Способ перезаписи информации в ячейке памяти на основе структуры халькогенид меди-диэлектрик-кремний

 

СПОСОБ ПЕРЕЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В ЯЧЕЙКЕ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ ХАЛЬКОГЕНИД МЕДИ-ДИЭЛЕКТРИККРЕМНИЙ , СОСТОЯЩИЙ в подаче импульсов напряжения при записи состояния с высокой проводимостью и подаче импульсов тока отрицательной полярности величиной 1,5-4 мА с ограничением напряжения на уровне 3-7 В при записи состояния с низкой проводимостью, отличающий,с я тем, что, с целью упрощения процесса перезаписи и повышения его надежности, при записи состояния с высокой проводи,мостью подают иМпульсы напряжения отрицательной полярности величиной 6 - 24 В с ограничением тока 0,05 - 1 мА.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ сощмлистичЕсних

РЕСПИЬЛИН

3(51) G l l С 11 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОсудАРст енн (Й нОмитет ссср

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТЪЙ (21) 3631727/24-24 (22) 09.08.83 (46) 23. ll 84 Бюп. Р 43 (72) В.Г.Соляр н Д.А.Барышников: (53) 681.327.6(088.8) (56)i 1. Микроэлектроника, 1978, т. 7, вып.5. с.463-468.

2.Костылев С.A., Шкут В.A.

Электронное переключение в аморфных полупроводниках, Киев, Нукова думка, 1978, с.171,172 (прототип). (54) (57} СПОСОБ ПЕРЕЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В ЯЧЕЙКЕ ПАМЯТИ HA ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ ХАЛЬКОГЕНИД МЕДИ-ДИЭЛЕКТРИК„„SU„„1 A

КРЕМНИЙ, состоящий в подаче импульсов напряжения при записи состояния с высокой проводимостью и подаче импульсов тока отрицательной полярности величиной 1,5-4 мА с ограничением напряжения на уровие 3-7 В при записи состояния с низкой проводимостью, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса перезаписи и повышения его надежности, при записи состояния с высокой проводимостью подают импульсы напряжения отрицательной полярности величиной

6 - 24 В с ограничением тока

0,05 — l,мА.

1 11256

Изобретение относится к полупро=.водниковым ячейкам памяти и может быть использовано при разработке и эксплуатации репрограммируемых запоминающих устройств.

Известна ячейка памяти на основе

5 структуры металл- S j SJ . представляющая собой двухполюсник c äâóìÿ устойчивыми состояниями, отличающймися величиной проводимости.

Перезапись информации осуществляется подачей электрических импульсов различной полярности в зависимости от устанавливаемого состояния (1).

К недостаткам способа перезаписи относятся значительные токи пере- 15 записи для образцов, способных к многократнсй перезаписи (до 40

60 МА), и сложность процесса перезаписи, вызванная необходимостью смены полярности. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ перезаписи информации в ячейке памяти с симметричной структурой металл-халькогенидное стекло-металл, р5 в которой состояния также отличаются величиной проводимости. Запись состояния с высокой проводимостью производится подачей импульса напряжения, с низкой проводимостью — импульса тока. Полярность обоих импульсов

30 может выбираться произвольно (обычно выбирают импульсы одинаковой полярности) (2).

Недостатки известного способа значительные напряжения и токи перезаписи (до 25-30 В и 25-30 МА).

Цель изобретения — упрощение процесса и повышение его надежности Поставленная цель достигается 40 тем, что при способе перезаписи ин формации в ячейке памяти на основе структуры халькогенид меди — диэлектрик-кремний, состоящем в подаче импульсов напряжения при записи 45 состояния с высокой проводимостью и подаче импульсов тока отрицательной полярности величиной 1,5-4 МА с ограничением напряжения на уровне

3-7 В при записи состояния с низкой 50 проводимостью, при записи состояния с высокой проводимостью подают импульсы напряжения отрицательной полярности величиной 6-24 В с ограничением тока 0,05 1 МА.

В результате смены полярности импульса записи состояния с высокой проводимостью перезапись информации в ячейке памяти требует подачи электрических импульсов только одной полярности, что упрощаеТ процесс записи информации и позволяет использовать при создании накопителей простейшие диодные элементы развязки. 65

54

Работоспособность ячейки памяти в этом случае обеспечивается в объеме кремния достаточного количества проводящегб материала, который вводится туда иэ слоя халькогеннда меди эа счет диффузии сквозь диэлектрик в процессе высокотемпературных операций (300 С) при изготовлении ячейки памяти.

