专利名称：具有eeprom单元的恒定电流源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个根据权利要求1前序部分的恒定电流源。
例如在“半导体电路技术”(Halbleiterschaltungstechnik)一书中，作者Tietze，Schenk，第六版，1983年，94、95页中公开这样一种恒定电流源。这时使用了一个耗尽型场效应晶体管，那就是说使用一种自导通场效应晶体管，圆此这个电流源优先作为二极网络使用，因为控制栅极没有使用一个需要附加电路装置产生的辅助电压供电。
然而这种自导通场效应晶体管的缺点是在CMOS或BICMOS电路传统生产过程中需要附加的处理步骤。
现有本发明的任务在于给出一个恒定电流源，尤其在具有EEPROM单元的MOS技术中，它避免了上述缺点。
该任务通过具有权利要求1的特征部分特征的恒定电流源完成。
通过位于悬浮栅极上的电荷，半导体衬底的少数载流子在沟道区域内迁移，导致不需要附加处理步骤情况下生成一个自导通场效应晶体管，也就是说一个准耗尽型FET。在衬底上实现了场效应晶体管。
与沟道类型相反的载流子类型的电荷由一个所谓的“过清除”(OverErase)过程，也就是由通过一个中性状态的清除过程取得。
例如在关于n沟道类型的EEPROM中，为了编程，在控制栅极上加一个大约18伏的高的正电压，在漏极加大约5伏的电压，而源极与地连接。在沟道范围内流动的电子中，所谓的“热”电子到达位于控制栅极和沟道之间的悬浮栅极，因此EEPROM单元的阀电压被移到一个正值。为清除这个单元，栅极被置于地电位，在源极上施加一个正的高电压，而漏极引线处于悬浮状态。通过这种接线方法，电子以隧道形式从悬浮栅极到达源极。如果清除电压施加时间过长，那么到达源极的电子比以前由编程通过热电子方法到达那里的电子多，导致悬浮栅极正向充电，因此形成一个自导通场效应晶体管。这个场效应晶体管在根据本发明的方法中用作恒定电流源。
接下来根据实施例借助附图详细说明本发明。这里指出
图1一个在半导体衬底上实现的EEPROM单元的图示，图2它的等效电路结构，
图3EEPROM单元的接线，例如以便于它在“过清除”状态中被清除，图4根据本发明的恒定电流源。
图1说明在一个半导体衬底HS上实现的EEPROM单元的横截面图示。在半导体衬底HS上，不仅形成了漏区DG，而且还形成了源区SG。其中这些区域具有与半导体衬底HS相反的掺杂类型。在半导体衬底HS上可以形成一个位于漏区DG与源区SG间的导电沟道K。在半导体衬底HS的沟道区域K上，安排一个通过绝缘层绝缘的悬浮栅极FG，例如这个绝缘层可以是氧化层。同样在这个沟道区域K上，安排了通过绝缘层绝缘的控制栅极CG。控制栅极CG具有一个栅极引线G，源区具有源极引线S，漏区DG具有漏区引线D。半导体衬底HS具有衬底引线SA。图2中，说明了一个这样的EEPROM单元的布线结构。
为了对这样的EEPROM单元编程，在漏极和源极引线D、S上设置电位，它可能使电流在沟道区域K内流动。在栅极引线G上设置一个电位，该电位具有一个与衬底HS上的少数载流子相反的极性。因此，这些少数载流子在沟道范围内移动并且导致一个强的电流。如果在栅极引线G上的电位被选择得十分高，那么所谓的“热”电子可以穿过栅极氧化层，并因此到达悬浮栅极FG。因此栅极充电，所以此少数载流子被从沟道区域挤出。通过这种机制，EEPROM单元的阀电压被移向较高值。在一个N沟道EEPROM单元的情况下，悬浮栅极还被反向充电，因此该单元的阀电压被移向正值。为读出这个单元，在栅极上设置一个电压，该电压位于没有被编程单元的阀电压与一个已编程单元阀电压之间。依赖于随后实现的电流大小，从单元中读出一个逻辑“0”或一个逻辑“1”。为清除这样一个单元，必须在从悬浮栅极上移走载流子。
