Физика МДП-транзисторов / Части 9_10/1.doc
Часть 9. Энергонезависимые элементы памяти
1. Назначение
Энергонезависимые элементы памяти — приборы, способные сохранять электрическое состояние при отключении питания. Энергонезависимым элементом памяти является ферритовый дроссель, но он не поддается интеграции. В ИМС используются МДПТ, в которых заряд, создаваемый управляющими импульсами в диэлектрике, изменяет пороговое напряжение и сохраняется при отключении питания.
2 основных типа таких МДПТ:
1) МДПТ с плавающим затвором; 2) МДПТ со структурой Металл-Диэлектрик-Окисел-Полупроводник (МДОП).
2. МДПТ с плавающим затвором
Заряд хранится в плавающем затворе.
Запись: инжекция электронов из n-Si через тонкий туннельно прозрачный D1.
D2 — толстый (нет туннель-ного эффекта), с высоким ε (для снижения управляющего напряжения на затворе).
После записи пороговое напряжение изменяется на
.
Возможна запись УФ-излучением.
Время хранения — до 200 лет.
3. МДОП (МНОП)-транзисторы
Принцип действия - тот же.
Если D2 — Si3N4 (нитрид кремния) - МНОП.
Заряд хранится в ловушках на границе D1-D2 и в D2. Для повышения концентрации ловушек поверхность D1 легируется (вольфрамом).
157
p+
Fn
FM
D1 (SiO2) 5 нм
Плавающий
затвор G2
D2 (ZrO2, ε = 30) 100 нм
G
D
S
n-Si
p+
Еv
Ес
Еv
Ес
Еv
Ес
Еv
Ес
VG
+
-
-
G D2 GM2 D1 n-Si
FM2
-
G D2 D1 n-Si
FM2
FM
Fn
Плавающий
затвор G2
D2 (Si3N4, ε ≈ 8) 100 нм
G
D
S
n-Si
p+
p+
D1 (SiO2) 5 нм
-
+
VG ~ 50 B
- 2 0 + 10 VGS
”0”
”1”