Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства
ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИН/УОЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий полупроводниковую подложку проводимости, в приповерхностном слое которой расположены три области л-типа проводимости, на поЕзерхности полупроводниковой подложки расположены первый и второй диэлектрические слои с мастичным перекрытием первой и третьей областей проводимости, третий диэлектрический слой расположен между первой и второй областями п-типа и выполнен из двуокиси кремния толщиной 300-i 200 А.последовательно размещенные четвертый и пятый диэлектрические слои расположены между второй и третьей областями п-типа проводимости , причем четвертый слой выполнен из двуокиси кремния, а пятый из нитрида кремния, толЕ1ина которо го в 10-12 раз превышает тол1(ину четвертого диэлектрического слоя, и проводящий слой, о т л и ча ю и и с я тем, что, с целью повышения надежности элемента памяти, он содержит шестой диэлектрический слой, который расположен на пятом диэлектрическом слое, причем толщина шестого диэлектрического слоя в 25 раз превышает толщину пятого диэлектрического слоя, а равновесная концентрация легирующей примеси ниже, чем в проводящем слое, проводящий слой размещен на поверхностях диэлектрических слоев и полупроводниковой подложки.
ссаз советсних социАлистичесник
Республин (15 с 11 С 11/40 ГОсудАРстВенный нсмитет по изоВРетениям и отнРытиям пРи Гннт сссР (21) 3696130/24 (22) 31.01.84 (46) 15,07.92. йюл. 1> 26 (72) С.А. Камбалин, В.В. Титов, K.Я. Сайбель и И.И. Гладких (53) 681.327.66 (088.8) (56) Патент Англии t> 1315230, кл. Н 1 К, опублик. 1973.
Патент. Японии 1 52-12347, кл. Н О) L -1/14, опублик. 1977. (54) (57) ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИНЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий полупроводниковую подложку р-типа проводимости, в приповерхностном слое которой расположены три области >>-типа проводимости, на поверхности полупроводниковой подложки расположены первый и второй диэлектрические слои с частичным перекрытием первой и третьей областей о-типа проводимости, третий диэлектрический слой расположен между первой и второй областями и-типа и вы"
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при изготовлении запоминающих устройств"на основе транзисторов ИДП, в частности, ИНОП-типа (металл - нитрид кремния - двуокись кремния - кремний).
В настоящее время дл.=. энергонезависимого электрически ерепрограммируемого постоянного запоминающего устройства используется элемент, содержаций полупроводниковую подложку
»>0 1159447 А1
2 полнен из двуокиси кремния толщиной
300-1200 А последовательно разиец>ен1 ные четвертый и пять>й диэлектрические слои расположены между второй и третьей областяии и-типа проводимости, причеи четвертый слой выполнен из двуокиси кремния, а пятый из нитрида креиния, толщина которого в 10-12 раз превышает толщину четвертого диэлектрического слоя, и проводящий слой, о т л и ча ю— шийся теи, что, с целью повышения надежности элемента памяти, он содержит шестой диэлектрический слой, который располо>нен на пятом диэлектрическом слое, причем толщина шестого диэлектрического слоя в 25 раз превышает толщину пятого ди- . электрического слоя, а равновесная концентрация легирующей примеси ниже, чем в проводящем слое, проводящий слой размещен на поверхностях диэлектрических слоев и полупроводниковой подложки. р-типа проводимости, в которой расположены области и-типа проводимости. На полупроводниковой подложке с частичным перекрытием областей и-типа проводимости расположен первый диэлектрический слой, между смежныии областями и-типа проводимости расположен второй диэлектрический слой, а на нем - третий диэлектрический слой. Оба этих слоя являются затворныи диэлектриком, причем Toll щина третьего слоя. по крайней мере г!((l r сг, В 1 0 " 1 2 «>с)3 <>О> льше топ((и< <ы Б To po 0
<ЛОЯ у 1 ОГЙ>(ИН B КОТОРОГО Ч (3 KOB а р cl
РВММИ(30ваНИИ ЭЛЕ14ЕН ТОН Г)г11!ЯТИ, i Олi !1 на Второго сло ° 1(-13(1 /), На обпасl!
