DE69018832T2 - EEPROM-Zelle mit einschichtigem Metallgate und mit einem Lese-Interface des externen Schaltkreises, welches isoliert ist vom Schreib/Lösch-Interface des Programmierungsschaltkreises. - Google Patents

EEPROM-Zelle mit einschichtigem Metallgate und mit einem Lese-Interface des externen Schaltkreises, welches isoliert ist vom Schreib/Lösch-Interface des Programmierungsschaltkreises.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine EEPROM-Speicherzelle mit einer Einzelschicht einer Gate-Metallisierung, und mit einer Schnittstelle bezüglich der Programmierschaltung, die im wesentlichen elektrisch von den anderen Schnittstellen der Speicherzelle bezüglich einer externen Schaltung getrennt ist.
  • Der Aufbau einer EEPROM-Speicherzelle mit einer Einzelschicht-Gatemetallisierung, die häufig durch eine polykristalliene Siliziumschicht (Einzel-Poly) gebildet wird, obschon diese auch durch eine Aluminium- oder eine Aluminiumlegierungschicht gebildet werden könnte, läßt sich schematisch darstellen wie der Aufbau eines MOS-Transistors, üblicherweise eines n-Kanal-Transistors mit isoliertem Gate, bei dem der Steueranschluß mit dem isolierten Gate kapazitiv gekoppelt ist. Das isolierte Gate ist grundsätzlich und baulich über zwei Zonen erstreckt: eine dünne Tunneloxidzone, über die das grundlegende elektrische Phänomen des Schreib- und Löschmechanismus der Speicherzelle stattfindet, und eine relativ dickere Oxidzone, über die das isolierte Gate als das Gate eines "Lese"-Transistors zum Lesen des Zustands oder des in der Speicherzelle gespeicherten Datenwerts dient.
  • Die Druckschrift EP-A-0 272 732 offenbart eine EPROM-Speicherzellen struktur mit einem diffundierten isolierten Steuergate, welches das bitweise Löschen/Schreiben ermöglicht. Die Druckschrift EP-A-0 268 315 offenbart eine EEPROM-Speicherzellenstruktur, bei der die Tunnelzone von der aktiven Zone der Speicherzelle und der Auswahl- und Detektortransistoren getrennt ist. Die Druckschrift EP-A-0 347 148 offenbart eine EEPROM-Speicherzelle mit einem Einzelschicht-Gateaufbau unter Verwendung einer Steuergateelektrode in Form einer Diffusionszone, kapazitiv mit dem schwimmenden Gate der Zelle über eine Gateoxidschicht gekoppelt.
  • Dieser typische Aufbau des Standes der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist schematisch in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt.
  • Das isolierte Gate 1 liegt über einer zur Programmierung dienenden ersten aktiven Zone 2 des Halbleitersubstrats, um eine kapazitive Koppelzone zwischen dem isolierten Gate 1 und einem Steueranschluß 3 zu bilden. Das isolierte Gate 1 besitzt einen ersten Vorsprung 1t und einen zweiten Vorsprung 11, die sich beide über die zweite aktive Zone 4 erstrecken. In dieser zweiten aktiven Zone sind die relativen Diffusionen zur Schaffung eines "Lese"-n-Kanal-MOS-Transistors ausgebildet, dessen Drain-Anschluß (Kontakt) mit 5 und dessen Source-Zone mit 6 in der Figur angedeutet ist. Auch in dieser zweiten aktiven Zone 4 ist die kapazitive Kopplung zwischen dem isolierten Gateaufbau mit einer Zone 7 des Halbleitersubstrats realisiert, welches mit einer dünnen, dielektrischen Tunnelschicht, die wesentlich dünner ist als die dielektrische Gateschicht über dem Rest der Zone 4. Wie außerdem in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist innerhalb derselben zweiten aktiven Zone 4 ein n- Kanal-Auswahltransistor gemeinsam ausgebildet, dessen Gate mit 8 und dessen zugehöriger Anschluß mit 9 bezeichnet ist (Figur 1), während sein Source-Anschluß mit 10 bezeichnet ist.
