專利名稱：具有eeprom單元的恒定電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的恒定電流源。
例如在“半導(dǎo)體電路技術(shù)”(Halbleiterschaltungstechnik)一書中，作者Tietze，Schenk，第六版，1983年，94、95頁中公開這樣一種恒定電流源。這時使用了一個耗盡型場效應(yīng)晶體管，那就是說使用一種自導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管，圓此這個電流源優(yōu)先作為二極網(wǎng)絡(luò)使用，因為控制柵極沒有使用一個需要附加電路裝置產(chǎn)生的輔助電壓供電。
然而這種自導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管的缺點是在CMOS或BICMOS電路傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中需要附加的處理步驟。
現(xiàn)有本發(fā)明的任務(wù)在于給出一個恒定電流源，尤其在具有EEPROM單元的MOS技術(shù)中，它避免了上述缺點。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征部分特征的恒定電流源完成。
通過位于懸浮柵極上的電荷，半導(dǎo)體襯底的少數(shù)載流子在溝道區(qū)域內(nèi)遷移，導(dǎo)致不需要附加處理步驟情況下生成一個自導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管，也就是說一個準(zhǔn)耗盡型FET。在襯底上實現(xiàn)了場效應(yīng)晶體管。
與溝道類型相反的載流子類型的電荷由一個所謂的“過清除”(OverErase)過程，也就是由通過一個中性狀態(tài)的清除過程取得。
例如在關(guān)于n溝道類型的EEPROM中，為了編程，在控制柵極上加一個大約18伏的高的正電壓，在漏極加大約5伏的電壓，而源極與地連接。在溝道范圍內(nèi)流動的電子中，所謂的“熱”電子到達(dá)位于控制柵極和溝道之間的懸浮柵極，因此EEPROM單元的閥電壓被移到一個正值。為清除這個單元，柵極被置于地電位，在源極上施加一個正的高電壓，而漏極引線處于懸浮狀態(tài)。通過這種接線方法，電子以隧道形式從懸浮柵極到達(dá)源極。如果清除電壓施加時間過長，那么到達(dá)源極的電子比以前由編程通過熱電子方法到達(dá)那里的電子多，導(dǎo)致懸浮柵極正向充電，因此形成一個自導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管。這個場效應(yīng)晶體管在根據(jù)本發(fā)明的方法中用作恒定電流源。
接下來根據(jù)實施例借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。這里指出

圖1一個在半導(dǎo)體襯底上實現(xiàn)的EEPROM單元的圖示，圖2它的等效電路結(jié)構(gòu)，
圖3EEPROM單元的接線，例如以便于它在“過清除”狀態(tài)中被清除，圖4根據(jù)本發(fā)明的恒定電流源。
圖1說明在一個半導(dǎo)體襯底HS上實現(xiàn)的EEPROM單元的橫截面圖示。在半導(dǎo)體襯底HS上，不僅形成了漏區(qū)DG，而且還形成了源區(qū)SG。其中這些區(qū)域具有與半導(dǎo)體襯底HS相反的摻雜類型。在半導(dǎo)體襯底HS上可以形成一個位于漏區(qū)DG與源區(qū)SG間的導(dǎo)電溝道K。在半導(dǎo)體襯底HS的溝道區(qū)域K上，安排一個通過絕緣層絕緣的懸浮柵極FG，例如這個絕緣層可以是氧化層。同樣在這個溝道區(qū)域K上，安排了通過絕緣層絕緣的控制柵極CG?？刂茤艠OCG具有一個柵極引線G，源區(qū)具有源極引線S，漏區(qū)DG具有漏區(qū)引線D。半導(dǎo)體襯底HS具有襯底引線SA。圖2中，說明了一個這樣的EEPROM單元的布線結(jié)構(gòu)。
為了對這樣的EEPROM單元編程，在漏極和源極引線D、S上設(shè)置電位，它可能使電流在溝道區(qū)域K內(nèi)流動。在柵極引線G上設(shè)置一個電位，該電位具有一個與襯底HS上的少數(shù)載流子相反的極性。因此，這些少數(shù)載流子在溝道范圍內(nèi)移動并且導(dǎo)致一個強的電流。如果在柵極引線G上的電位被選擇得十分高，那么所謂的“熱”電子可以穿過柵極氧化層，并因此到達(dá)懸浮柵極FG。因此柵極充電，所以此少數(shù)載流子被從溝道區(qū)域擠出。通過這種機制，EEPROM單元的閥電壓被移向較高值。在一個N溝道EEPROM單元的情況下，懸浮柵極還被反向充電，因此該單元的閥電壓被移向正值。為讀出這個單元，在柵極上設(shè)置一個電壓，該電壓位于沒有被編程單元的閥電壓與一個已編程單元閥電壓之間。依賴于隨后實現(xiàn)的電流大小，從單元中讀出一個邏輯“0”或一個邏輯“1”。為清除這樣一個單元，必須在從懸浮柵極上移走載流子。