)3-типа первого и третьего диэпект!.".н— веских слое(3 распо 30)((el! иотве ртый
СЛОЙ у НЫЛО!3НЯН>1((ИЙ «г>ОЛI(Г) PC? BO/3 R((et!
Ра ЗВО/3К1! у КОТО Рс)Л !103 1! C "IRB Т По/,г(Б а т Ь НЕобхОДимЫЕ Г)отон1<И 0ЛЬ I I;" <>,0ласть Б типа провод i!4(jcT!! I!:з".!! l орн;:.: диэлэктрик, ОДНБ1<0 СОЗД Л>! !ОЕ !<а 0 ОБО < а!(1)>
ЭЛЕМЕНтОП Г!БМЯТ():".((.Г<Р<>прс)11:- .<1:1((.!1<>0
ПО С rORН (Oe З, I10(1 "l jr!(I,"((: 1 Ро((! (. П (РПЗУ1 ИМБЗ3 р))П 1-Ir JJC C cl ГI;C>R; !Bi? бЫС3 pQ г>(.Й ",,Бj.;,r >I1::((ГГЬ,:Б;;l
Стан/I(БР I Ь!01 (С C( r !И(1(!;! I;БI I;;))р(<(С (арн/l(i(r Tl iс (г 1(ОЬ (>1) I > Бац! Ю ВЫВОДОВ раницэния (lo коп!! <Бс «зу 1! I
Ть! В агl и Я, ((а"!(3us!eо (>л>< -; I (и Г >c :1! (e с!<(!!1
UIeÍ1:=М I< /IBННОму <(Б/!>К> Г . Э/(е! IЕ(ПВМБ ТИ, СОДС (3)«а(1(г) 1 г)ОЛ(! <3Г><>, <.. Ill! i!<((! ( подло) <ку р- и(!а провод:,(1(><Г< !1, в п; 1(.
ПОВЕРХНОСTHO!1 Cj IOB KC> ГГ) ((01! Р:1 СГ()> гп
?1<Е1!Ы ТРИ 0<Э>(СT П()0130Д<(. .
На ClOBe РХНОСТИ <;(i Ji>i!!РОВ(>/31(!11(0 Во,
Г)О/1ЛО>1(к;.! p1 cl io!10)((e! <ы t lr- рвлl l и гз(I (/)г!ЗЛЕ К ТРИ((>Е СК ИО < я(О И " (<с>(С 3(l(!(1(I рекрытиеБ01;:! -p тb((1 «30 .;0,(."
3 ТИП;(Г!РОБ)г)Д(ИЛ!0(., i и, т " гl (11 Пl ")ЛГ(()
РИЦЕСКИЙ CJÕ>I1 )Э.l (ñ (i (",",el М("3(. .(, БОЙ и 13 (Орой обл )с Гям! I (R j !ii! димости И Выло.пне!1 .:.; ДБ/" >1(:.; к,;э):, тельно размеl (е!(! laic) (- е тве р(I L!" г
ДИЭЛЕКТрИЦЕСКI<Е Сr Ду ВТОРОЙ И Тротье!! >бjr(1!CC!1(it:; . - -Г, (а ПРОВОПИ lOC И IP!!(!гРУ1 (r i г(rr,:-",-(.Ir",. г . ВЫПОЛНЕН ИЗ (1! i riOKI1СГИ К(>01<И ",),, >-. тЫй - ИЗ НИ ГНИ/(а i:.,>eHH;1R, т<-Г((,<Н-..;; > торого в 1((-12 раз (i((» ьь .-,-: . четвертого диэле ПРОВОДЯЦ(и<1 СЛОЙ, НЕдоСтатКаМИ ЭЛЕМЕНта Г. -.:В r!; . ляются низкая надежность., и:,",-..11Й ПРОЦЕНТ ВЫХОДа ГО,ГН)>!Х Из la Jlh!:, : r Целью изобретения явпяе!Сл кение надеяности элемента п-.мпт —, сцет уменьшения колимествв Hpî(!Oå .npu программировании, Цель достигается тем, (I.t,. эле-. мент памяти для посто ннсго за.:О(<.1..:. ющего устройства, содер><а<(1; и пог "!>с Водникову<о подложку р-типа (lp: з<):."I.. Н . Б П РИ П(ОБ(>РХ г!ОС ТНОМ СЛ(гЕ КОТО ! х и -Ico(.ïî)(e!-.b! Tpl! Области Г)-типа (.! >Ог(и !!10сти, на повег»(ности полу" ., "-.:)1 1!!<евой г О/;.lio i;Kè ((асполо)1(ены ; !(.!);.:,!(" 1-. R c(рой /(IÄ>j«el(три;ecf(11e слои ,,; - Г (!НЫ(. (ЕР I;; ji. (НЕМ ГlePB(>l И (,(. Ь(.". Об)),- стой и-типа г<роводимос1! 1. ТГ:ет;!й диэлектГ>нивский слОЙ рас ! " í и, Ду Г!0(>во(1! и второй oGJIBc л!! и () "т и !B l! Бы пол)! е .-I из дв Окиси о ,-" и: 1 го.(иу, . = 3(1Г)--120(1 / последо ..: !0(, ".(!I(r . . -(03 ВО >ТЬ!!1 И Пя (зс (. г",НЭЛО < Г!)! l!= ..К)(Е Л011 PBСПОПОЖРНЫ » гг >(>(>Й((1 . 0 ((Р (.