【E問(wèn)E答】EEPROM工作原理是怎樣的？

　　PROM是可編程器件，主流產(chǎn)品是采用雙層?xùn)?二層poly)結(jié)構(gòu)，其中有EPROM和EEPROM等，工作原理大體相同，主要結(jié)構(gòu)如圖所示：

　　浮柵中沒(méi)有電子注入時(shí)，在控制柵加電壓時(shí)，浮柵中的電子跑到上層，下層出現(xiàn)空穴。由于感應(yīng)，便會(huì)吸引電子，并開(kāi)啟溝道。如果浮柵中有電子的注時(shí)，即加大的管子的閾值電壓，溝道處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣就達(dá)成了開(kāi)關(guān)功能。

　　如圖2所示，這是EPROM的寫(xiě)入過(guò)程，在漏極加高壓，電子從源極流向漏極溝道充分開(kāi)啟。在高壓的作用下，電子的拉力加強(qiáng)，能量使電子的溫度極度上升，變?yōu)闊犭娮?hot electron)。這種電子幾乎不受原子的振動(dòng)作用引起的散射，在受控制柵的施加的高壓時(shí)，熱電子使能躍過(guò)SiO2的勢(shì)壘，注入到浮柵中。在沒(méi)有別的外力的情況下，電子會(huì)很好的保持著。在需要消去電子時(shí)，利用紫外線進(jìn)行照射，給電子足夠的能量，逃逸出浮柵。

　　EEPROM的寫(xiě)入過(guò)程，是利用了隧道效應(yīng)，即能量小于能量勢(shì)壘的電子能夠穿越勢(shì)壘到達(dá)另一邊。量子力學(xué)認(rèn)為物理尺寸與電子自由程相當(dāng)時(shí)，電子將呈現(xiàn)波動(dòng)性,這里就是表明物體要足夠的小。就pn結(jié)來(lái)看，當(dāng)p和n的雜質(zhì)濃度達(dá)到一定水平時(shí)，并且空間電荷極少時(shí)，電子就會(huì)因隧道效應(yīng)向?qū)нw移。電子的能量處于某個(gè)級(jí)別允許級(jí)別的范圍稱(chēng)為“帶”，較低的能帶稱(chēng)為價(jià)帶，較高的能帶稱(chēng)為導(dǎo)帶。電子到達(dá)較高的導(dǎo)帶時(shí)就可以在原子間自由的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)就是電流。

　　EEPROM寫(xiě)入過(guò)程，如圖3所示，根據(jù)隧道效應(yīng)，包圍浮柵的SiO2，必須極薄以降低勢(shì)壘。源漏極接地，處于導(dǎo)通狀態(tài)。在控制柵上施加高于閾值電壓的高壓，以減少電場(chǎng)作用，吸引電子穿越。

　　要達(dá)到消去電子的要求，EEPROM也是通過(guò)隧道效應(yīng)達(dá)成的。如圖4所示，在漏極加高壓，控制柵為0V,翻轉(zhuǎn)拉力方向，將電子從浮柵中拉出。這個(gè)動(dòng)作，如果控制不好，會(huì)出現(xiàn)過(guò)消去的結(jié)果。