  • Der Umstand, daß das Gate 11 des "Lese" -Transistors auf derselben aktiven Zone 4 ausgebildet ist, über der das Schreib-/Lösch-Gate 1t ebenfalls ausgebildet ist, ist Ursache für bestimmte Beschränkungen und nicht-vernachlässigbare Nachteile. Bei diesen bekannten Zellen müssen relativ geringe Spannungen an dem "Lese"-Gate der Zelle gehalten werden, d.h. zwischen der Source- und der Drain-Zone (6 und 5) des Lese-Transistors der Zelle, um eine nicht beabsichtigte Änderung des programmierten oder gelöschten Zustands der Speicherzelle zu vermeiden. Weil es sich tatsächlich um das Gate 11 handelt, welches innerhalb derselben aktiven Zone 4 der Schreib-/Lösch-Tunnelzone 7 ausgebildet ist, wird jegliche Spannung an diesen Zonen in die Schreib-/Lösch-Gatezone abgebildet, und diese Spannung bestimmt ein elektrisches Feld an der dünnen dielektrischen Tunnelschicht 7 folgendermaßen: Falls es nicht in geeigneter Weise beschränkt wird, legt dieses elektrische Feld möglicherweise einen Umkehrspannungswert fest, der ausreicht, eine gelöschte Zelle zu programmieren oder eine programmierte Zelle zu löschen, so daß das Speicherbauelement fehlerhaft arbeitet.
  • Dies Beschränkungen bezüglich der Spannungspegel, die beim Lesen der in der Speicherzelle gespeicherten Daten sicher verwendet werden können, das heißt der Spannungspegel, die an der Schnittstelle der Speicherzelle bezüglich der externen Schaltung verwendet werden können, beschränken in nachteiliger Weise den Einsatz der Speicherzelle als modulares Element, welches in der Lage ist, direkt mit anderen CMOS-Strukturen der Schaltung außerhalb es Speicherabschnitts der integrierten Schaltung gekoppelt zu werden. Ganz im Gegenteil macht dieser Umstand es erforderlich, mit Signalen relativ kleiner Amplitude zu arbeiten und Signalpegel-Regenerierstufen "Strom ab" bezüglich der EEPROM- Zellen vorzusehen, wodurch die Signalausbreitungszeiten und die Leistungsaufnahme der integrierten Schaltung erhöht werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Angesichts diese Standes der Technik schafft die vorliegende Erfindung eine EEPROM-Zelle mit einer Einzelschicht-Gatemetallisierung, umfassend eine Schnittstelle bezüglich der Programmierschaltung, welche von den anderen Schnittstellen der Zelle bezüglich einer externen Schaltung elektrisch getrennt ist. Auf diese Weise läßt sich die Implementierung einer logischen Funktion durch Betreiben der Zelle oder der Zellenspannungs- und Strompegeln üblicher CMOS-Schaltkreise über das gleiche isolierte Gate der Speicherzelle realisieren.
  • Grundsätzlich enthält die EEPROM-Zelle gemäß der Erfindung eine Struktur mit isoliertem Gate, gebildet durch einen ersten Abschnitt, der sich über eine erste aktive Zone eines Halbleitersubstrats erstreckt, die von einer dielektrischen Gateschicht bedeckt ist, und die kapazitiv mit einem gewissen Steueranschluß der Zelle gekoppelt werden kann; durch einen zweiten Abschnitt, der sich über eine zweite aktive Zone erstreckt, die von der ersten aktiven Zone im wesentlichen getrennt ist und über zumindest einen ersten Abschnitt der Zone unterhalb des zweiten Abschnitts des isolierten Gates mit einer dielektrischen Tunnelschicht überzogen ist, die wesentlich dünner als die dielektrische Gateschicht ist; wobei das isolierte Gate mindestens einen dritten Abschnitt aufweist, der sich über zumindest einen ersten Abschnitt einer dritten aktiven Zone erstreckt, die im wesentlichen von der ersten und der zweiten aktiven Zone getrennt und von einer dielektrischen Gateschicht bedeckt ist, und welche das Gate zumindest eines ersten "Lese"-Transistors zum Lesen des Zustands der Speicherzelle bildet.