(с )с ((! -1(1 fit,3 tri 1:,, 1:1, !P()!3Cr Jilt(!OC Г(i, Г<(>1(((Е«! (<Е 1 ВР Р "(!.((! БЫ! I() )!(<: !!З ДБ> .КИ -и К(>ЕМ Н)(->-! (-,; Н(((Р(;г>а !<(Х МНИЯ, ! «r >, " - . 1".- 12 раз превы(! -, о > ((> (! 11 < у " т Б: ", . ) Г 0 д и э л «з к т р и (-(. :(; 0 (i R;;, „l, ° !30/(Я<(1!(й спой, со ..: той;.: «:» Ок.гричес!<ий слой -."1 -а- Iln> (а Г !ТОМ ЛHßRÅKTÐÈ(. .)," !r; ((" (" >Г)1 )!<г0 ..::! Б 2-5 раз пре(. (, ПБ.(.(> ДИЭЛЕктРИ(>аСКОП П (): <3 13 0 г. Н:) ", l I; >r> (;i. >l(.;i r ((ой (" (>f) ПОЛ<КИ (Г(l ()сr ((ii СTР КТУI)B ЭЛР (л,п> 1! ; -;, l!!Г, .. " гра(()ик на (((, ((;(1 ((") -, "!(Г(f Г,ст(j,ll 1,;3 r10луП(ЭО (1 <1 (; т<1(!а Г)роводи ! ". :()! .,< .,; (rCТl ->h С t!Oe НОТО -.::.-,, ic>J 0 <г>I:. C(3! i 0.>л:с) сти 2. 3 и — г>(>, (!(С ",((, ;((1;. 1 1 пол,(провод i!0.l.1lC;:::.1<е 3>)(!г).Г!Э><(в!! ДИЭЛЕКтРИ..,11 (,.".(>1:! . r. -4а Ст<.!: жоньl Зат)ВОрныо ДИ, (к-; Г> <(, За -Б(>»1НЬ(1(f!Н )ЛЕКТР<1К МЕ)<(((т)с";(3 И .. ; () Сто! (Т И:3 Од)!ОГО »,!1 (! гми > 1! (I 3:«(Н0р ) Г, (r "((!!! ("r.OCТO, . (ИЗ 1 (><-:Х СЛОЕВ ;((," (Г(С:, > (! (." il((СI . (/10Б()T((ЛЬНО г у <>у :".3 1, !r - . (: i!l!1-!. < НОГ(р!!(с- Бр ИЗ ДВу ,,>-,, и!<ТPl KPet4HI113 /I,B, )(.-,.: :: >г((((а Р..OR, т,3КО()а> r. - !i Л(<0(3БНИ О ДЫро!< ИЗ ПОЛ у (! .l3C):1<,11К<><-;>(i,:„".,ПО)<КИ f 6 СЛОЙ 8 Г1РИ " С(ГГ)ВМ !1рс >1 а! (,1! Э П".МЕНТБ ПВМЯТИ ТОЛ 1(> !>, >-(>((1 раз с>0 "IblUe Тя/у.(3ИГ ЛОБ ",У (. :! "- ":;:..>. 3 / 1 П- >0 J,r 5 11 Толщина слоя 9 в 3-4 раза больше толцины слоя 7. На областях 2,3,4, слоев 5 и затворных диэлектриках 6 и 9 расположен слой 10 из легированного поликристаллического кремния, выполняющий роль проводящей разводки, которая позволяет подавать необходимые потенциалы на области 2,3,4 и затворные диэлектрики. Слой 9 выбран таким, чтобы коэффициент сегрегации примеси, т.е. отношение равновесной концентрации в проводящем слое к равновесной концентрации в диэлектрическом слое, был больше 1, т.е., в соответствии с физическим смыслом коэффициента сегрегации, в равновесном состоянии концентрация легирующей примеси в слое 10 больше, чем в слое 9. При записи информации на затворный диэлектрик, состоящий из слоев 7 и 9, подается напряжение. Это приводит к инжекции заряда из полупроводниковой подложки через слой 7 в слой 8. В зависимости от знака накопленного в слое 8 заряда канал между областями 3 и 4 будет или не будет существовать. Аналогично осуществляют стираниеподают на тот же затворный диэлектрик напряжение, полярность которого противоположна полярности при записи при этом в слое 8 накапливается заряд противоположного знака относительно заряда, накопленного при записи. При считывании информации на слой 6 подается напряжение величины и полярности, достаточной для