DE1261883C2

DE1261883C2 - Elektronischer impulsspeicher

Info

Publication number: DE1261883C2
Application number: DENDAT1261883D
Authority: DE
Inventors: Joseph Franks
Original assignee: Itt Ind Ges Mit Beschraenkter
Priority date: 1965-05-20
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3407341A; GB1040676A; GB1050310A; FR1480658A; DE1261883B; NL6606330A; BE681294A; DE1285545B

Description

'herlie^nden Oberflächen der Halbleiterschicht ausgerichtet, wobei die Injektionskontakte der Reihe den Injektionskontakten der anderen gegenüberliegen. Bei einer anderen Ausführm ist jede Oberfläche der Schicht mit zwei "-her b'w- Elektronen injizierenden Injektionskor,- *k itieii in Form einer ineinandergreifenden Fintruktur versehen, wobei die ineinanderereiten-Finserstrukturen auf den beiden gegenüberr-nden Oberflächen axial ausgerichtet, und die iMrr injiz^:crenden Injektionskontakte der einen ciniktur den Elektronen injizierenden Injektionswmttkten der anderen Struktur gegenüberliegen. Vorzugsweise bestehen die Injektionskontakte aus Id bzw Aluminium und sind als dünne Schichten f einen^ Substrat aus halbisolierendem Galiiumnid -.'ufoebracht. Injektionskontakte :uis Gold A'·'"minium an η-leitendem Galliumarsenid sind Vn -is der Zeitschrift »IBM Technical Disci. ■'"(Juni 1%4), S. 109, und der USA.-Patenti l 114 088 bekannt. Die vorliegende Erfindung ckt sich nicht auf die Herstellung derartiger tH nskontakte an HalbleiterschicHen. andern 1 auf die Verwendune derartiger Halbleiterngen in einem Imputepeicher und die dafür SSSn Anschlüsse und deren Kontaktierung. £ * ufeSände und äußeren elektrischen Anschlüsse • α κ _ir?uesweise Muster von dünnen Schichten. Sch au? eTner dünnen isolierenden Schicht aut derrι Galliumarsenid angeordnet sind und die In^k-

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n Erfindung sollen im folgenden an hand SiAuSSngLrmen in Verbindung nut de, Zeichnung erläutert werden, in dieser zeigt

FiPl im Querschnitt eine Galhumarsenidschicht mit einem Muster von Injektionskontakten

dnetySche durch Doppelinjektion ver-Kennlinie mit negativem Widerstands-

ein «nematische* Schaltbild eines digitalen ^ih eines der Kontaktmuster aut

in? Pit™ 1 "us^& Galliumarsenid mit hohem spezi-Se^Pm Widerstand, die auf einer Oberflache em

Se ReThe von InjektioLkontakten Aa, Ab usw. aus

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Vorspannung 2 V.

Um die Impulsspeicheranordnung zu vervollständigen, wird jede'- einzelne Goldkontakt 2 a, 2 b eines Wenn der negativ gerichtete Impuls i _p an utn ...j^ tionskcntakt4ci angelegt wird und der Strompfad 2u-4ci in den Zustand niedrigen Widerstands schaltet, wird die Kopplungskapazität 3t,- entladen. Demzufolge wird der Impuls V_p zum Injektionskontakt 4h weilergeleitet, und der Strompfad 2b-Ab schaltet in den Zustand niedrigen Widerstands, wobei die Kopplungskapazität 3 b entladen wird usw. Ist die Kopplungskapazität 3« einmal entladen und hat der Strompfad 2b-4b durchgeschaltet, so fällt das Potential an den Injektionskontakten 2α-4α unter die kritische Haltespannung V_c ab, und diese Stufe kehrt in den Zustand hohen Widerstandes zurück. Somit wird der ursprüngliche Impuls V_p mit einer durch die Schaltungsparameter, wie die Werte der Kopplungskapazitäten 3 α, 3 b usw. und der Widerstände 5«, 5b, 6a, 6b usw., sowie der Schallgeschwindigkeit der GalViumarsenidsuompfade, gegebenen Geschwindigkeit von Stufe zu ^*ufe weitergeleitet. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist vollständig unabhängig von irgendwelchen Taktimpulsfolgen, da der Impulsspeicher lediglich eine Gleichvorspannung

benötigt.

