EEPROM和OTP工藝研究報(bào)告PPT課件

1、1eeprom和otp工藝研究報(bào)告by 河馬2010-11-102eeprom工藝簡(jiǎn)介neeprom工藝的存儲(chǔ)單元由兩個(gè)nmos晶體管組成nn1為耐高壓增強(qiáng)型增強(qiáng)型nmos晶體管晶體管。作為存儲(chǔ)單元的控制晶體管。nn2為耗盡型耗盡型nmos晶體管晶體管，有兩層硅柵，一層為浮柵用來(lái)存放電子，n2就是存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)晶體管。3eeprom存儲(chǔ)單元原理浮柵和隧道窗口4eeprom存儲(chǔ)單元原理n主要利用隧穿效應(yīng)，對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除和寫入操作。n寫入操作時(shí)，在控制柵cg上加上一個(gè)高壓，電壓會(huì)通過(guò)電容耦合到浮柵上，強(qiáng)電場(chǎng)作用下，電子通過(guò)漏端上面80到90a的薄氧化層隧道窗口進(jìn)入浮柵。n擦除操作時(shí)，在漏端vb

2、加上一個(gè)高壓，控制柵cg接地，由于電容耦合效應(yīng)，浮柵會(huì)處于低電壓。電子通過(guò)漏端上面80到90a的薄氧化層隧道窗口進(jìn)入漏端。n漏端電壓通過(guò)選通管n1控制。5eeprom 寫“1”原理n控制柵cg=16v，n選擇柵sg=15v，n位線端口vb=0，n源端vs懸空，n電子由隧道窗口進(jìn)入到浮柵上，并保持住。n然后，控制柵cg=0v，n浮柵上存有電子，n2浮柵電壓=-5v，因此耗盡型n2關(guān)閉。6eeprom 寫“0”原理n控制柵cg=0v，n選擇柵sg=15v，n位線端口vb=16v，n源端vs懸空，n電子由隧道窗口放掉。n然后，控制柵cg=0v，n浮柵上沒(méi)有電子，n2浮柵電壓=0v，因此耗盡型n2導(dǎo)通

3、。7eeprom工藝總結(jié)n存在高壓nmos管、高壓pmos管（產(chǎn)生內(nèi)部高壓電路中）、薄氧化層窗口、隔離on（oxide+nitride）等層次。n采用嵌入式的eeprom單元，需要更多的工藝層次和工藝步驟。增加成本，減緩了生產(chǎn)時(shí)間。8eeprom工藝層次n以以csmc0.6um eeprom為例，在標(biāo)準(zhǔn)為例，在標(biāo)準(zhǔn)ms cmos工藝下，增加如下工藝下，增加如下mask：nnvt: for memory cell transistor and hv native nmosnlvt: channel implant for lv nmos and lv pmos devicesntuox：tunn

4、el oxide window in the memory cell transistornono: ono structure for cell transistor and ono capacitorsnp-field: nch device substratenbn+: buried n+ region in memory cellnn-offset：for hv nmosnp-offset：for hv pmosnnldd: nldd dope implant for nmos device9遇到的問(wèn)題n有沒(méi)有不改變工藝層次，工藝簡(jiǎn)單，可靠性又很高的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)？n上層的poly

5、2僅僅是一個(gè)電極與浮柵形成電容，并與襯底和浮柵形成的電容串聯(lián)。poly2可不可以用其他材料（nwell、pwell）代替？10otp(一次性可編程)工藝思路n基于這種思想，提出otp工藝，只用一層poly來(lái)實(shí)現(xiàn)類似eeprom的結(jié)構(gòu)。11eeprom變形為otp工藝剖面圖eeprom存儲(chǔ)單元otp存儲(chǔ)單元12otp為什么只能寫“1”？n為了兼容標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝，源漏采用的是ldd結(jié)構(gòu)，nmos管source和drain不能耐高壓。n寫寫“1”： vb=0，n2的source端電壓為0。cg為高壓。n寫寫“0”：要使n2的source端電壓為高壓(即vb亦為高壓)，cg=0，高壓會(huì)導(dǎo)致高壓會(huì)導(dǎo)致

6、n1、n2的的source/drain與與psub擊穿。擊穿。sourcedrainnldd13熱載流子效應(yīng)n在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，載流子沿著電場(chǎng)方向不斷漂移，不斷加速，即可獲得很大的動(dòng)能，從而可成為熱載流子 n在vlsi中，熱載流子效應(yīng)往往就是導(dǎo)致器件和集成電路產(chǎn)生失效的重要原因，所以是需要特別注意和加以防止的 。n利用利用mosfet中的熱載流子可以向柵氧化層注入的作中的熱載流子可以向柵氧化層注入的作用，能夠制作出存儲(chǔ)器。用，能夠制作出存儲(chǔ)器。notp正是基于這個(gè)原理。正是基于這個(gè)原理。n柵氧厚度、結(jié)深、溝道長(zhǎng)度、ldd注入、漏端最大電場(chǎng)強(qiáng)度等影響熱載流子效應(yīng)。14otp的存儲(chǔ)與讀取n浮柵區(qū)實(shí)際上是一個(gè)nmos管。n浮柵電壓vt，nmos開(kāi)啟。n浮柵電壓vt，nmos關(guān)閉。15問(wèn)題？notp的浮柵nmos用增強(qiáng)型還是耗盡型？n普通標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝有nldd注入，對(duì)熱載流子注入不利，如何克服？n存儲(chǔ)單元是不是一定要用nmos？n注入電子過(guò)程有沒(méi)有燒壞晶體管的風(fēng)險(xiǎn)？16一種改進(jìn)型的otp存儲(chǔ)單元浮柵pmos n3通過(guò)熱載流子效應(yīng)寫入