создания между областями 2 и 3 инверсионного канала. Теперь при наличии канала между областями 3 и 4, который создается зарядом, накопленным в слое 8, при приложении напряжения между областями 2 и 4, можно зафиксировать протекание тока, а при отсутствии канала между областями 3 и 4 - отсутствие тока. В предлагаемой конструкции при легировании слоя 10 вследствие коэффициента сегрегации легирующей примеси между слоями 9 и 10 больше 1 и более низкой равновесной концентрации легирующей примеси, чем в проводящем слое„ легирующая примесь не 59447 6 будет проникать в слой 8 и понижать потенциальный барьер для дырок на границе раздела затворный диэлектрик— 5 проводящий слой, эффективный накопленный заряд будет больше. Введение дополнительного слоя повышает величину эффективного заряда в 1,5-2 раза. Это достигается в ре10 зультате отсутствия накопления дырок из слоя 10. Устранение подлегирования затворного диэлектрика уменьшает при программировании токи через него, практически исключается возможность пробоя элемента памяти. Введение дополнительного слоя увеличивает количество годных изделий за счет уменьшения процента "пробитых" элементов памяти в 2-3 раза, 20 Выбор толщины дополнительного слоя обусловлен следующим: при меньшем соотношении толщина дополнительного слоя не сможет препятствовать диффузии легирующей. примеси, Это 25 приведет к возрастанию токов через элемент памяти при программировании и соответственно к увеличению вероятности пробоя. Расчеты показывают, что толщина дополнительного слоя, 0 выполненного, например, из двуокиси кремния должна быть больше более чем в 2 раза толщины слоя, примыкаюц|его к подложке, Большее соотношение, т.е. увеличение толщины дополнительного слоя, 35 приведет к росту падения напряжения на последнем, снижению электрического поля при программировании в слоях 7, 8, уменьшит накопление заряда в рабочей области напряжений (фиг.2,. кривая В) . Если концентрация легирующей примеси равна или больше концентрации ее в проводящем слое, то в слое 8 накапливается легирующая примесь, понижается потенциальный барьер и уве" О личивается ток через элемент памяти, что приводит к снижению электрической прочности. Использование предлагаемой конструкции для микросхем типа 558РР2 поз" волило увеличить надежность програм" мирования (эффективная величина записанного заряда возросла в 2-3 раза) и уменьшить количество пробитых затворов. Ь5 «(» 4 >) gA / l/ ,Ф" I р „ л 5 /О 6 2О ?з Редактор О. Юркова Техред М.Моргентял Корректор О. Густи Заказ 2821 Тираж Г)оддиоиое ВНИИПИ Государственного кои тета по l .çîáðà- е; иям и открутили при ГКИ7 СССР Р.-..у Производственно-издам ельский камбина1 Патент"„.г „Ужгород„. ул. Гагарина ) О1