Die Gold- und Aluminiumkontakte sind als dünne Schichten aufgebracht, die im Vakuum auf die Oberflächen der Galliumarseniduntetlage aufgedampft werden. Wie in F i g. 4 gezeigt, werden die Goldkontakte 2a, 2 b usw. in einer Reihe auf die Oberfläche der Platte 1 aufgebracht. Der Rest der Oberfläche wird durch eine dünne Isolierschicht 7 bedeckt, wonach ein Dünnschichtmuster aus Chrom-Nickel her-35 gestellt wird. Dieses Muster enthält den gemeinsamen Anschluß 8 zur Vorspannungsversorgung, die einzelnen Widerstände 5 a, 5 b usw., die Verbindungen 9 a, 9 b usw. zu den Goldkontakten 2 a, 2 b und einzelne Zuleitungen 10 a, 10 b usw., an die die Koppelkapa-40 zitäten 3 a, 3 b (nicht gezeigt) später angeschlossen werden. Ein ähnliches Dünnschichtmuster aus Chrom und ein Verfahren zur Herstellung bei Galliumarsenidplanartransistoren war beispielsweise aus der »Zeitschrift für Naturforschung«, 1%4, 45 S. 1433 und 1434 bekannt.

Die Gold- und Aluminiumdünnsdiichten sind bei einer typischen Ausführungsform zwischen 500 und 1000 A und das Substrat etwa 0,1 mm dick. Jeder einzelne Kontakt ist 0,5 mm breit bei einer I .änge 50 von 1 mm. Der spezifische Widerstand des Galliumarsenids beträgt etwa 10⁸QCm. Die Dicke und Berandung des Chrom-NIcRelmusters, insbesondere der Streifen 5 a, Sb hängt von dem geforderten spezifischen Widerstand ab.

55 Da bei der oben beschriebenen Anordnung die Gold- und Aluminiumkontakte sich auf getrennten Oberflächen befinden, ist eine mit einem Injektionskontakt auf einer Oberfläche und einem Injektionskontakt auf der anderen Oberfläche jeder einzelnen 60 Stufe verbundene Koppelkapazität erforderlich.

Die Fig.5 und 6 zeigen eine andere Anordnung, bei der jede Oberfläche zwei Reihen von Injektionskontakten, eine aus Gold und eine aus Aluminium, aufweist. Die Technik des Dünnschichtaufbaues ist 65 die gleiche wie oben, aber eine Oberfläche der Unterlage trägt nun zur Hälfte die Goldkontakte la, 2tf usw., und in Form ineinandergreifender Finger zur anderen Hälfte die Aluminiumkontakte Ab, 4d usw.

1 26i 883

Die andere Oberfläche trägt die übrigen Kontakte 26, 2 d und Aa usw. in einer ähnlichen Gliederung. Sämtliche Goldkontakte auf beiden Oberflächen werden mit einem Anschluß der Vorspannungsquelle, und alle Aluminiumkontakte mit dem anderen Anschluß verbunden. Die Koppelkapazitäten können nun zwischen Injektionskontaktpaaren auf der gleichen Oberfläche, d.h. l'a-Ab, 2b-4c, IcAdusw. eingefügt werden.

Die Koppelkapazitiliten 3 a» 3f> usw. selbst können aus einein auf dem isolierten Galliumarsenidkörper aufgebrachten Kapazttätsdünnschtchtmustet bestehen. Diese Ausbildung ist besonders bei der Konstruktion gemäß den Fig. S und 6 anwendbar.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die oben beschriebenen Aiiisführungsbeispiele beschränkt.

Hierai 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Impulsspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Halbleiterschicht, die bei Doppelinjektion den Effekt eines negativen Widerstandes aufweist, zwei Reihen (2.4) von Injektionskontakten für die Injektion von Löchern bzw. Elektronen angeordnet sind, wobei die Injektionskontakte jeder Reihe durch Widerstände (5, 6) einzeln mit einem für jede Reihe gemeinsamen äußeren Anschluß (8) verbunden sind, und daß die Verbindungen (9, 10). Widerstände und äußeren Anschlüsse jeder Reihe von der Halbleiterschicht elektrisch isoliert und die Injekti&nskontakte der beiden Reihen über Koppelkapazitäten (3) zu aufeinanderfolgenden Paaren verbunden sind.

2. Impul· - reicher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktreihen auf gegenüberlief enden Oberflächen der Halbleiterschicht axial ausgerichtet aufgebracht sind und die Injektionskontakte (2 a. 2 b, 2 c) jeder Reihe den Injektionskontakten (4a, 4b, 4c) der anderen Reihe gegenüberliegen.

3. Impulsspeicher n; ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aaf jeder Oberfläche der Halbleiterschicht zwei Reihen von Injektionskontakten für die Injiktion von Löchern und Elektronen in Form eines Musters von ineinandergreifenden Fingern a .geordnet sind, daß die Muster der ineinandergreifenden Fingerstrukturen auf den entgegengesetzte. Oberflächen zueinander axial ausgerichtet sind, und daß die Löcher injizierenden Injektionskontakte (2a, 2 b, 2 c) des einen Musters den Elektronen injizierenden Injektionskontakten (4 a, 4b, 4c) des anderen Musters gegenüberliegen.

