 быть по «r,Béf-fåé жеpe B 20 1 г)аз )o )ьше 1 <737(!()л)-;и с (Оп и таким (1?) Об ) азом пре Г!Ят ст)! с г(:! Гь Tól нели рова" НИ!() ЭЛЕКТ)7ОНГ)Г! и ))):,3ОК ИЗ Г!<7ЛУПРОВОД НИ(«76О; Г1О))ЛО "(!<И 3(3Г!ИЗ И P )7:")ЕРЕХОда е 1!! ) обдастH 2„а;:,к)()е на слое 3 и Затво)3(ло)(f) f f3 JfB i
Водящий слой / ., кс:тОГ)ый позВоляет ГО да<)атть необхОди?ль(е Г1Отенциалы HB «.бласть 2 и спой При записи информации на затворный диэлектрик элемента памяти подают ;(7 наг!ря)((е)-,ие. ЗТQ приводит к инжекции заряда из полупроводниковой подложки через слой 1(в.слой 5. Иакопленный за 3ЯД ИЗ)ЛЕНЯ(-,Т ПОВЕРХНОСТНЬ)й ПОТЕНЦИВЛ иолупрово <ника. ) а!< как слой 6 располо )((ЕН HB (ПЛОСКОСТИ КРЕ(ЛН(лл е OPVic,HTИРО ) ;)а)нной в кристаллогра(ьической г!лос(/О) ти О 1 )11))лнi и <) T ")?7ие)(тац)ли (1 00) то пара зитг!Вя IH)iЫöf fÿ (Заряда В QG» г асть 1(ад p 11" переходом будет меньщР. 1121762 Это приводит к повышению надежности, так как поверхностный потенциал. меньше на величину Д(р ь р =q„„„,(E- q)B„ где E, - диэлектрическая проницае-. мость; . () вЂ, заряд инжектируемый ."и зах оо 10 ваченный вблизи p"è-перехода при использовании крем-. ниевой подложки, ориентированной в кристаллографической плоскости (160); — заряд, инжектируеиый и зах- ваченный вблизи р-а-перехода при оеализации изобретения т.е. при примыкании области .2 к плоскости с иной кристаллогра ической ориентацией. уменьшение величины па- разитяого заряда вблизи р-и-перехода снизит токи утечки. Это связано с тем, что вероятность туннелирования зависит от кристаллограФической ориентации полупроводниковой подложки. Например, для кремниевой подложки вероятность туннелирования из-кристаллограФической плоскости, ориентированной (100), максимальна, а минимальна для (111)., Об этом свидетельствуют экспериментальные вольтамперные характеристики, изображенные на фиг.2, где по оси абсцисс отложено напряжение, прикладываемое к структуре, а по оси ординат ток через структуру (иссле= дования проводились на структурах кремний.- двуокись кремния - алюми" ний),. Линия 1 приведена для кристаллограФической ориентации кремниевой подложки (100), а линия 2 - для (1 11). Проводимость исследуемой системы максимальна для плоскости ориентации (100) и минимальна для плоскости ориентации (.111), соответственно меняется и паразитная инжекция заряда в область над р-и-перехода. Этот э сект (зависимость инжекции от кристаллографической ориентации) практически начинает проявляться с угла боковой стенки углубления к плоскости;подложки с кристаллографической ориентацией (100) 15, максимален для угла 55 (это соответствует углу между кристаллогра ическими ориентациями (100) и (11-1) фиг,4. tlpeдельный угол составляет 90, так как тупой. угол приводит к конструк- ции, не отвечаюцей требованиям планарной технологии.. 112 0762 gg -5 К 7 8 9 Е;/Ю/сп УУГ, Р Редактор 13. Иркова Техред И,Иоргентап Корректор K. Кешеля Ф Заказ 2821, Тираж Подписное 3КККПК Государственного комитета по изооретениял1 и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. Гагарина, 101
