DE1524945A1 - Halbleiter-Auslesespeichermatrix - Google Patents

Description

Dr. Herfcert Sefcels

»5 N.V. Philips¹ Gloeilampenfabriekeo PHH .1534

Akte No. PHH- 1584 ■ Anm.ldung vom. 16.MaJ. 1967

"Halblei ter-Ausleeeepeiohennatrix".

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter—AuBleeespeiahermatrix.

Ks Bind bereits Ausleeespeiohermatrixen bekannt mit mehreren iCingangaleitern und mehreren die Eingängeleiter kreuzenden Ausgangs leiteir., wobei in bestimroten Kreuzpunkten Koppluneselemente in Porin von Kristallgleiohrichtem «wischen den Ein- und Auegangaleitern uingeeohaltet sind.

Solche Speiohernatrixen werden z.B. in Rechenmaschinen al· Kodo-Unmetzer verwendet. Werden b.B, einem oder mehreren Eingangs-

leitern Impulse zugeführt, eo werden diese Inpulae entsprechend den vorbei.,tinmten KopplunyaniviB ter nach bestiamten Auegangeleitem weitßrgegeber, uu dasa ein beet iac, ter Auagangekodü besteht*

Die Torliegende Erfindung schafft eine Verbe»servng einer solchen Vorrichtung.

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Nach der Erfindung sind die Kopplung·« lernen te alu Transistoren ausgebildet, die samt den Leitern zu eir.en plattenförmigen Körper integriert sind, wobei die Emitter- und Basiszonen der Transistoren auf einer Plattensoite gebildet und mit den in Form von gegenseitig isolierten Klektrudenechichten ausgebildeten Auegangs·- bsv. Eingangs« leitern verbunden sind, wahrend auf der anderen Plattenoelte die Kollek.turzor.en gemeinsaa durchverbunden sind·

Neben der Tatsache, dass die Speichermatrix in einfaoher Welse al« integrierte Schaltung herstellbar ist und beaondere kleine Abrcesnungon haben kann, bietet die Erfindung den Vorteil, dass in den Transistoren eine Ehergieverstärkung auftritt und somit die Steuer» leistung verhBltniamaasig gering ist.

Die LMektrodensehioaten sind vorsugsveiso Ober eine isolierenden Zwischenschicht auf einer Platte aus halbleitend*» Material angebracht, bei der die Eeitter- und Baaissonen der Transistoren auf einer Seite der Oberflache duroh Ortliohe Diffusion, unter Vervendung der Isoliersohicht ale Maske, gebildet sind, wobei die Elektrodenechiohten durch Oeffnungen in der Isolierschicht elektrisch« Terbindungen alt den betreffenden Zonen herstellen und die Kollektorsonen von übrigen Teil der Körpers gebildet werden.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeiohnung schematiaoh dargestellten AuufUhrungebeispiele naher erläutert. Es celgeni

Fig. 1 eine Aualeseapeichermatrixj

Fig. 2 eine Draufsicht einer Transietorutruktur in einen Kreuspunkt der Katrixt

Fig. 3, 4 und 3 Querschnitte der Transiatorstruktür naoh Fig. u den Linien I-I, H-II und III-III.

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Die Speiohermatrix naoh Pig. 1 enthält mehrere vertikale Leiter

V₄ - V. und mehrere horizontale Leiter H₄ - H.. T 4 ι 4

Die horizontalen und vertikalen Leiter sind in vorbestimmten Kreuzpunkten durch Transistoren T.., T._ u.e.w. miteinander gekoppelt, wobei die Basiselektroden mit den vertikalen Leitern und die Emitterelektroden mit den horizontalen Leitern verbunden sind, während die Kollektorelektroden miteinander und mit einer Spannungequelle +V verbunden sind. So ist z.B. der Leiter V, mit den horizontalen Leitern H₁, H₂ und H. über die Transistoren T.., T_. und T.., der Leiter V₂ mit den Leitern H., H, und H. über die Transistoren T₁₂, T~2 und T.₂ gekoppelt, usw.

