Brevet FR2572212A1 — publié le 19860425

La présente invention concerne un procédé d'écriture pour matrices de cellules de mémoire permanen- te du type "merged" (ou fusionné). Les cellules de mémoire permanente traditionnel- les comprennent, ainsi qu'il est bien connu, une grille flottante interposée entre une grille de commande et un substrat de silicium sousjacent muni de zones dopées de drain et de source et d'une zone de canal interposée. La charge et la décharge de la grille flottante se produisent sous l'effet du passage d'électrons à tra- vers une petite surface d'oxyde très mince qui se trouve entre la grille flottante et la région dopée de drain; l'épaisseur de l'oxyde est telle que, par application de tensions appropriées à la grille de commande et au drain, on obtienne dans l'oxyde des champs électriques de nature à permettre la pénétration d'électrons par ef- fet tunnel suivant le mécanisme Fowler-Northeim. Pour leur utilisation dans les systèmes à matri- ce, lesdites cellules de mémoire comprennent en outre, sur le côté drain, un transistor de sélection qui, par choix judicieux de la tension de polarisation de sa gril- le, dite de sélection ou de transfert, permet l'applica- tion des tensions d'écriture et de lecture aux seules cellules qui sont sélectionnées à l'instant considéré, en laissant toutes les autres au repos. On connait par ailleurs, contrairement aux cel- lules traditionnelles, les cellules de mémoire dites du type fusionné, dans lesquelles la grille de commande est d'une seule pièce avec la grille de sélection, qui est disposée cette fois sur le côté source du substrat de si- licium. Ce type de cellule, très avantageux en raison de ses petites dimensions, pose malheureusement des pro- blèmes de sélection en écriture qui, jusqu'à présent, ont fait obstacle à leur utilisation dans les systèmes à matrice. Ces problèmes proviennent de la structure in- trinsèque de la cellule fusionnée et, en particulier, du fait que la grille de sélection, qui est d'une seule piè- ce avec la grille de commande, se trouve sur le côté source au lieu de se trouver sur le côté drain de la cel- lule. En effet, du fait de cette disposition, la grille de sélection conserve ses capacités propres en phase de lecture, lorsque la tension du drain est basse mais elle les perd entièrement en phase d'écriture, dans laquelle la haute tension de drain tend à charger positivement la grille flottante de toutes les cellules, sélectionnées ou non, sans que la grille de sélection ne puisse rien faire à cet égard. Ceci implique, dans une matrice de cellules fusionnées, l'écriture simultanée de toutes les cellules associées à un même fil de drain. D'autre part, la grille de sélection ne pour- rait pas être placée sur le côté drain dans une cellule fusionnée parce que, en phase d'écriture, du fait qu'el- le se trouverait au même potentiel nul que la grille de commande, elle bloquerait la tension de drain à l'entrée de la cellule, en empêchant cette tension de charger po- sitivement la grille flottante et, de cette façon, d'opé- rer l'écriture de la cellule, ici également, que cette cellule soit sélectionnée ou non. Le but de la présente invention est celui de réaliser un procédé d'écriture qui permette l'écriture sélective des différentes cellules dans une matrice de cellules de mémoire du type fusionné, en rendant ainsi possible la réalisation et l'utilisation d'une matrice de ce genre. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un procédé d'écriture qui comprend l'application d'une tension de drain positive à chaque rangée de cellules à drain commun, y compris une cellule sélectionnée pour l'écriture, l'application d'une tension de drain nulle à toutes les autres rangées de cellules à drain commun, et 2'ç72?12 l'application d'une tension de grille nulle à chaque ran- gée de cellules à grille commune, qui comprend une cellu- le sélectionnée, caractérisé en ce qu'à toutes les au- tres rangées de cellules à grille commune, on applique une tension de grille intermédiaire entre ladite tension positive et ladite tension nulle. Par application de ladite tension intermédiai- re, on a obtenu l'important effet consistant à provoquer l'apparition sur la grille flottante de chaque cellule non sélectionnée dont le drain est à une tension positi- ve, d'un potentiel suffisamment peu inférieur au poten- tiel de drain pour rendre le passage de la charge extré- mement lent et, de cette façon, s'opposer à l'écriture de la cellule. D'autre part, ladite tension intermédiai- re n'a pas d'effet préjudiciable sur les cellules non sé- lectionnées dont le drain est à une tension nulle parce que, dans leur cas, la grille flottante prend à son tour un potentiel suffisamment peu supérieur au potentiel de drain pour rendre le passage de charge encore plus lent et, de cette façon, empêcher l'effacement de -la cellu- le. La cellule fusionnée devient ainsi utilisable dans un système à matrice, ce qui lui confère l'avantage propre intrinsèque représenté par les dimensions rédui- tes. 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 annexes sur lesquels, la figure 1 représente la conformation structu- rale d'une cellule fusionnée; la figure 2 représente le schéma de principe d'une matrice de cellules de mémoire du type fusionné, ce schéma étant naturellement limité à une petite partie de matrice, qui comprend deux rangées de cellules à drain commun, entrelacées avec autant de rangées de cellules à grille commune. Sur la figure 1, on a indiqué par SS un subs- trat de silicium monocristallin possédant des zones do- pées, de drain D et de source S, séparées par une zone de canal CN. Sur le substrat SS, et naturellement avec interposition de couches appropriées d'oxyde de sili- cium, sont disposées une grille flottante F en silicium polycristallin et une autre grille G qui joue simultané- ment le rôle de grille de commande GC et de grille de sé- lection GS, ces grilles étant réunies en une seule pièce qui présente la grille de sélection sur le côté source. La cellule dans son ensemble est désignée par C et elle travaille d'une façon connue en soi, en char- geant