  • Dasselbe isolierte Gate der Speicherzelle kann einen weiteren Vorsprung besitzen, der sich über eine aktive Zone erstreckt, deren Leitungstyp komplementär zu dem Leitungstyp der anderen drei vorerwähnten aktiven Zonen ist, um einen zweiten "Lese"-Transistor für den Zustand der Speicherzelle zu bilden, der bezüglich des ersten "Lese"-Transistors vom komplementären Typ ist. Diese letztgenannte Ausführungsform schafft, wie unten noch näher ausgeführt wird, eine Schnittstelle, die in vorteilhafter Weise als CMOS-Invertierer ausgebildet ist und die Möglichkeit bietet, eine wichtige Freigabe- und Rücksetz-Logikfunktion in extrem einfacher und effektiver Weise dadurch zu realisieren, daß man eine einzelne Speicherzelle verwendet, wobei deutliche Vorteile hinsichtlich der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Flächenbelegung erzielt werden.
  • Obschon auf der gleichen aktiven Zone zwei oder mehrere Verlängerungen des isolierten Gates ausgebildet werden können, um entsprechend viele von der Programmierschaltung der Zelle getrennte Lesetransistoren zu bilden, ist diese Lösung zwar möglich, jedoch von relativ begrenztem Nutzen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die verschiedenen Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden detalllierten Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die Struktur einer EEPROM- Zelle gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittansicht des Aufbaus nach Figur 1 entsprechend der Schnittebene II-II;
  • Fig. 3 eine vereinfachte Querschnittansicht des integrierten Aufbaus nach Figur 1 in der Schnittebene III-III;
  • Fig. 4 eine schemaitsche Draufsicht auf die integrierte Struktur einer EEPROM-Speicherzelle mit einer Einzelschicht-Gatemetallisierung, ausgeführt gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 eine vereinfachte Schnittansicht der Struktur nach Fig. 4 in der Schnittebene IV-IV;
  • Fig. 6 eine vereinfachte Querschnittansicht der integrierten Struktur nach Fig. 4 in der Schnittebene V-V;
  • Fig. 7 eine vereinfachte Querschnittansicht der integrierten Struktur nach Fig. 4 in der Schnittebene VI-VI;
  • Fig. 8 eine schematische Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der integrierten Struktur einer EEPROM-Speicherzelle gemäß der Erfindung;
  • Fig. 9 ein funktionelles Blockdiagramm einer Logikschaltung zum Erzeugen eines Produkt-Terms unter Verwendung von EEPROM-Zellen gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 10 ein Blockdiagramm einer Lögikschaltung, funktionell äquivalent der Schaltung nach Fig. 9 und realisiert in CMOS-Technologie gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 11 ein Teil-Blockdiagramm des Freigabeschaltungsabschnitts des funktionellen Diagramms nach Fig. 10, realisiert unter Verwendung von EEPROM-Zellen mit herkömmlichem Aufbau gemäß bekannter Methoden;
  • Fig. 12 ein weiteres funktionelles Blockdiagramm, welches in größerer Einzelheit den Abschnitt zum Erzeugen der Freigabe- und Auswahlsignale für einen einzelnen Eingang der Schaltung nach Fig. 10 darstellt;
  • Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm, funktionell äquivalent der Schaltung nach Fig. 9 und realisiert unter Einsatz von EEPROM-Zellen gemäß der Erfindung in der in Figur 8 gezeigten Form;
  • Fig. 14 eine funktionelle schematische Draufsicht auf die integrierte Struktur einer erfindungsgemäßen EEPROM-Zelle;
  • Fig. 15 ein Ersatzschaltbild der integrierten Struktur nach Fig. 14; und
  • Fig. 16 eine schematische Darstellung des funktionellen Diagramms eines Multiplex-Feldes, d.h. eines programmierbaren Verbindungsfeldes, ausgeführt mit EEPROM-Zellen gemäß der Erfindung.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Bezugnehmend auf Figuren 1 - 8 sind in den Figuren 4, 5, 6, 7 und 8, die zwei alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen EEPROM-Zelle darstellen, mit den gleichen bereits in Verbindung mit Figur 1, 2 und 3 verwendeten Bezugszahlen ähnliche oder funktionell äquivalente Teile der integrierten Strukturen bezeichnet, um den Vergleich der verschiedenen Merkmale der erfindungsgemäßen Zelle mit Merkmalen der bekannten Zelle, die bereits im Einleitungsabschnitt der vorliegenden Beschreibung erläutert wurde, zu erleichtern.
