2.13.2. Элементы сбис

Рис. 28. Структура LDD транзистора. Структура симметрична относительно показанной оси.

1. Поликремниевый затвор

2. Окисленный поликремний

3. Слаболегированные области истока и стока

4. Тонкий подзатворный окисел

5. n+ области стока и истока

6. p–подложка

Уменьшение размеров транзистора до долей микрона приводит к появлению ряда эффектов короткого канала. Большинство этих эффектов связано с увеличением электрического поля в стоковой области. Для снижения поля стока используется конструкция с двойной стоковой областью, т.н. структура со слабо легированным стоком (LDD-транзистор), представленная на рис. 28. Областьn-типа толщиной около 0.1 мкм и концентрацией доноровуменьшает напряженность поля под затвором вблизи стока. Формированиеn-области возможно одновременно сn⁺– областями истока и стока, если предварительно окислить поликремниевую область затвора. Наклонная окисленная стенка поликремния частично маскируетp-подложку при ионном легировании, рис.28.

2.14. Элементы зу на мдп транзисторах

Постоянные запоминающие устройства относятся к числу наиболее простых и широко распространенных БИС с широкими возможностями, определяемыми заданной системой микрокоманд и программой, которая записывается в оперативное или постоянное ЗУ. Использование ПЗУ с электрической перезаписью обеспечивает микропроцессору большую гибкость и удобство отладки. Создание ПЗУ с электрической перезаписью на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник с нитридом кремния (МНОП- транзистор) и транзисторов с плавающим затвором было существенным шагом вперед по сравнению с применяемым раннее способом однократного занесения информации в ПЗУ.

Использование МДП транзисторов в качестве элементов программируемых ПЗУ основано на возможности изменения порогового напряжения путем изменения заряда в затворе транзистора.

2.14.1. Мноп транзистор

Структура транзистора с нитридом кремния в затворе показана на рис. 29. Нитрид кремния выращивается на туннельно прозрачном слое двуокиси кремния и представляет собой поликристаллическую пленку полупроводника с шириной запрещенной зоны около 5 эВ с большой концентрацией ловушек, аналогичных поверхностным состояниям на границе раздела.

Рис. 29. МНОП транзистор.

Нижний туннельно прозрачный SiO₂, 20 Å, верхний, 50 Å,

предотвращает инжекцию носителей в нитрид

из верхнего поликремниевого затвора.

Для записи электронов на затвор подается положительное напряжение, превышающее критическое значение, обычно 20 - 30 В. Имеющиеся в достаточном количестве в канале транзистора электроны туннелируют из зоны проводимости кремния сквозь окисел на ловушки в запрещенной зоне нитрида, рис. 30.

При стирании, т.е. удалении электронов из нитрида, затвор заземляется , а на подложку подается положительное напряжение около 40 В. Электроны возвращаются из ловушек в нитриде в зону проводимости кремния, рис. 30. Механизм переноса электронов сквозь нитрид представляет собой последовательность индуцированных полем переходов с уровней ловушек в зону проводимости нитрида кремния. Время записи составляет обычно около 1 мс, время стирания около 50 мс. Время хранения заряда не менее 3000 часов, допустимое число циклов перезаписи до 10000. На рис. 31 показано распределение напряженности поля в двухслойном диэлектрике с отрицательным зарядом , сосредоточенным на границе раздела. Это примерно соответствует ситуации в МНОП структуре, т.к. захваченные на ловушки электроны не распространяются далеко вглубь нитрида

,

Рис. 30. Запись электронов в нитрид

Рис. 31. Распределение напряженностей поля в двухслойном диэлектрике с отрицательным зарядом на границе раздела

С ростом при записиуменьшается, приток сквозьпрекращается, а величина записанного заряда электронов становится равной

под действием отрицательного заряда положительное пороговое напряжение увеличивается на величину