la grille flottante F positivement dans la phase d'écriture (dans laquelle la grille G est à la masse et le drain D est à une tension positive) et négativement dans la phase d'effacement (lorsque la grille G est à une tension positive et le drain D est à la masse); tou- jours d'une façon connue, la lecture consiste en un pas- sage de courant du drain D à la source S (fort ou faible selon l'état de la cellule) qui est obtenu par une peti- te tension positive de drain et une tension positive de grille un peu plus élevée (telle que l'on obtienne un passage de courant sur la cellule écrite et qu'on n'en obtienne pas sur la cellule effacée) et est détecté par des moyens sensibles appropriés. Quatre cellules de ce genre, désignées par C1, C2, C3 et C4 sont illustrées dans une disposition en ma- trice sur la figure 2, avec les drains D des cellules connectés deux à deux à des fils de drain cormmnuns FD1 et FD2 et les grilles G de ces mêmes cellules également con- nectées deux à deux à des fils de grille communs FG1 et FG2. Bien que ceci ne soit pas indiqué, il va de soi que les sources des cellules sont toutes connectées ensem- ble. Avec une matrice de ce genre, le procédé d'écri- ture selon l'invention prévoit d'exécuter l'écriture d'une cellule sélectionnée, par exemple, la cellule Cl, de la façon suivante. Au fil de drain FD1 qui comprend la cellule sé- lectionnée Cl, est appliquée une haute tension positive V+, par exemple 20 V, tandis qu'à l'autre fil de drain FD2 (ainsi qu'à d'autres fils éventuellement existant dans les mêmes conditions), est appliquée une tension nulle 0. Au fil de grille FG1 qui comprend la cellule sé- lectionnée Cl, est à son tour appliquée une tension nul- le O tandis qu'à l'autre fil de grille FG2, ainsi qu'à d'autres fils de grille placés dans les mêmes- condi- tions), est appliquée une tension positive Vi (par exem- ple 10 V) intermédiaire entre la dite tension positive et la tension nulle. Les sources S des quatre cellules sont toutes flottantes à une tension faiblement positi- ve. Avec une tension de drain haute et positive et une tension de grille nulle, la cellule sélectionnée Cl subit l'opération d'écriture, qui consiste dans le fait que la grille flottante F cède des électrons au drain D, en se chargeant négativement et en rendant la cellule conductrice. Toutes les autres cellules restent dans l'état dans lequel elles se trouvent, la cellule C2 parce qu'el- le est soumise à des tensions de drain et de grille tou- tes deux nulles, et les cellules C3 et C4 sous l'effet de la tension positive intermédiaire Vi appliquée à leurs grilles. Plus précisément, si la tension de grille des cellules C3 et C4 était nulle, la haute tension de drain de la cellule C3 se combinerait à la tension nulle de grille de la même cellule pour provoquer également l'écriture de cette dernière. Si, au contraire, la ten- sion de grille des cellules C3 et C4 était haute, comme la tension de drain des cellules C1 et C3, la haute ten- sion de grille de la cellule C4 se combinerait à la ten- sion de drain nulle de cette cellule pour provoquer l'ef- facement de cette dernière. Inversement, la tension positive intermédiaire Vi appliquée au fil de grille FG2 des cellules C3 et C4 a pour effet que la grille flottante F de la cellule C3 se met à un potentiel positif (par exemple 12 V) suffi- samment peu inférieur à la haute tension de drain V+ pour rendre extrêmement lent le passage des charges néga- tives de la grille flottante au drain et pour empêcher ainsi l'écriture de la cellule dans le bref temps habi- tuellement disponible. La même tension positive intermédiaire a par ailleurs pour effet que la grille flottante F de la cel- lule C4 se met à un potentiel positif (par exemple 8 V) suffisamment peu supérieur à la tension de drain nulle pour rendre extrêmement lent le passage des charges néga- tives du drain à la grille flottante et empêcher ainsi l'effacement de la cellule dans le bref temps disponi- ble. On rend ainsi possible l'écriture correcte de la cellule sélectionnée tandis que toutes les autres cel- lules non sélectionnées ne subissent de changement d'état. Naturellement, une matrice de cellules fusion- nées telle que celle de la figure 2 peut également être soumise à une lecture et un effacement. Les deux opéra- tions se produisent de la façon traditionnelle et on ne considère donc pas nécessaire d'en donner ici une expli- cation détaillée. Il suffira d'indiquer que la lecture d'une cellule sélectionnée se produit en lui appliquant une tension de drain basse et positive (par exemple, 1 V) et une tension de grille positive et un peu plus hau- te (par exemple, 4 V), tandis que la source est à la mas- se; toutes les autres grilles sont pendant ce temps maintenues inactives par application d'une tension de grille nulle. L'effacement est à son tour effectué en ap- pliquant aux cellules une tension de grille élevée (par exemple, 20 V) et une tension de drain nulle, ici égale- ment avec la source à la masse. 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. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé d'écriture pour matrices de cellu- les de mémoire non volatile du type "merged" (ou fusion- né) munies de zones dopées de drain et de source, d'une grille flottante (F) et d'une grille de commande et de sélection réalisée en une seule pièce, avec la partie de sélection sur le côté source, consistant à appliquer une tension de drain positive à chaque rangée de cellules à drain commun (FD1), qui contient une cellule sélection- née pour l'écriture (Cl), à appliquer une tension de drain nulle à toutes les autres rangées de cellules à drain commun (FD2) et à appliquer une tension de grille nulle à chaque rangée de cellules à grille commune (FG1) et qui contient une cellule sélectionnée, caractérisé en ce qu'on applique à toutes les autres rangées de cellu- les à grille commune (FG2), une tension de grille inter- médiaire entre ladite tension positive et ladite tension nulle. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ladite tension intermédiaire est à peu prés la moitié de ladite tension de drain positive.