  • Nach den Figuren 4, 5, 6 und 7 besitzt das isolierte Gate einen Vorsprung 11, der ein sogenanntes "Lese-Gate" des Speicherbauelements darstellt, welches sich nicht über die gleiche aktive Zone 4 erstreckt, wie dies der Fall bei der Struktur der bekannten EEPROM-Zelle war; stattdessen erstreckt sich das Lese-Gate 11 über eine dritte aktive Zone 11, in der Source- und Drain-Zonen in dem darunterliegenden Halbleitersubstrat ausgebildet sind, die durch Kontakte 5 und 6 für Drain bzw. Source kontaktiert sind. Die Schreib-/Lösch-Zone, die zu der aktiven Zone 4 gehört, innerhalb der auch der "Auswahl"-Transistor in ähnlicher Weise wie in der bekannten EEPROM-Zelle ausgebildet ist, ist deutlich von der Zone des Lese-Transistors getrennt, der sich innerhalb der aktiven Zone 11 befindet, und dessen Gatestruktur vollständig frei von irgendwelchen Beschränkungen ausgebildet sein kann, die ansonsten durch die Programmierschaltung vorgegeben wären, die in vorteilhafter Weise eine Schnittstelle mit der aktiven Zone 4 bildet, wobei die Gatestruktur also bei Spannungs- und Stromstärken arbeiten kann, die kompatibel sind mit jenen einer normalen externen CMOS-Schaltung. Tatsächlich reduziert sich die kapazitive Kopplung des isolierten Gates 1 bezüglich der externen Schaltung hinsichtlich der Tunnelzone 7t, wo die dünne dielektrische Schicht 7 vorhanden ist, und wo die oben erläuterten Probleme auftreten, dramatisch. Die Tunnelzone befindet sich innerhalb der aktiven Zone 4, welche die Schnittstellenzone bezüglich der Programmierschaltung der Speicherzelle darstellt.
  • Stattdessen bildet die aktive Zone 11 die Schnittstellenzone zwischen der Zelle und den externen Schaltungen, und ist in der Praxis elektrisch bezüglich der übrigen Programmierschaltungs-Schnittstellenzone im wesentlichen getrennt. Auch wenn tatsächlich über die Gatestruktur des Lese-Transistors eine kapazitive Kopplung mit der Zone 7t der dünnen dielektrischen Schreib-/Lösch-Schicht über das gleiche isolierte Gate 1 existiert, so erfogt diese Kopplung über eine dielektrische Schicht, deren Dicke drei- bis viermal so groß ist wie die Dicke der dünnen dielektrischen Schicht 7 innerhalb der Tunnelzone 7t, so daß deshalb die Stärke des elektrischen Feldes durch einen entsprechenden Faktor für gleiche Vorspannung verringert und dadurch vernachläßigbar ist. Auf jeden Fall bleibt die Auswahl der am besten geeigneten Vorspannung für den Steueranschluß 3 möglich, um die Kopplung mit dem Gate des Lese-Transistors auszugleichen und damit den elektrischen Zustand der Speicherzelle während einer Lesephase aufrechtzuerhalten.
  • Der möglicherweise bemerkenswerteste Aspekt der erfindungsgemäßen Struktur der EEPROM-Speicherzelle wird durch die Möglichkeit gebildet, die elektrischen Eigenschaften des Lesetransistors der Zelle entsprechend dem Bedarf zu differenzieren, wozu die Möglichkeit kommt, mehr als einen Lese-Transistor zu realisieren, die jeweils voneinander verschiedene elektrische Eigenschaften besitzen. Unter diesen alternativen Ausführungsformen ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform die in Figur 8 dargestellte. Bei dieser Ausführungsform ist das isolierte Gate 1 mit einem weiteren Vorsprung 11' ausgestattet, welcher sich über eine vierte aktive Zone 12 erstreckt, die einen Leitungstyp besitzt, der demjenigen der aktiven Zone 2 entgegengesetzt ist. Durch Ausbilden der jeweiligen Source- und Drain-Diffusionen werden zwei voneinander verschiedene und zueinander komplementäre Lese-Transistoren der Speicherzelle gebildet, einer mit einem n-Kanal, ein anderer mit einem p-Kanal. Durch Verbinden der jeweiligen Anschlüsse eines Paares von komplementären Transistoren in der in Figur 8 gezeigten Weise erhält man eine "Leseschnittstelle" bezüglich der externen Schaltung, die im wesentlichen aufgebaut ist wie ein CMOS-Invertierer. Diese Art von Leseschnittstelle eignet sich für sehr nützliche schaltungstechnische Anwendungen, wie weiter unten noch ausgeführt wird.