Die Wirkungsweise dieeer Matrix ist wie folgtι Wenn einem der als Eingangsleiter wirksamen vertikalen Leiter, z.B. V₂, ein positiver Impuls zugeführt wird, werden die mit diesen Leitern verbundenen Transistoren leitend, in diesem Falle T^₂, T«₂ und T._, wobei ein Impuls naoh den horizontalen Ausgangeleitern H>, H. und H. weitergegeben wird. Infolge der in den Traneiatoxen auftretenden Stromverstärkung werden die den horizontalen Leitern zugeführten KollektorstrCme grosser sein als die BasisstrOme, so dass an den vertikalen Leitern eine verhältnismäßig geringe Steuerenergie genügt im Vergleich zu bekannten Schaltungen mit Kopplungsdioden in den Kreuzpunkten, bei denen die gesamte Ausgangsenergie für die Ausgangsleiter von den Steuerleitern geliefert werden muss.

Je nach dem gewählten Kopplungsmuster werden also bei Zuführung eines Impulses zu einem Eingangsleiter bestimmte Kodekotnbinationen von Ausgangsimpulsen entstehen.

In der Praxis wird die Zahl der horizontalen und vertikalen

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Leiter grCtser sein» s.B» je 10. Eine solche Matrix von 10 χ 10 - 100 Kreuzpunkten kann s.B.

• 2

auf einem Siliziumkristal von 1,5 ι 1,5 mn als Trager integriert werden.

Naturgem&es let ββ nicht notwendig, dass die Zahl der Eingangeleiter gleich der Zahl der Auegangeleiter ist.

Die Figuren 2 bis 5 «eigen ein Beispiel einee auf einer Platte K EUB η-Silizium integrierten Kreuzpunktes der Leiter V und H, sowie eines mit den beiden Leitern gekoppelten Transistors T.

Per Tran eiβtor T besteht aus einer Emitterzone E aus n-Silizium, einer Basiszone B aus p-Silizium, wahrend die Kollektorelektrode vom Substrat K gebildet wird, so dass die Kollektorelektroden sämtlicher Transistoren fiber das Substrat K miteinander verbunden sind.

^ Per Leiter V besteht dann gleichfalls aue einer transistorfSrmigen Struktur mit einer Zone V aus η-Silizium und einer Zone P aus p-Silieium, wobei diese Zonen eich Ober die ganze Lenge dee Leiters V allen Kreuzpunkten entlang erstrecken.

Pie verschiedenen Zonen werden in bekannter Weise durch aufeinanderfolgende PiffusionsvorgSnge gebildet. Dazu wird die Platte K aus n-Sili-

ζium zunächst mit einer Isolierschicht R aus Siliziumdioxyd bedeckt, in der duroh PhotoStzung Oeffnungen geformt werden, worauf die p-Zonen B und P dadurch gebildet werden, dass die Platte einer p-Diffueion unterworfen wird. Anachlieeeend wird die Platte wieder mit Siliziumdioxyd bedeckt und in ihr wieder Oeffnungen geformt, worauf durch eine n-Diffusion die η-Zonen E und N in den Zonen B und P gebildet werden. Die Siliziumdioxydechicht R dient bei diesen Diffusionsvorgängen ale Maske.

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Anschließend wird erneut eine Tiliziumoxydcchicht atfgebrachti in der Oeffnungen zum Anbringen leiternder Verbindungen mit Bai isi:ni Emitterelektroden der Transistoren und mit den vertikalen Leitern V geoiliet werden. Diese Verbindungen werden dadi.rch hergestellt, dasü die Platte durch Aufdampfen mit einer iünnen Aluminiumsohicht beleckt wird, worauf durch Photoätzung die ungowt'r.schten TeÜ3 er.tfemt worder. _f so dass die gewünochten Verbindungen bestehen bluuen. ~)ia Emitterzone £ ist dann über einen Zweigleiter AE rait icn horizontalen Leiter H und die Basiszone B Ober einen Zwoigloiter AB mit dem Vürtir:alen Leiter V verbunden»

