DE3435355A1

DE3435355A1 - Speicheranordnung mit speicherzellen vom floating-gate-typ

Info

Publication number: DE3435355A1
Application number: DE19843435355
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. 8013 Haar Schrenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE3435355C2

Description

Speicheranordnung mit Speicherzellen vom F1oatin#-Cate-Typ
Die Erfindung betrifft eine MOS-Speicheranordnung mit elektrisch programmierbaren Speicherzellen vom Floating-Gate-Typ, die jeweils über einem Speichergate ein Steuergate aufweisen.
Aus der Zeitschrift Electronics, February 28, 1980, S. 113 bis 117 ist eine Speicheranordnung mit elektrisch programmierbaren Speicherzellen (E2 PROM) vom Floating-Gate-Typ beschrieben. Derartige Speicherzellen bestehen bekanntlich aus zwei Gattern, einem Speicher- und einem darüberliegenden Steuergate. Durch Anlegen einer positiven oder negativen Programmierspannung wird aufgrund eines Tunneleffektes eine Entladung bzw. Ladung der Speicherzelle erreicht.
Der Speicherinhalt kann einer auf Bestrahlung, beispielsweise durch Elektronen- oder Röntgenstrahlen, beruhenden Analyse unterzogen werden. So ist es möglich, mit einem elektrischen Potentialsondenverfahren, beispielsweise durch Abtasten des Speicherfeldes mit einem Elektronenstrahl und durch Untersuchung des Potentialkontrastes, indirekt Schlüsse auf den Ladungs- bzw. Programmierzustand von Speicherzellen des Floating-Gate#Typs zu ziehen.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle für Speicherschaltungen, in welchen eine Analyse des Speicherinhalts für Unberechtigte verhindert werden muß. Anwendungsbeispiele dafür sind Sicherheits- und Zugriffssysteme, Abrechnungs- und Registriersysteme und Debit- und Kreditsysteme, bei welchen sog. Chipkarten eingesetzt werden. Auf jeder dieser Karten sind dabei Daten gespeichert, die vor jeder Anwendung der Karte geprüft werden, und die einen Mißbrauch der Karte verhindern sollen. Die Möglichkeit einer Speicheranalyse in betrügerischer Absicht kann daher die Zuverlässigkeit des betreffenden Systems gefährden.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Speicheranordnung der o.g. Art anzugeben, mit welcher eine Speicheranalyse verhindert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuerelektrode die Speicherelektrode nicht voll überdeckt.
Die bei einer Analyse verwendeten Elektronen-, Röntgen- oder sonstige Strahlung kann auf diese Weise das Speichergate unmittelbar erreichen und dessen Ladungszustand ändern.
Dieser Effekt beruht darauf, daß die Elektronen des Floating-Gates aus der Strahlung Energie aufnehmen, die zur Initialisierung des Tunneleffektes ausreicht. Die Erfindung hat somit den Vorteil, daß der Ladungszustand des Speichergates durch das Analyseverfahren selbst verändert wird, und dadurch die ursprüngliche Information nicht mehr erkennbar ist.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter beschrieben.
Fig. 1 und 4 zeigen jeweils eine Ansicht einer Speicherzelle.
Fig. 2, 3 und 5 zeigen jeweils Querschnitte der Speicherzellen gemäß Fig. 1 bzw. 4.
Die in den Figuren gezeigten Speicherzellen weisen einen Drainbereich. 1, einen Sourcebereich 2, ein Floating-Gate 3, (Speichergate) ein Steuergate 4, Siliciumoxidschichten 8 sowie ein p-dotiertes Siliciumsubstrat 7 auf. Außenanschlüsse sind mit 11 bezeichnet. Die in den Fig. 2, 3 bzw.
5 wiedergegebenen Ansichten stellen Querschnitte entlang der Linien II/II, 111/111 bzw. IV/IV dar. Wie die Figuren weiter zeigen, weist das Substrat 7 zwei n+-dotierte Wannen 9a, 9b auf, welche den Drain- bzw. Source-Bereich 1, 2 bilden. Über einen zwischen beiden liegenden Kanal 10 ist ein Gateoxid 8 aufgebracht, von welchem ein Floating-Gate 3 aus Polysilicium umgeben ist.
Darüber liegt ein mit einem Anschluß 11 versehenes Steuergate 4, welches gemäß Querschnitt IISII im Bereich von Source 1 und Drain 2 das die Speicherelektrode bildende Floating-Gate 3 vollkommen überdeckt. Wie die Querschnitte entlang 111/111 und IV/IV zeigen, gibt es jedoch andere Bereiche, in welchen das Steuergate 4 das Floating-Gate 3 nicht voll überdeckt, d.h ein Teil liegt unmittelbar unter einer abschließenden, isolierenden Oxidschicht 8a.
Im ersten Beispiel (Fig. 1, 3) wird dies dadurch erreicht, daß das Floating-Gate 3 einen zungenförmigen Ansatz 5 aufweist, welcher aus der Überdeckung durch das Steuergate 4 herausgeführt ist. Floating-Gate 3 und Steuergate 4 sind an dieser Stelle also nicht überlappt. In dem Beispiel der Figuren 4 und 5 weist das Steuergate 4 ein Fenster 6 auf, unter welchem ein Teil des Floating-Gates 3 liegt. Durch beide beispielhaften Anordnungen ist also gewährleistet, daß eine auf die Speicherzelle gerichtete Strahlung vom Steuergate 4 nicht vollkommen abgeschirmt wird, sondern auf das Floating-Gate 3 einwirken kann.
Um die Speicherzelle im Betrieb vor einer Entladung durch Streulicht, beispielsweise bei einem Scheibentest; zu schützen, ist sie mit einer über dem Gateoxid 8 liegenden Passivierungsschicht 12 versehen, die für normales Licht undurchlässig ist. Sie kann beispielsweise aus Siliciumnitrid Si2N3 bestehen. Bei einer mißbräuchlichen Entfernung zur Durchführung einer Speicheruntersuchung sind die freiliegenden Bereiche des Speichergates der Umladung durch die Bestrahlung zugänglich.
Eine erfindungsgemäße Speicheranordnung ist aus einer Vielzahl derartiger Speicherzellen aufgebaut. Die Erfindung umfaßt ferner eine Speicheranordnung, welche nur teilweise mit Speicherzellen der oben beschriebenen Art bestückt ist.
4 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. MOS-Speicherancrdnung mit elektrisch programmierbaren Speicherzellen vom Floating-Gate-Typ, die jeweils über einem Speichergate (3) ein Steuergate (4) aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest bei einem Teil der Speicherzellen das Speicher-Gate (3) nicht voll vom Steuergate (4) abgeschirmt ist.
2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Speicher-Gate (3) das Steuergate (4) wenigstens an einer Stelle (5) überlappt.
3. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steuergate (4) oberhalb des Speicher-Gates (3) ein Fenster (6) aufweist.
4. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t durch eine zumindest partielle lichtundurchlässige Passivierungsschicht (12) über dem nicht abgedeckten Teil (5) des Speichergates (3).