  • Allgemein ausgedrückt, eignet sich die erfindungsgemäße EEPROM- Speicherzelle für eine außerordentlich große Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten, wie sie sich dem Fachmann erschließen.
  • Anwendung 1
  • Eine Logikfunktion, die häufig in integrierten Bauelementen implementiert wird, ist die Erzeugung eines Produktterms unter Verwendung von individuell adressierbaren und programmierbaren EEPROM-Zellen, die in Form eines Feldes aus Reihen und Spalten organisiert sind, in Verbindung mit Analogschaltungen (Leseverstärkern), die die Funktion haben, die schwachen Lesesignale der EEPROM-Zellen, die eine Amplitude in der Größenordnung von 10 mmV besitzen und von dem Feld kommen, zu verstärken. Dies integrierten Architekturen sind zwar sehr kompakt im Hinblick auf die Flächenbelegung des Siliziums, leiden aber an einer starken Leistungsaufnahme und einer deutlichen Verzögerung bei der Regenerierung von CMOS-Lögikpegeln der von dem Feld von EEPROM-Zellen abgeleiteten Lesesignale. Figur 9 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm einer solchen Schaltung.
  • Figur 10 ist ein Blockdiagramm bezüglich einer Abtast-Implementierung der Funktionen der Schaltung nach Figur 9 in einem CMOS-Bauelement. Die für die Funktion der Freigabe des Selektors wichtigen Teile können grundsätzlich unter Verwendung herkömmlicher EEPROM-Zellen in verschiedenen schaltungstechnischen Ausgestaltungen hergestellt werden, wie sie dem Fachmann bekannt sind, und von denen die typischste Ausgestaltung ein Spannungsteiler unter Verwendung von zwei EEPROM- Zellen ist, wie in Figur 11 gezeigt ist, die auch die entsprechende logische Betriebstabelle enthält.
  • Bei einem CMOS-Bauelement hat eine Ausführungsform des in Figur 11 gezeigten Typs unter Verwendung von zwei n-Kanal-EEPROM-Zellen den Nachteil, daß ein ausgegebener hoher Pegel einen geringeren Wert hat als die Versorgungsspannung, genauer gesagt, einen Pegel hat, der um einen Schwellenwert niedriger ist als die Spannung an dem isolierten Gate der Speicherzelle 1, d.h.:
  • VAusgang = V (Gate der Zelle 1) - V Schwellenwert
  • Diese Spannungsteilerstruktur ist deshalb besonders kritisch, weil das Ausgangssignal möglicherweise degeneriert ist und nicht ausreicht, nachgeordnete CMOS-Schaltungen zu treiben. Deshalb ist es notwendig, hinter dem Teiler eine Pegelregenerierstufe anzuordnen, um diesen kritischen Zustand zu mildern. Diese Beschränkungen stellen schwerwiegende Einschränkungen der Programmierqualität dar und können Ursache sein für eine spürbare Verringerung der Fertigungsausbeute. Darüber hinaus werden für jedes Freigabesignal zwei EEPROM-Zellen und eine zugehörige Pegelregenerierstufe für das Spannungssignal benötigt, d.h., in der Praxis wird im Vergleich zu den rein funktionellen Bedürfnissen eine "redundante" Schaltungsstufe erforderlich.
  • Durch Verwenden einer einzelnen EEPROM-Speicherzelle gemäß der Erfindung, die von dem in Figur 8 dargestellten Typ ist, lassen sich die Speicherfunktion und die Hilfsfunktion des Regenerierens des Spannungspegels des logischen Signals in kombinierter Weise realisieren. Tatsächlich kann der Anschluß AUS der EEPROM-Zelle gemäß der Erfindung, wie er in Figur 8 dargestellt ist, den Ausgangsanschluß des Funktionsschemas nach Figur 11 bilden, während der zugehörige Source-Anschluß des p-Kanal-Lesetransistors direkt an die Versorgungsspannungsschiene VDD angeschlossen und der Source-Anschluß des n- Kanal-Lesetransistors auf Masse geschaltet werden kann.
  • Durch geeignetes Dimensionieren des durch das Paar komplementärer Lese-Transistoren der (natürlich mit zwei Lesegates 11 und 11' ausgestatteten) EEPROM-Zelle gebildeten CMOS-Invertierers lassen sich die erforderlichen Funktionen in der Praxis realisieren.
