Элемент памяти

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к постоянным электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам, сохраняющим информацию при отключенном источнике питания. Целью изобретения является увеличение количества циклов перепрограммирования элемента памяти. Поставленная цель достигается тем, что элемент памяти содержит сегнетоэлектрнческий слой 7. Слой 7 поляризуется при подаче импульса программирующего или стирающего напряжения таким образом, что усиливает электрические поля в диэлектрических слоях 4-6, вызывая увеличение инжекции носителей заряда из подложки 1. Это позволяет накопить большие по величине заряды за меньшее время, а значит, уменьшить деградацию запоминающей среды при перепрограммировании. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. с «

2 9О А1

ССЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН (192 (И) {51) 5 С 11 С 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР и А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (48) 23. 09.92. Бюл. 9 35 (21) 4627918/24 (22) 28.12.88

{72) В.1 .Ерков, А.А.Лихачев, Э.Г.Косцов, И.Л.Багинский и В.М.Егоров (53) 681.327.66(088.8) (56) Патент Франции М 2298523> кл ° G 11 С 17/00, 1978.

ЕЕЕЕ Trans. an Electron f)evince, . 1983, Ч.ED-30, М 2, с. 122"1?8. (54) ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к постоянным электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам, сохраняющим информацию при отклкченном

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к посто" янным электрически перепрограммируемым запоминающим устройствам, сохра- . няющим информацию при отключенном источнике питания, и может быть использовано в блоках памяти вычислительных машин, в устройствах автома- . тики, микропроцессорах.

Целью изобретения является увеличение эффективности записи информации и количества циклов перепрограммиро" вания элемента памяти.

На чертеже показана структура элемента памяти. . Элемент памяти содержит полупроводниковую подложку 1 первого типа проводимости, две области 2, 3 вто..рого типа проводимости, три диэлект" источнике питания. Целью изобретения является увеличение количества циклов перепрограммирования элемента памяти.

Поставленная цель достигается тем, что элемент памяти содержит сегнетоэлектрический слой 7. Слой 7 поляризуется при подаче импульса программирующего или стирающего напряжения таким образом, что усиливает электрические поля в диэлектрических слоях 4-6, вызывая увеличение инжекцип носителей заряда из подложки 1. Это а позволяет накопить большие по величц-, . не заряды за меньшее время, а значит, уменьшить деградацию запоминающей среды при перепрограммирова пп(. - И

2 з.п. ф-лы, 1 ил. рических слоя 4-6, сегнетозлектрический слой 7, проводящий слой 8.

Предположим, элемент памяти имеет полупроводниковую подложку 1 р-типа, и-области 2,3 у поверхности которой являются истоком и стоком транзисторного элемента паияти; первый, второй, третий диэлектрические слои 4-6, егнетоэлектрический слой 7 и проводящий слой 8 образуют затвор транзисторного элемента памяти, причем первый диэлектрический слой 4 представляет собой сверхтонкий окисел кремния, второй диэлектрический слой 5 — а1 нитрид кремния, третий диэлектрический.слой 6 либо отсутствует, либо представляет собой снерхтонкий слой окисла или оксинитрида кремния, полученного окислением части толщины вто1582890 рого диэлектрического слоя 5 (нитрида ки 1. Наличие же границы Раздела с кремния), проводящий слой 8 — алю» сегпетозлектрическим слоем 7 создает миний, или тугоплавкий металл, или в ее области дополнительную высокую поликремний, или силицид тугоплавкого плотность ловушечных центров, металла, или их комбинация,, является Эти два фактора позволяют за меньзатвором транзисторного элемента па- шие времена при одинаковых программимяти. рующих напряжениях накопить большие

Элемент памяти работает следую" по величине информационные заряды по щим образом. сравнению с обычным МНОГГ-элементом

Исходное пороговое напряжение тран- .:.памяти. Наиболее эффективно сегнето зистора памятй близко к нулю. Запись электрический слой 7 работает в низинформации осущесгвляется подачей на .ковольтных вариантах с малыми толщизатвор oTÉÎñèTeëüÿo подложки Им нами диэлектрических слоев 4-6.. пульса положительного найряжения та" f$, В этих случаях сегнетозлектрический кой амплитуды, чтобы электрические слой 7 дополнительно выполняет роль поля в первом, втором диэлектрических слоя, блокирующего инжекцию как дыслоях 4, 5 и сегнетоэлектрическом, рок, так и электронов со стороны слое 7 имели величины 9 - 1 Й; 5 - 7 электрода. Третий диэлектрический и 1,0-10 кВ/см соответственно. Ток 20 слой 6 может отсутствовать, что не из" электронов через первый диэлектричес- менит принципиальную возможность ра ". кий. слой 4 преобладает над током боты элемента памяти в целом, но в электронов во втором, третьем дизлект- случае малой толщины второго диэлектрических слоях 5,6 и сегнетозлектри- рического слоя 5 (менее 2П нм) налическом слое 7. Во втором дизлектричес" чие третьего диэлектрического слоя 6 ком слое 5 и на границах второго ди- весьма желательно, так как он позвозлектрического слоя 5 с третьим б и ляет в этом случае повысить электритретьего 6 с сегнетозлектрическим ческую прочность диэлектрической сисслоем 7. содержащих высокую плотность темы и создать дополнительную концент" глубоких ловушечных центров, происхо- gg рацию глубоких ловушечных центров и, дит накопление заряда электронов„ что таким образом, способствует улучшепереводит транзистор памяти в непро- нию эффективности записи информацион" водящее состояние с высоким пороговым ных зарядов и их хранению. Однако напряжением. третий диэлектрический слой б не дол1

