Brevet FR2572211A1 — publié le 19860425

La présente invention concerne une cellule de mémoire permanente du type "merged" (ou fusionné) possé- dant une grille flottante superposée à la grille de com- mande et de sélection. Il est connu qu'une cellule "merged" (ou fusion- née) est une cellule de mémoire permanente à grille flot- tante dans laquelle la grille de commande et la grille de sélection sont formées d'une seule pièce, dans laquel- le la partie de commande est superposée à la grille flot- tante, laquelle est à son tour superposée à un substrat de silicium monocristallin possédant des zones dopées de drain et de source et une zone de canal interposée tan- dis que la partie de sélection est superposée à la zone de source du substrat de silicium. De l'oxyde de sili- cium est évidemment présent pour exercer la fonction de diélectrique. Dans les cellules fusionnées comme, d'une façon générale, dans toutes les cellules de mémoire à grille flottante, il est évident qu'il est également important d'assurer une haute capacité de conservation des charges (aussi bien négatives que positives) dans la grille flot- tante. La condition la plus critique pour la perte, de charge à travers le diélectrique entre la grille flottan- te et la grille de commande se présente dans la cellule qui se trouve à l'état non conducteur (grille flottante chargée négativement) pendant la phase de lecture (gril- le de commande avec polarisation positive); dans cette condition, les deux champs électriques présents dans le diélectrique, qui sont engendrés par la charge négative emmagasinée et par -la polarisation positive de la grille de commande, sont du même signe et s'additionnent. Dans le cas o les cellules se trouvent au contraire à l'état négatif (grille flottante chargée positivement) et dans les conditions de lecture, les deux champs électriques sont de signes opposés et engendrent un champ électrique résultant d'une valeur inférieure. 2 2572211 Selon l'invention, on a maintenant constaté que l'objectif indiqué plus haut peut être atteint au moyen d'une cellule fusionnée modifiée qui se caractérise en ce qu'elle présente sa grille flottante superposée à la grille de commande et de sélection. En d'autres termes, la cellule fusionnée selon l'invention prévoit une disposition de grille inversée comparativement à celle des cellules fusionnées de type connu. Ceci permet de mettre à profit la caractéristi- que intrinsèque de l'oxyde interposé entre les deux gril- les, qui consiste dans le fait qu'il est peu conducteur lorsque la grille supérieure est polarisée négativement par rapport à la grille inférieure et, au contraire, plus fortement conducteur dans la situation inverse. Il est évident que, dans la cellule selon l'in- vention, la grille flottante étant la grille supérieure, on met à profit l'asymétrie de la caractéristique de con- duction du diélectrique, en ce sens que, dans les condi- tions dans lesquelles le champ électrique possède la va- leur la plus élevée en module, ce champ est dirigé dans le sens dans lequel le diélectrique possède la conduc- tion la plus basse tandis que, dans les cellules tradi- tionnelles, c'est l'inverse qui se produit. L'effet est en outre accentué si, selon une for- me préférée de réalisation de la présente invention, le diélectrique interposé entre les deux grilles n'est pas seulement composé d'oxyde mais d'oxyde recouvert de ni- trure de silicium. En effet, l'expérience a montré que cet accouplement accroît la différence du comportement entre les deux sens de la conduction. Le résultat final de tout ceci est que, à égali- té d'efficacité fonctionnelle, il est possible de réali- ser la cellule avec un diélectrique mince et, par consé- quent, avec des dimensions globales réduites. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 montre la configuration de structu- re d'une cellule fusionnée selon l'invention; la figure 2 montre un diagramme représentatif du mode de fonctionnement de la cellule de la figure 1 la figure 3 montre un accouplement oxyde-nitru- re utilisable comme diélectrique entre les deux grilles de la cellule de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté une cellule fu- sionnée possédant un substrat de silicium monocristallin 1 muni de zones dopées de drain 2 et de source 3, avec une zone de canal 4 interposée. Une grille flottante en silicium polycristallin est superposée au substrat l et comprend une partie 6 possédant une portion 7 proche de la zone de drain 8 et une autre partie, 8, superposée à une grille de commande et de sélection 9 proche de la zone de source 3. De l'oxyde de silicium 10 entoure les deux gril- les 5 et 9, en définissant une zone d'oxyde mince 11l sous la partie 7 de la grille flottante et une couche diélectrique 12 entre les deux grilles superposées. Les caractéristiques intrinsèques de l'oxyde provoquent des différences de comportement de la cellule selon l'état de polarisation de la grille flottante. Si la grille flottante se trouve à un potentiel plus posi- tif que la grille de commande, l'oxyde devient conduc- teur à un champ électrique nominal relativement plus bas; toutefois, ceci est la condition dans laquelle on engendre difficilement un champ électrique élevé. Si, au contraire, la grille flottante se trouve à un potentiel plus négatif que la grille de commande, l'oxyde ne de- vient conducteur qu'à des champs électriques plus éle- vés. Il est donc possible d'étudier des cellules possé- dant un diélectrique plus mince, puisque ces cellules supporteront le champ électrique plus élevé que l'on a avec la grille flottante chargée d'électrons sans donner lieu à des pertes de charge. Les deux situations sont illustrées dans les graphiques A et B de la figure 2, sur lesquels on a en abscisses la tension V et en ordonnées, l'intensité I. Ce comportement est encore accentué dans le cas o le diélectrique 12 est constitué, non pas par du sim- ple oxyde mais par un sandwich oxyde-nitrure tel que ce- lui de la figure 3, o l'oxyde est indiqué en 12' et le nitrure en 12". Le procédé de fabrication de la cellule permet de faire croître un oxyde épais entre le silicium mono- cristallin et la première couche de silicium polycristal- lin et un diélectrique plus mince (oxyde ou oxyde plus nitrure) entre le silicium monocristallin et la deuxième couche de silicium polycristallin. Il sera immédiatement évident pour l'homme de l'art qu'il est utile de dispo- ser de ces deux diélectriques d'épaisseurs différentes pour pouvoir réaliser le circuit à haute tension avec l'oxyde plus épais, de manière à avoir des tensions de décharge disruptive plus élevées, et le circuit à basse tension avec l'oxyde plus mince ou avec le sandwich oxy- de-nitrure, de manière à avoir des circuits plus rapi- des. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 2572211 R E V E N D ICAT I ON S 1 - Cellule de mémoire permanente de type "merged" (ou fusionné), comprenant un substrat de sili- cium (1) présentant des zones dopées de drain (2) et de source (3), une grille flottante (15), une grille de com- mande et de sélection (9) en une seule pièce et un dié- lectrique (12) interposé entre lesdites grilles (5, 9), caractérisée en ce que ladite grille flottante (5) est superposée à ladite grille de commande et de sélection (9). 2 - Cellule de mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit diélectrique (12) est composé d'oxyde de silicium. 3 - Cellule de mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit diélectrique est composé d'oxyde de silicium (12')- et de nitrure de silicium (12") superposé audit oxyde (12').