  • Figur 12 zeigt in größerer Einzelheit den Schaltungsabschnitt zum Erzeugen der Freigabe- und Auswahl-Signale für einen einzelnen Eingang der Schaltung nach Figur 10. Selbstverständlich ist dieser Aufbau in der Zahl vorgesehen, die der Anzahl von Eingängen entspricht.
  • Die gleichen Funktionen werden unter Verwendung von lediglich zwei EEPROM-Zellen gemäß der Erfindung des in Figur 4 dargestellten Typs realisiert, um den jeweiligen Ausgangsanschluß (AUSGANG) der Speicherzelle einer Schaltung zu betreiben, welche den logischen UND- Operator implementiert, entsprechend dem in Figur 13 dargestellten Diagramm.
  • Unter Verwendung der erfindungsgemäßen EEPROM-Zellen läßt sich eine Redundanz in der Gesamtzahl von Zellen beseitigen (zwei anstatt vier Zellen), um dadurch eine spürbare Einsparung der Belegungsfläche zu erreichen (zwei anstatt 12 Transistoren, wie sie entsprechend dem Diagramm in Figur 12 notwendig wären, wie der Fachmann erkennt); es gibt eine Ausbreitungsverzögerungszeit, die durch ein einzelnes Durchlaß-Gatter bestimmt wird anstatt durch die Summe der Ausbreitungsverzögerungen von zwei logischen UND-Gattern.
  • Anwendung 2
  • Eine einzelne erfindungsgemäß hergestellte EEPROM-Zelle läßt sich funktionell in schematischer Weise durch die in Figur 14 dargestellte vereinfachte integrierte Struktur darstellen. Dieser Struktur entspricht die in Figur 15 gezeigte funktionelle elektrische Schaltung. Die erfindungsgemäße EEPROM-Zelle eignet sich besonders als EEPROM-Verbindungselement innerhalb komplexer programmierbarer integrierter Bauelemente. Tatsächlich ist die Zelle in der Lage, gleichzeitig eine Speicherfunktion und die Funktion eines Schalters wahrzunehmen, wobei letztere sich in perfekter Weise dazu eignet, mit Spannungspegeln zu arbeiten, die mit üblicher CMOS-Schaltung kompatibel sind. Deshalb besitzt die erfindungsgemäße EEPROM-Zelle eine besonders gute Eignung zur Implementierung von Multiplexer-Strukturen oder programmierbaren Verbindungsfeldern. Ein funktionelles Schema eines solchen Feldes von EEPROM-Zellen gemäß der Erfindung ist in Figur 16 gezeigt. Ein programmierbares Verbindungsfeld läßt sich schematisieren als eine erste Folge paralleler Verbindungsleitungen, ausgebildet in einer ersten Ebene einer Metallschicht (Metall 1), und jeweils entsprechend einem zugehörigen Eingang des Feldes, und eine zweite Folge paralleler leitender Leitungen, elektrisch von den leitenden Leitungen der ersten Folge getrennt und orthogonal über den leitenden Leitungen der ersten Folge angeordnet, gemeinsam in einer zweiten Ebene einer Metallschicht (Metall 2) ausgebildet, und jeweils einem zugehörigen Ausgang des Feldes entsprechend. An jeder Kreuzungsstelle zwischen einer leitenden Leitung der ersten Ordnung (Eingangsleitung) und einer leitenden Leitung der zweiten Folge (Ausgangsleitung) gibt es ein programmierbares Verbindungsbauelement, welches in vorteilhafter Weise durch eine erfindungsgemäße EEPROM-Zelle gebildet wird. Das Verbindungselement wird gebildet durch den Lese-Transistor zum Lesen des Zustands der programmierbaren Speicherzelle, wobei die Source- und Drain-Anschlüsse des Lese-Transistors mit jeweils einer leitenden Leitung der ersten Folge (mit einem Eingang) und einer leitenden Leitung der zweiten Folge (mit einem Ausgang), oder umgekehrt, verbunden sind. Wie bereits zuvor beschrieben, kann dieser Lese-Transistor der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten EEPROM-Zelle in vorteilhafter Weise derart bemessen werden, daß er Spannungs- und Strompegeln standhält, die mit den Pegeln einer externen logischen Schaltung bezüglich des Verbindungsfeldes kompatibel sind, indem er praktisch von der aktiven Programmierzone der Speicherzelle getrennt ist.

