Способ определения напряжения программирования ячейки памяти на основе пноп-структуры

 

Изобретение относится к способам измерения электрических параметров электрически репрограммируемых запоминающих устройств на основе структуры проводник - нитрид кремния - оксид кремния - полупроводник и может быть использовано для контроля напряжения программирования на этапах разработки и серийного производства. Целью изобретения является повышение производительности способа. Поставленная цель достигается за счет того, что на ПНОП-структуру подают нарастающее напряжение и при этом контролируют величину сквозного тока через ПНОП-структуру, при достижении сквозным током заданного значения определяют соответствующую ему величину приложенного напряжения, которое является напряжением программирования. 4 ил.

Изобретение относится к способам электрических измерений, в частности, электрических параметров электрически репрограммируемых запоминающих устройств на основе структуры проводник-нитрид кремния-оксид кремния-полупроводник и может быть использовано для контроля напряжения программирования на этапах разработки и серийного производства. Целью изобретения является повышение производительности способа. На фиг. 1 приведены типовые графики зависимости сдвига порогового напряжения ΔU_т запоминающего транзистора от длительности t импульса напряжения, приложенного к диэлектрику, при различной амплитуде; на фиг. 2 - зависимость времени программирования от плотности тока j через диэлектрик; на фиг. 3 - принципиальная схема стенда определения напряжения программирования согласно предлагаемому способу; на фиг. 4 - один из вариантов измерительного стенда. Напряжение программирования элемента памяти на основе запоминающего ПНОП-транзистора измеряют в следующей последовательности. Сначала на пластинах, содержащих тестовые ПНОП-транзисторы с толщиной слоев оксида и нитрида кремния 6 и 30 нм соответственно, изготовленные в одном технологическом цикле с ПНОП-элементами памяти ЗУ, измеряют зависимости сдвига порогого напряжения ΔU_т тестовых транзисторов от длительности импульса напряжения, приложенного к их подзатворному диэлектрику, при различной его амплитуде (фиг. 1). Для каждой из полученных кривых в координатах ΔU_т от loq(t) методом линейной экстраполяции крутого и полого участков кривой определяют точку перегиба Т(U), которая и соответствует оптимальной величине времени программирования для данной амплитуды импульса. Для этого же диапазона напряжений измеряют вольт-амперную характеристику диэлектрика тестового ПНОП-транзистора j(U). По этим двум параметрическим зависимостям строится график Т(j) (фиг. 2), дифференцированием которого можно определить калибровочную константу К = d_j/d(1/T), равную, например, 6,25 х 10^-7 Кл/см². Вид графика на фиг. 2 показывает, что связь между оптимальным временем программирования Т и плотностью сквозного тока j может быть выражена простым соотношением T(U) = K/j(U). Пусть максимально допустимое время программирования ЗУ составляет Т₁ = 1 мс. Для того чтобы определить напряжение программирования, соответствующее такому времени программирования, через тестовый ПНОП-транзистор 1 (фиг. 3) с помощью токоограничительного элемента, например генератора тока 2, пропускают ток плотностью I = K/T₁ = 6,25 х 10^-7/1 х 10^-3 = 6,25 х 10^-4 А/см² и измеряют с помощью вольтметра 3 падение напряжения на структуре, например, 20,8 В. Эту величину можно сравнить с минимально допустимым значением этого параметра, указанным в технической документации на данный тип ЗУ, и произвести отбраковку пластин (или даже отдельных кристаллов) по напряжению программирования. Следует отметить, что при последующем контроле напряжения программирования кристаллов ЗУ на пластинах из других партий, изготовленных по одному и тому же технологическому маршруту, нет необходимости повторно определять калибровочную константу К, поскольку экспериментальная апробация предлагаемого способа на ПНОП-структурах с толщиной подзатворного диэлектрика от 25 до 45 нм, изготовленных в различных технологических процессах, показала, что использование при их контроле одного и того же значения константы К = 6,25 х 10^-7 Кл/см² дает погрешность при определении напряжения программирования не более чем ±0,15 В. Определение напряжения программирования в соответствии с предлагаемым способом можно на практике выполнять и с помощью более простой установки (фиг. 4). В этом случае тестовую структуру 1, например ПНОП-конденсатор площадью S = 4 х 10⁴ мкм², подключают к источнику питания 2, например Б5-45, через вольтметр 3, например ЦУИП, входное сопротивление которого составляет R = 10 МОм. Постепенно увеличивая выходное напряжение источника питания 2, с помощью вольтметра 3 контролируют падение напряжения на его входном сопротивлении R. При плотности тока j = 6,25 х 10^-7 А/см², соответствующей времени программирования 1 мс, вольтметр покажет напряжение U = j ˙ S ˙ R = 2,5 В. Вычитая это напряжение из величины выходного напряжения источника питания, получаем значение напряжения программирования ПНОП ЗУ на данной пластине. Использование предлагаемого способа определения напряжения программирования обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества. 1. Повышение производительности способа не менее чем в 10-30 раз за счет использования менее трудоемкой и простой в практической реализации измерительной операции. 2. Резкое упрощение и удешевление контрольно-измерительной аппаратуры для определения напряжения программирования. 3. Наличие четкого критерия для разбраковки пластин с кристаллами ЗУ, благодаря тому, что определяемый параметр ЗУ измеряется непосредственно. (56) Электронная техника, сер. 3 Микроэлектроника, вып. 4 (100), 1982, с. 17.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ ПНОП-СТРУКТУРЫ, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа, на ПНОП-структуру подают нарастающее напряжение и при этом контролируют величину сквозного тока через ПНОП-структуру, при достижении сквозным током заданного значения определяют соответствующую ему величину приложенного напряжения, которое является напряжением программирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

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: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---