Применение импульсов отрицательной полярности приводит к тому, что при записи состояния с высокой проводимостью ионы меди дрейфуют из объема кремния в сторону канала, образующегося при пробое окисла. Вследствие дрейфа не только возникает проводящая перемычка, но и обогащается проводящим материалом прилегающей к перемычке слой кремния. Это приводит к уменьшению сопротивления ячейки по сравнению с известной и резко замедляет процerc разрушения перемычки при хранении информации.

Таким образом, повышается надежность записи состояния с высокой проводимостью. При этом сохраняемость состояния с низкой проводимостью остается примерно на том же уровне, а следовательно, повышается надежность перезаписи информации в целом.

Пример l. Запись состояния с высокой проводимостью осуществляется подачей на ячейку памяти импульсов напряжения отрицательной полярности (+ Hà Si) величиной 15 В с ограничением тока на уровне 0,4 МА.

Запись состояния с низкой проводимостью производится подачей импульсов тока отрицательной полярности величиной 2 МА с ограничением. напряжения на уровне 5 В.

Контроль состояния ячейки проводится по величине ее электрического сопротивления: состоянию с высокой проводимостью соответствует сопротивление не более 10 кОм, с низкой проводимостью — не меиее 100 кОМ. Промежуточное состояние (сопротивление между 10 и 100 кОм) считается отказом записи.

После проверки состояния ячейка подвергается испытаниям на сохраняемость записанной информации в течение 500 ч при 70 С.

Пример 2 . Запись состояния с высокой проводимостью осуществляется подачей на ячейку памяти импульсов отрицательной полярности напряжением 6 В при ограничении тока величиной 0,05 МА, состояния с низкой проводимостью — подачей импульсов тока отрицательной полярности величиной 1,5 мА с напряжением не более 3 В.

Далее проводят контроль состояния и испытания на сохранность аналогично.примеру l.

1125654 доля отказов при испытаниях, Ъ

Режим перезаписи

Способ перезаписи информации

Состояние с Полярность Напряжение, Ток, проводимо- В мА! ° !

0.4

lI Ô!

2,0

12! ! !

0 05

1,5! ! !

28! ! °

1,0

I! l!

Низкой

4,0

10! !. .! !

Известный

Высокой

Низкой

Высокой

Низкой

Высокой

Низкой

0,4

78! Ф!! !

2,0

° ° + ° !

0,05

° ° ° !

1 5!!,Э!

1 0

° ! !

4,0

Пример 3, Запись состояния с высокой проводимостью осуществляется подачей импульсов напряжения величиной 24 В с ограничением тока на уровне 1 мА, состояния с низкой проводимостью — подачей импульсов тока ве- э личиной 4 мА при напряжении не более

7 В.

Контроль и испытания производят аналогично примеру 1.

Для получения данных о надежности !О перезаписи информации в каждом описанном примере испытано по 50 образцов в состояниях с высокой и низкой про-. водимостью.

Для получения сравнительных дан- 5 ных запись информации в ячейках памяти производится известным способом, т.е, с использованием импульсов напряжения попожительной полярности при записи состояния с высокой проводимостью. Параметры импульсов перезаписи соответствуют указанным в примерах 1-3. Контроль. состояний ;и испытания на сохраняемость информации проводят укаэанным способом.

Результаты испытаний приведены в таблице. (Отметим, что при использовании известного способа перезаписи большая часть отказов хранения, 2/3,происходит в первые часы и ми-. нуты испытаний). 30

Данные таблицы показывают, что использование предлагаемого способа перезаписи резко снижает долю отказов

Предлагаемый Высокой

Низкой

Высокой

Низкой

Высокой при хранении записанной информации.

Предлагаемый способ является бЬлее эффективным по сравнению с известным и при использовании предельных режимов, однако наилучшие результат ю получены в среднем режиме (пример 1).

Дополнительно в лучшем режиме проверена способность ячеек памяти к многократной циклической перезаписи информации; Среднее число циклов перезаписи составляет для предлагаемого способа 90, а для известного

11 циклов, Таким образом, предлагаемый способ перезаписи информации обеспечивает повышенную надежность, увеличивая в то же время число циклов перезаписи, Изобретение обеспечивает повышение надежности работы ячеек памяти и микросхем на их основе примерно в 5 раз эа счет более надежного хранения информации, увеличение числа циклов перезаписи информации, упрощение конструкции и технологии изготовления микросхем вследствие применения в накопителях вместо развязывающих ИДПтранзисторов развязывающих диодов..

По той же причине можно повысить плотность упаковки элементов нако-. пителя, уменьшив габариты микросхемы или увеличив информационную емкость примерно в 2 раза; Кроме того, упрощается перезапись информации вследствие использования импульсов только одной полярности.