Стирание заряда осуществляется при-З> жен быть сколь угодно толстым, так ложением к затвору относительно под- как зто приведет к увеличению проложки 1 отрицательного импульса на- граммирующих напряжений и даже к попряжения. В слоях 4 †. 7 затворной сис- тере работоспособности элемента памя-. темы элемента памяти создаются элект- ти. Г1озтому, чтобы способствовать рические поля такого же порядка, как щ улучшению эффективности записи и в то при записи электронов, при этом элект- же время заметно не увеличивать проpoHbI с ловушечных центров удаляются, граммирующие напряжения, не следует а инжектированные из подложки дырки использовать толщину третьего дизлектзахватываются на ловушечные центры, рического слоя 6, более чем в три рачто .позволяет перевести транзистор па-gg за превышающую толщину первого сверхмяти в проводящее сосгояние с низким тонкого диэлектрического слоя 4, обычпороговым напряжением. Контроль логи- но равную 2-3 нм, для реализации высо" ческого состояния элемента памяти про- кой эффективности программирования и водится контролем тока а канале тран- высокой стойкости к циклам записьэисторв при приложении между истоком,ъ стирание элементов памяти. Наличие и стоком небольшого электрического на- сегнетоэлектрического слоя 7 в элеменпряжения. Сегнетоэлектрический слой 7 те памяти позволяет уменьшить деграполяризуется при подаче импульса про" дацию запоминающей среды, что привограммирующего или стирающего.напряже- дит к увеличению количества циклон ния таким образом, что усиливает запись-сгирание элемента памяти. электрические поля в расположенных Дополнительным преимуществом предмежду ним и подложкой 1 диэлектричес- лагаемого элемента памяти является ких слоях 4-6, вызывая увеличение то обстоятельство, что блокировка инжекции носителей заряда иэ подлож- инжекции носителей заряда сегнеin158289

Составитель С.Королев

Редактор Т.Орловская Техред Д.Олийнык Корректор И,Шароши

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иасква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4О59

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 электрическим слоем 7 со стороны электрода снимает ограничения на материал электрода и таким образом расширяет технологические возможности изготовления элемента памяти, в частности, и схем памяти в целом, Изготовление второго диэлектрического слоя 5 переменного состава,. например из нитрида кремния с оксинит10 ридом кремния, с нитридом кремния нестехиометричного состава, с окислом кремния, позволяет увеличить время хранения информации.

I5

Формула из обретения!

Элемент памяти, содержащий полупроводниковую подложку первого типа . проводимости, две области второго ти- щ па проводимости, расположенные в приповерхностнам слое полупроводниковой подлая(ки, первый, второй и третий ди-. .электрические слои, последовательно. расположенные на поверхности полупроводниковой подложки между первой и второй областями второго типа проводимости с частичным перекрытием их краев, причем первый и третий диэлект-.

О 6 рические слои имеют диэлектрические проницаемости меньше, чем второй дн электрический слой, а толщина третьего диэлектрического слся составляет

0,0 — 3 0 толщины первого диэлектрического с..оя, проводящий слой, о т:личающийся тем,что,сцелью увеличения эффективностп Записи информации и количества циклов пере-, программирования элемента памяти, он. содержит сегнетоэлектрический слой, расположенный на поверхности третьего дпэл слал, а проводящий слой расположен на поверхности сегнетаэлектрнческого слоя. i

2. Элемент памяти по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что проводящий слай.выполнен иэ тугаплавкого металла, или поликремния, или силицнда тугоплавкога металла, или их комбинации.

3. Элемент памяти по пп. 1 и 2, О т л и ч а ю щ и Й с я тем что Бто рай диэлектрический слой выполнен из оксинитрида кремния или комбинации нитрида кремния нестехиометрнческого состава с оксинитридом <ремния, с окислам кремния, с нитридом кремния,