Untersuchungen zur Realisierung hochtemperaturtauglicher EEPROM-Speicher in SIMOX-Technologie

Hochtemperaturtaugliche integrierte Schaltungen für Betriebstemperaturen deutlich oberhalb von 125 Grad C gewinnen in zunehmendem Maße an Bedeutung. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Realisierung hochtemperaturtauglicher EEPROM-Speicher für ASIC-Anwendungen. Als Prozeßtechnologie wird ein Dünnfilm-SIMOX-Basisprozeß verwendet, dessen charakteristische Bauelementeeigenschaften hinsichtlich der Realisierung eines EEPROM-Speichers untersucht werden. Die entwickelte EEPROM-Speicherzelle basiert auf einem Single-Poly-Speichertransistor, dessen Funktionstüchtigkeit bei Betriebstemperaturen bis 250 Grad C demonstriert wird. Neben Untersuchungen zum Ladungserhalt und Ausdauerverhalten erfolgt ebenfalls eine Analyse der Leckstromproblematik in den Select-Transistoren. Temperaturbedingte Leckströme und die Eigenschaften der Bauelemente im SIMOX-Basisprozeß erfordern zudem die Entwicklung einer geeigneten Schaltungstechnik für die Realisierung eines EEPROM-Speichermoduls. Schaltungstechniken für hochtemperaturtaugliche Speichermatrizen werden hierzu vorgestellt. Ebenso erfolgt die Untersuchung weiterer wesentlicher Schaltungskomponenten für die Array-Peripherie, wie z. B. Hochvoltgeneratoren, Hochvoltschalter und Ausleseverstärker, bei Temperaturen bis zu 280 Grad C. Der Problematik des reduzierten Ladungserhalts von EEPROM-Speichern bei erhöhten Betriebstemperaturen kommt eine besondere Bedeutung zu. Konzepte zur Realisierung einer Datenregeneration bei langen Betriebszeiten unter hoher thermischer Belastung werden ebenfalls vorgestellt.