4. Impulsspeicher nach uen Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher injizierenden Injektionskontakte (2a, 2b, 2 c) aus Gold bestehen.

5. Impulsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen injizierenden Injektionskontakte (4a, 4b, 4c) aus Aluminium bestehen.

6. Impulsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht aus halbisolierendem Galliumarsenid besteht.

7. Impulsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (9, 10), Widerstände (5, 6) und äußeren Anschlüsse (8) für jedes Muster aus Chrom-Nickel-Dünnschichten bestehen.

8. Impulsspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrom-Nickel-Dünnscbichten Ober einer dünnen Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche aufgebracht sind und lediglich die Injektioriskontakte berühren.

9. Impulsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelkapazitäten (3) Dünnschichtkondensatoren sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Impulsspeicher, insbesondere für Anwendung in der Digitaltechnik, bei dem ein elektrischer Impuls an einem Ende einer Folge von Speicherstellen eingegeben und mit konstanter Geschwindigkeit durch die Speicherstellen geleitet wird, bis er aus dem Speicher zu einer bestimmten Zeit nach der Eingabe abgerufen wird. Diese Art eines Speichers entspricht einem Verzögerungsleitungsspeicher, bei dem die Ueschwindigkeit der Informationsweitergabe längs des Speichers durch die Speicherparameter, und nicht durch irgendwelche äußeren Einflüsse wie Taktimpulse, gegeben ist.

Solche elektronischen Impulsspeicher sind bereits bekannt. So wird in der deutschen Auslegeschrift 1 042 763 eine Fadenhalbleiteranordnung beschrieben, die mehrere stabile Arbeitspunkte besitzt und aus einem Halbleiterkörper mit zwei sperrfreien, an verschiedenen Potentialen liegenden Basiselektroden sowie einer Anzahl von sperrenden Emitterelektroden besteht. Hierbei sind die Emitterelektroden räumlich so angeordnet, daß sie sich außerhalb desjenigen Gebiets des Halbleiterkörpers befinden, das bei in Flußrichtung betriebenem pn-öbergang der ersten Emitterelektrode eine Verminderung des Widerstands erfahrt. Ferner sind die Emitterelektroden gegeneinander so angeordnet, daß beim Kippen eines dieser weiteren Emitterübergänge die an mindestens einem der übrigen Erratterübergänge herrschenden Potentialverhältnisse verschoben werden.

Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 044 888 eine ähnliche Impulsübertragungseinrichtung bekanntgeworden, die ebenfalls aus einer Vielzahl benachbarter pn-übergänge besteht, die in einem HaIbleiterkörper angeordnet sind. Der Halbleiterkörper besitzt hierbei eine gemeinsame Hauptzonenkontaktelektrode, die die Einzelelektmden der Teilzonen überlappt.

Beiden bekannten Anordnungen ist gemeinsam, daß zu ihrem Betrieb eine der Anzahl ihrer pn-Ubergänge entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Versorgungsspannungen benötigt werden. Dies stellt jedoch einen erheblichen Aufwand hinsichtlich der benötigten Versorgungsspannungsquellen dar.
Unter Ausnutzung eines anderen physikalischen Prin.dps. bei dem keine pn-übergänge benötigt werden, sind die Nachteile der bekannten Anordnungen beim elektronischen Impulsspeicher der Erfindung dadurch beseitigt, daß auf einer Halbleiterschicht, die bei Doppelinjektion den Effekt eines negativen Widerstandes aufweist, zwei Reihen von Injektionskontakten für die Injektion von Löchern bzw. Elektronen angeordnet sind, wobei die Injektionskontakte jeder Reihe durch Widerstände einzeln mit einem für jede Reihe gemeinsamen äußeren Anschluß verbunden sind, und daß die Verbindungen, Widerstände und äußeren Anschlüsse jeder Reihe von der Halbleiterschicht elektrisch isoliert sind und die Injektionskontakte der beiden Reihen über Koppelkapazitäten zu aufeinanderfolgenden Paaren verbunden sind.

Halbleiterschichten, beispielsweise aus Galliumarsenid, die bei Doppelinjektion den Effekt eines negativen Widerstandes aufweisen, sind aus der Zeitschrift »Proc. IRE« (Dezember 1962), S. 2421 bis 2428, bekannt.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beiden Injektionskontaktreihen auf