Элемент памяти

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060281 (21) 3247293/18-24 (3 ) M. Кд з с присоединением заявки Мо

G 11 С 11/34

G 11 С 11/40.Государствелный комитет

СССР, но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230982 Бюллетень No 35 (33) УДК 681. 327, .66 (088.8) Дата опубликования описания 230982

»

А. Ф. Плотников, В.Н. Селезнев, 3. Я. Садых ов, I

В.С. Омельченко и Ю.Н. Педченко (73) Авторы изобретения

1,, е ое йй" <

Ордена Ленина физический институт им.

AH СС (71) Эаявители

CP и .Киевский научно-исследовательский ийститух микроприборов (54) ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ

Изобретение относится к зайоминающим устройствам, в частности, к энергозависимым, электрически репро граммируемым запоминающим устройствам, построенных на основе МДП-элементов памяти (металл"диэлектрикполупроводник).

Известен МДП-элемент памяти, содержащий полупроводниковую, подложку, на которой последовательно расположены первый диэлектрический слой, плавающий. затвор, второй,диэлектрический слой и металлический электрод (1).

Недостатки данного элемента памяти заключаются в том, что небольшие металлические частицы в плавающем затворе разнесены на расстоянии, . нецостаточном для предотвращения поперечной проводимости эа счет прямого туннелирования между частицами, и поэтому заряд теряется через слабые места и микроотверстия в тонком циэлектрическом слое, после

10 - 10 циклов запись - .стирание 2. информации, характеристики элемента памяти - ухудшаются.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является МДПэлемент памяти, содержащий полупроводниковую подложку, на которой последовательно нанесены первый диэлектрический слой, второй диэлектрический слой и металлический электрод. Во втором диэлектрическом слое имеются глубокие ловушки, на которых захватываются инжектированный через первый диэлектрический слой

10 заРяд

Недостатки элемента памяти заключаются в том, что после 104 -10> циклов запись — стирание информации, элемент памяти утрачивает способность накапливать и хранить заряд

15 из-за деградации второго диэлектрика.

Целью изобретения является повышение надежности элемента памяти.

Поставленная цель достигается тем, что элемент памяти содержит по20 лупроводниковую подложку, на которой последовательно расположены первый и второй диэлектрические слои и металлический электрод. Во втором диэлектрическом слое расположены ди25 электрические области, причем размеры диэлектрических областей и расстояние между ними составляют 1050 Х.

На чертеже изображен предлагаемый

30 элемент памяти, общий вид.

960953

Элемент памяти содержит полупроводниковую подложку 1, первый диэлектрический слой 2, второй диэлект- . рический слой 3, в котором расположены диэлектрические области 4 и металлический .электрод 5. 5

Диэлектрические области 4 можно получать, изменив или температуры осаждения слоев, или же содержания какого-либо основного химического элемента, входящего в состав диэлект-!О рйка.

Элемент памяти работает следующим образом.

Для зап1лси информации к металлическому электроду 5 элемента памяти подается импульс напряжения, Амплитуда импульса напряжения выбирается так, чтобы напряженность электрического поля во втором диэлектрическом слое достигала (3-6) ° 10 В/см. При этом происходит сильная инжекция носителей заряда из полупроводниковой подложки 1 в первый диэлектрический слой 2 и затем носители достигают второго диэлектрического слоя 3 ° Инжектированные носители заряда захватываются глубокими ловушками в объеме второго диэлектрического слоя 3. После окончания импульса напряжения носителя заряда длительное время остаются захваченными в глубоких ловушках.

Носители заряда, захваченные во втором диэлектрическом слое 3 изменяют величину; потенциала плоских зон элемента памяти. Потенциалом 35 плоских зон элемента памяти является.такое напряжение на металлическом электроде 5, при котором изгиб зон полупроводниковой подложки ра.— вен нулю.

Зависимость величины потенциала плоских зон элемента памяти от амплитуды импульса напряжения носит гистерезисный характер. Приложенный к металлическому электроду 5 положительный импульс напряжения (относительно полупроводниковой подложки 1) вызовет накопление отрицательного заряда, величина потенциала плоских зон элемента памяти становится более положительной.

Приложенный к металлическому .электроду 5 отрицательный импульс напряжения !вызовет уменьшение накопленного отрицательного заряда или накопление положительного заряда.

При этом величина потенциала плоских зон элемента памяти делается

- более отрицательной. Таким образом, в зависимости от полярности и амплитуды поляризующего импульса напря- 60 жения, предварительно поданного на металлический электрод 5„ величина потенциала плоских зон элемента

l памяти может принимать разные значения. Два из крайних значений потенциала плоских зон принимается за положения окна переключения элемента памяти. В первом случае элемент памяти находится в состоянии логической . 1, а во втором случае он находится в состоянии логического 0, В режиме работы элемента па-. мяти производится многократное переключение его.из одного логического состояния в другое.

Испытания элемента памяти, у которого в качестве полупроводниковой подложки 1, первого диэлектрического слоя 2, второго диэлектрическогослоя 3 и диэлектрической области 4 использованы соответственно ° °

Р-Тип .кремния с концентрацией основных носителей заряда 10 см цвуокись кремния толщиной 10-1.3 А,, 1÷èòðèä кремния толщиной 600-1200 A нитрид кремния, обогащенный крем,нием,-показали, что введение диэлектрических областей 4 во второй диэлектрический слой 3 приводит к увеличению срока службы МДП-элемента памяти в режиме многократных циклов запись — стирание информации в 10З вЂ” 10 раз по сравнению с

МДП-элементом памяти, не имеющий диэлектрические области 4 (т.е. второй диэлектрический слой имеет однородную стехиометрическую структуру по свей толщине).

Использование предлагаемого элемента памяти, например в схемах реверсивных запоминающих устройств, позволяет создать запоминающее устройство с объемом памяти 10 -109бит и быстродействием в микросекундном диапазоне

Формула изобретения

Элемент памяти, содержащий полупроводниковую подложку, на которой последовательно расположены первый и второй диэлектрические слои и металлический электрод, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности элемента памяти, он содержит диэлектрические области, расположенные во втором диэлектрическом слое, причем размеры диэлектрических областей и расстояние между ними составляют 10-50 А.

Источники информации„ прннятые во внимание при экспертизе

1.Патент США. Р 3500142,кл.317-235, 1970.

2.Патент CIA Р 3590337,кл.317-234, 1971 (прототип).

960953

g-. fP4 Ю- ЛМ

43

Составитель 3. Садыгов

Редактор Гс Ус Техред,A.Бабинец ХорректорГ. Решетннк

Заказ 7298/66 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4