Claims (6)

1. EEPROM-Speicherzelle mit einer Einzelschicht-Gatestruktur umfassend ein isoliertes Gateelement (1) aus leitendem Material mit einem ersten Abschnitt, der ein schwimmendes Gate der Speicherzelle bildet, die sich über eine erste aktive Zone (2) eines Halbleitersubstrats erstreckt, welches mit einer dielektrischen Gateschicht (79) bedeckt ist, um eine kapazitive Kopplung mit einem Steueranschluß (3) der Zelle zu schaffen, mit einem zweiten Abschnitt (1t), der sich über eine zweite aktive Zone (4) erstreckt, die von der ersten aktiven Zone (2) getrennt ist und über zumindest einem Abschnitt der Zone unterhalb des zweiten Abschnitts (1t) des isolierten Gateelements (1) mit einer dielektrischen Tunnelschicht (7t) überzogen ist, die wesentlich dünner ist als die dielektrische Gateschicht (79), dadurch gekennzeichnet, daß das isolierte Gateelement (1) mindestens einen dritten Abschnitt (11) besitzt, der sich über mindestens einen ersten Abschnitt einer dritten aktiven Zone (11) erstreckt, die mit einer dielektrischen Gateschicht (79) bedeckt ist, und die von der ersten aktiven Zone (2) und von der zweiten aktiven Zone (4) getrennt ist, wobei der dritte Abschnitt (11) des isolierten Gateelements (1) das Gate mindestens eines ersten Transistors bildet.
2. EEPROM-Zelle nach Anspruch 1, bei der das isolierte Gateelement (1) einen vierten Abschnitt (11') aufweist, der sich über eine vierte aktive Zone (12) erstreckt, die mit einer dielektrischen Gateschicht (79) überzogen ist, und die von den andern aktiven Zonen (11, 4, 2) getrennt ist, wobei der vierte Abschnitt (11') das Gate eines zweiten, zu dem ersten Transistor komplementären Transistors bildet.
3. EEPROM-Zelle nach Anspruch 1, bei der über einem Abschnitt der zweiten aktiven Zone (4), die mit einer dielektrischen Gateschicht (79) bedeckt ist, sich ein Gate (8) eines Auswahltransistors erstreckt.
4. Logikschaltung, gebildet aus einem halbleitenden Substrat unter Verwendung von EEPROM-Speicherzellen mit einer Einzelschicht- Gatestruktur, die individuell adressierbar und programmierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede EEPROM-Speicherzelle eine Struktur gemäß Anspruch 1 oder 2 aufweist, daß die zweite aktive Zone (4) eine Schnittstellenzone bezüglich einer Adressier- und Programmierschaltung bildet, die von der dritten (11) und der vierten (12) aktiven Zone getrennt ist, welche Schnittstellenzonen bezüglich einer Logikschaltung bilden.
5. Logikschaltung nach Anspruch 4, bei der die Schnittstelle bezüglich einer Logikschaltung als CMOS-Invertierstufe ausgebildet ist.
6. Programmierbares Verbindungsfeld, umfassend eine erste Folge paralleler leitender Leitungen, die jeweils mit einem zugehörigen Eingang des Feldes verbunden sind, und eine zweite Folge paralleler leitender Leitungen, die elektrisch von den leitenden Leitungen der ersten Folge getrennt und zu diesen orthogonal angeordnet sind, wobei jede Leitung der zweiten Folge mit einem zugehörigen Ausgang des Feldes verbunden ist, eine programmierbare elektrische Verbindungsanordnung zwischen jeder Leitung der ersten Folge und jeder Leitung der zweiten Folge an jeder Kreuzungsstelle zwischen jeder Leitung der ersten Folge und jeder Leitung der zweiten Folge, dadurch gekennzeichnet, jede der programmierbaren elektrischen Verbindungseinrichtungen durch eine EEPROM-Zelle realisiert ist, die eine Struktur gemäß Anspruch 1 aufweist, die zweite aktive Zone (4) eine Schnittstellenzone bezüglich einer Adressier- und Programmierschaltung bildet, getrennt von der dritten (11) aktiven Zone, wobei der Transistor einen Schalter bildet, welcher durch den Zustand der EEPROM- Zelle eingestellt wird.
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