Techniklexikon

Floating Gate

Engl., schwebendes Gate. Gate eines MOSFETaus Polysilicium, das vollständig vom Gateoxid umgeben und nach außen nicht kontaktiert ist. Transistoren mit einem F. werden in Speicherzellen löschbarer Halbleiter-Festwertspeicher (EPROM, E2PROM) angewendet. Das F. wird zur Speicherung von Ladungen genutzt, die entweder bei Vorhandensein eines wie im Bild dargestellten aufgestockten Gates (engl. stacked gate) eine Verschiebung der Schwellspannung (Feldeffekttransistor) hervorrufen oder beim FAMOS-Transi-stor (FAMOS-Technik) ohne zweites Gate zur Bildung eines leitfähigen Kanals zwischen ’ Source und Drain führen. Die unterschiedliche Schwellspannung bzw. der geöffnete oder gesperrte Zustand des MOS-FET mit geladenem oder ungeladenem Gate bedeuten die Möglichkeit der Speicherung digitaler Information (Dualzahl). Die Ladung des F. erfolgt durch die Erzeugung sehr energiereicher Ladungsträger (heiße Ladungsträger), z. B. mittels Lawinendurchbruchs (Avalanche-Effekt) zwischen dem Drain- oder Sourcegebiet und dem Substrat. Die hohe Energie befähigt diese Ladungsträger über das Leitungs- bzw. Valenzband des Gateoxids (Dicke etwa 100... 120nm), sich auf dem F. zu sammeln. Die Ladungen können über einen Zeitraum von mehr als 10 Jahren auf dem F. verbleiben. Eine eventuell erforderliche Entladung des F. erfolgt bei den EPROM mit energiereicher Strahlung (meist UV-Licht, teilweise auch Röntgenstrahlung). Bei den E2PROM ist das F. so dicht an das Sourcegebiet oder das aufgestockte Gate geführt, daß durch ein hohes Gatepotential die Ladungsträger zur Entladung des F. durch das umgebende Oxid tunneln können (Tunneleffekt).