图3说明用于清除过程的EEPROM的一个原理上的接线。这时与EEPROM串联的n沟道MOSFET2被关断，所以EEPROM单元1的漏极引线D处于悬浮状态。EEPROM单元1的栅极引线G被以地电位供电，而源极引线S被以一个高电压HV供电，例如这个电压可以达到+12V。通过这个高电压HV载流子被激发到悬浮栅极FG上，通过栅极氧化层以隧道形式到达源区SG。然而如果这个高电压HV加到源极引线S的时间过长，那么比编程过程时从悬浮栅极FG到达源区SG的电子多的电子到达那里，因此悬浮栅极FG被正向充电。这个正充电被称作“过清除”，并且当一般使用EEPROM单元作为存储单元时，必须避免这个正充电，因为否则会出现读错误。
在上述发明中，然而这样一个“过清除”过程导致根据本发明对具有符合以下内容电荷的悬浮栅极充电，这种电荷具有与构成EEPROM的MOSFET沟道类型相反的载流子类型。这还意味着在图3说明的构成EEPROM单元1的n沟道MOSFET中，悬浮栅极DG被正向充电，所以在沟道范围K内持续聚集了负的载流子，也就是电子，导致一个经这种方式处理的EEPROM单元看上去象自导通场效应晶体管一样工作。图4描述了根据本发明具有“过清除”EEPROM单元1的恒定电流源。这个“过清除”EEPROM单元和一个负载电阻RL串联，连接在输入电位VDD和VSS之间。这时第一个输入电位VDD可以是例如大约5V，然而第二个输入电位VSS是0V。“过清除”EEPROM单元1的栅极引线同样和0V也就是和第二个输入电位VSS连接。“过清除”EEPROM单元1的漏极引线D通过开关2和负载电阻RL连接。开关2由自关断n沟道MOSFET构成，它的栅极引线由第一个输入电位VDD供电。然而还可使用任何另外一种开关。在通过一个过清除过程对EEPROM单元1的悬浮栅极充电时，这个开关2用于将负载电阻RL与为此加载的高电压HV分离开。象在图3中所示的，这通过下面方法来实现通过一个自关断沟道MOSFT构成开关2，在开关2的栅极上加载第二个0V电位VSS，因此这个MOSFET关断。在这个恒定电流源优选的另外的结构中，在EEPROM单元1的源极引线和第二个电位VSS之间，连接另外一个没有说明的电阻，通过这个电阻可以提高恒定电流源的内阻。
一个p沟道MOSFET自然可以代替一个n沟道MOSFET用作EEPROM单元，然而这时必须以适合的方法改变不仅清除这个EEPROM单元所必需的而且促使“过清除”EEPROM单元作为恒定电流源所必需的电压。
权利要求
1.具有一个MOSFET的恒定电流源，MOSFET的漏极引线(D)和电流源的第一根引线相连，它的源极引线(S)和控制栅极引线(SG)与恒定电流源的第二根引线相连，其特征在于在FET的控制栅极(SG)和沟道(K)之间安排一个具有与FET沟道类型相反的载流子类型的悬浮栅极(FG)。
2.根据权利要求1的恒定电流源，其特征在于FET为了在悬浮栅极上沉积电荷可以与一个高压电源连接，并且可以与将要提供的负载分离。
3.根据权利要求1或2的恒定电流源，其特征在于在FET的源极引线与电流源的第二根引线之间设置了一个电阻。
全文摘要
具有MOSFET的恒定电流源,MOSFET的漏极(D)连接到电流源的第一个引线,它的源极(S)和控制栅极(SG)连接到电流源的第二个引线,其中在FET的控制栅极(SG)与沟道(K)间,设置了一个具有与FET沟道类型相反的载流子类型的悬浮栅极(FG)。
文档编号G05F3/08GK1185215SQ96194089
公开日1998年6月17日 申请日期1996年5月2日 优先权日1995年5月22日
发明者T·泽特勒 申请人:西门子公司