Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19800731Elc028.shtml

Широкое применение тонких туннельных окислов в ЭСППЗУ

Похоже, что главным вариантом конструкции запоминающего элемента ЭСППЗУ становится сочетание тонкого туннельного окисла с поликремниевым плавающим затвором. Этот тонкий окисный слой обеспечивает туннели-рование электронов в обоих направлениях, которое используется для переноса зарядов вместо достаточно грубого механизма лавинной инжекции, а плавающий затвор, выполняя функцию элемента хранения, заменяет нитридно-окисный составной диэлектрик, для которого при заданном уровне напряжения программирования требуется еще меньшая толщина окисла и который вследствие этого сильнее подвержен утечкам.

Фирма Intel Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния) изготовила недавно ЭСППЗУ емкостью 16К, совместимое со стираемым ультрафиолетовым светом ППЗУ 27161{Электроника, 1980, №5, с.27}. Это ЭСППЗУ изготовлено по технологии Flotox, близкой к технологии ЭСППЗУ фирмы Hughes. Название Flotox образовано от слов «плавающий затвор» и «туннельный окисел» (floating-gate tunnel oxide). Как видно из сечений запоминающих элементов, обе технологии близки друг к другу. Основное отличие их состоит в том, что фирма Intel использует в запоминающем элементе два транзистора (второй прибор, выполняющий функцию выборки элемента, на рисунке не показан), тогда как в элементе фирмы Hughes оба этих транзистора структурно совмещены в одном приборе. В обоих случаях «клапаном» для перемещения электронов из подложки на плавающий затвор и обратно служит слой окисла толщиной менее 20 нм.

В обоих запоминающих элементах для изменения потенциала плавающего затвора используется второй управляющий электрод, имеющий емкостную связь с этим затвором. Например, при подаче на расположенный над плавающим затвором управляющий затвор высокого напряжения напряжение на плавающем затворе также повышается и электроны проникают через тонкий окисел и захватываются этим затвором. Некоторые различия запоминающих элементов в этой части структуры состоят в том, что у фирмы Intel управляющий затвор выполнен из поликремния, а у фирмы Hughes — из металла, и что в элементе фирмы Hughes для усиления емкостной связи между управляющим и плавающим затворами использован нитрид кремния.

В элементе фирмы Intel тонкий слой окисла выращен над сильно легированной областью n+-типа, тогда как в элементе фирмы Hughes — над слабо легированным р-карманом. Выращивание окисла над сильно легированной областью может оказаться более сложным делом, так как в этом случае в туннельный окисел могут попадать некоторые примеси. Однако благодаря размещению туннельного окисла над стоковой областью n+-типа, входящей в состав этого элемента, специалисты фирмы Intel смогли реализовать в своем ЭСППЗУ побайтовое стирание. Аналогичный режим собирается предусмотреть в своем приборе и фирма Hughes, но только в будущих моделях. Для стирания запоминающего элемента в приборе фирмы Intel управляющий электрод заземляется, а на сток подается положительное напряжение, так что электроны преодолевают туннельный окисел и уходят с плавающего затвора. Напротив, в приборе фирмы Hughes в этом режиме приходится подавать положительный потенциал на весь карман p-типа, из-за чего стирание отдельных элементов просто невозможно.

Фирма Motorola запланировала выпуск серии ЭСППЗУ с туннельным окислом, и ее представители утверждают, что запоминающие элементы в этих приборах будут меньше элементов типа Flotox на 20—30%. Теоретически, если тонкий окисел можно было бы сделать достаточно тонким, то все операции, включая программирование, можно было бы выполнять с использованием одного источника питания +5 В или, что более вероятно, с использованием встроенного (выполненного в составе кристалла) генератора высокого напряжения. С другой стороны, специалисты фирмы Xicor Inc. (Саннивейл, шт.Калифорния) показали, что процесс низковольтного туннелирования электронов может осуществляться и через более толстый окисел, если его тщательно выращивать в контролируемых условиях на поликремнии с грубой текстурой.

В приборах со структурой металл-нитрид-окисел-полупроводник (МНОП-структурой) используется еще более тонкий туннельный окисел, однако заряд в этих приборах хранится на границе нитрид-окисел и поэтому не обладает подвижностью. По этой причине данный сверхтонкий слой окисла не обязательно должен быть идеально совершенным. Действительно, в тонком окисле запоминающих МНОП-элементов может быть несколько сквозных отверстий, не оказывающих никакого влияния на их работоспособность. Напротив, заряд, хранимый на плавающем затворе, есть заряд подвижный, поэтому отверстие в тонком окисле под плавающим затвором будет вести себя как низкоомная закорачивающая перемычка, полностью выводящая такой запоминающий элемент из строя. Но чем выше качество процесса выращивания тонкого туннельного окисла, тем вероятнее замена запоминающих МНОП-элементов с составными нитридно-окисными диэлектриками на элементы с плавающими поликремниевыми затворами.

Тем не менее в настоящее время появляются и МНОП-приборы, предназначенные для замены стираемых ППЗУ. Фирма Hitachi Ltd. сейчас продает опытные партии своего ЭСППЗУ HN48Q16, совместимого с прибором 2716. В этом ЭСППЗУ не предусмотрено побайтовое стирание информации, но зато его цена вполне конкурентна — в партиях по 100 шт. этот прибор стоит всего 70 долл. ЭСППЗУ 2816 фирмы Intel стоит сейчас в 8—10 раз дороже прибора 2716 (последний стоит от 7 до 20 долл.). Компания General Instrument Corp. (Хиксвилл, шт.Нью-Йорк), которая в настоящее время переходит с технологии р-канальных МНОП-приборов на технологию n-канальных МНОП-приборов, также исследует возможности выпуска ЭСППЗУ, способных заменить существующие СППЗУ.

Джон Поса

Родительская статья:

Микромощное электрически стираемое ППЗУ с высокой скоростью репрограммирования

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.17 (595), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.24

Electronics Vol.53 No.13 July 31, 1980 A McGraw-Hill Publication

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Запоминающие устройства





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19800731Elc028.shtml