圖3說明用于清除過程的EEPROM的一個原理上的接線。這時與EEPROM串聯(lián)的n溝道MOSFET2被關(guān)斷，所以EEPROM單元1的漏極引線D處于懸浮狀態(tài)。EEPROM單元1的柵極引線G被以地電位供電，而源極引線S被以一個高電壓HV供電，例如這個電壓可以達(dá)到+12V。通過這個高電壓HV載流子被激發(fā)到懸浮柵極FG上，通過柵極氧化層以隧道形式到達(dá)源區(qū)SG。然而如果這個高電壓HV加到源極引線S的時間過長，那么比編程過程時從懸浮柵極FG到達(dá)源區(qū)SG的電子多的電子到達(dá)那里，因此懸浮柵極FG被正向充電。這個正充電被稱作“過清除”，并且當(dāng)一般使用EEPROM單元作為存儲單元時，必須避免這個正充電，因為否則會出現(xiàn)讀錯誤。
在上述發(fā)明中，然而這樣一個“過清除”過程導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明對具有符合以下內(nèi)容電荷的懸浮柵極充電，這種電荷具有與構(gòu)成EEPROM的MOSFET溝道類型相反的載流子類型。這還意味著在圖3說明的構(gòu)成EEPROM單元1的n溝道MOSFET中，懸浮柵極DG被正向充電，所以在溝道范圍K內(nèi)持續(xù)聚集了負(fù)的載流子，也就是電子，導(dǎo)致一個經(jīng)這種方式處理的EEPROM單元看上去象自導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管一樣工作。圖4描述了根據(jù)本發(fā)明具有“過清除”EEPROM單元1的恒定電流源。這個“過清除”EEPROM單元和一個負(fù)載電阻RL串聯(lián)，連接在輸入電位VDD和VSS之間。這時第一個輸入電位VDD可以是例如大約5V，然而第二個輸入電位VSS是0V。“過清除”EEPROM單元1的柵極引線同樣和0V也就是和第二個輸入電位VSS連接。“過清除”EEPROM單元1的漏極引線D通過開關(guān)2和負(fù)載電阻RL連接。開關(guān)2由自關(guān)斷n溝道MOSFET構(gòu)成，它的柵極引線由第一個輸入電位VDD供電。然而還可使用任何另外一種開關(guān)。在通過一個過清除過程對EEPROM單元1的懸浮柵極充電時，這個開關(guān)2用于將負(fù)載電阻RL與為此加載的高電壓HV分離開。象在圖3中所示的，這通過下面方法來實現(xiàn)通過一個自關(guān)斷溝道MOSFT構(gòu)成開關(guān)2，在開關(guān)2的柵極上加載第二個0V電位VSS，因此這個MOSFET關(guān)斷。在這個恒定電流源優(yōu)選的另外的結(jié)構(gòu)中，在EEPROM單元1的源極引線和第二個電位VSS之間，連接另外一個沒有說明的電阻，通過這個電阻可以提高恒定電流源的內(nèi)阻。
一個p溝道MOSFET自然可以代替一個n溝道MOSFET用作EEPROM單元，然而這時必須以適合的方法改變不僅清除這個EEPROM單元所必需的而且促使“過清除”EEPROM單元作為恒定電流源所必需的電壓。
權(quán)利要求
1.具有一個MOSFET的恒定電流源，MOSFET的漏極引線(D)和電流源的第一根引線相連，它的源極引線(S)和控制柵極引線(SG)與恒定電流源的第二根引線相連，其特征在于在FET的控制柵極(SG)和溝道(K)之間安排一個具有與FET溝道類型相反的載流子類型的懸浮柵極(FG)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的恒定電流源，其特征在于FET為了在懸浮柵極上沉積電荷可以與一個高壓電源連接，并且可以與將要提供的負(fù)載分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的恒定電流源，其特征在于在FET的源極引線與電流源的第二根引線之間設(shè)置了一個電阻。
全文摘要
具有MOSFET的恒定電流源,MOSFET的漏極(D)連接到電流源的第一個引線,它的源極(S)和控制柵極(SG)連接到電流源的第二個引線,其中在FET的控制柵極(SG)與溝道(K)間,設(shè)置了一個具有與FET溝道類型相反的載流子類型的懸浮柵極(FG)。
文檔編號G05F3/08GK1185215SQ96194089
公開日1998年6月17日 申請日期1996年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月22日
發(fā)明者T·澤特勒 申請人:西門子公司