Wie bereits bemerkt wurde, wird der vertikale Leiter V von der p-Zone P und der η-Zone N gebildet, int besondere die 7,one K hat eine hohe Leitfähigkeit, da nie gleichzeitig mit der Eroitterdiffusion dos Transistors gebildet wurde. Ausserdem erstreokt sich der Zweigloitor AB tuilrfeise in der LSngsrichti-.-g. und macht dabei kontakt rr.it dem Lrit'jr Υ, wodurch der Wideretand diones Leiters weiter herabgesetzt

I)GV Zweigleiter AB macht Kontakt sowohl rr.it lor ^one Tf als auch «it der Zone P. Dadurch, dass äem Leiter V oine Üpanr.ung gegeben wird, die ti te ta negativ ist ge gen Q bar der des Substrats K, ist die Sperrschicht zwischen der Zone P und dem Substrat K stets gesperrt v:l der Lc-i tor V ist alao gegen die miteinander verbundenen Kollektorelektr·; U;i. der Transistoren isoliert. Aus Fig. ^lj ist ersichtlich, dass im Kreixpunkt der beiden Leiter V und H ά·:Τ Leiter II mittels einer isolierender ^iliziumdioxyduchicht R gegen den Luiter V isoliert ist.

«ie bereits bemerkt wurde, müssen di» Kopplungstrar.si;>toren iir in vorbeütitrmten Kreuzpunkten wirksam sein, r;ine ."Sglichkeit

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vSre nun, bei den Diffusionsvorglngen die ungewünschten Translatoren einfach wegzulassen.

Vorzugsweise verden aber im Prinzip sämtliche Tran3istoretrukturen gebildet» jedoch ausschliesslioh verden nur diejenigen angeschlossen, velohe wirksam sein müssen· Dabei ergeben sich wieder verschiedene Köglichkei ten«

Man kann z.B. die Anschlüsse von unwirksam au machenden Transiatoren weglassen , indem die metallischen Zweigleiter nicht angebracht und/oder die Ansohlussöffnungen in der Isolierschicht aus ?ilisiu»<iioxyd weggelassen werden. Man kann auoh s&mtliche Anschlüsse anbringen und nachher bestimmte Zweigleiter, z.B. durch Aetzen oder Wegbrennor, entfernen·

Im Prinzip ist es für das unxirksammachen der Transistoren nicht notwendig, den Anschluss mit den beiden Elektroden wegzulassen. Hu wird auch genügen. wenn nur die Emitterelektrode nicht angeschlossen wird und die Basiselektrode ate tu angeschlossen ist. Die» bietet den VoTteil, dass es im Prinzip nicht notwendig ist, die Basiselektrode CDer eii.on metallischen Zweigleiter anzischlieusenj man kann ζ.ΐ. die Bauiszoii« B bis in lie Zone P des Leiters V durohlaufen lassen oder, mit anderem Worten, diese als ein Ganzes herstellen«

Es ist wsiiger erwth.scht, die Emitterelektrode eines unwirksam zu maohenden Transistors anzuschliessen und die Basiselektrode nicht, da die Basiselektrode dann ein schwebendes Potential annehmen würde und somit ein verstärkter Ableitstrom durch, den Transistor flieosen würde·

Statt der Emitterelektrode k3nnte grundsätzlich auch die Basiselektrode mit dem metallischen Leiter H verbunden werden.

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t* airnmm Fall· fc*an der aetsllieoh· Leiter \meittelbar Dber der Jn*olltiM8fffevns«a auf den Bmeieelektroden angebracht werden, lehrend dii Iklitterelektrode dann «it dem Leiter V verbunden wire.

BAD GA.u:NAL

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Claims (1)

1. -8- PHR.1584

   PATENTANEPRUECHEt

   1·. Halbleiter-Ausleeeapeichermatrix mit mehreren Eingangs lei tem und mehreren die Eingangsleiter kreuzenden Ausgangsleitern, wobei

   in bestimmten Kreuzpunkten in einer Richtung stromdurchläseige halbleitende Kopplungselemente zwischen den Eingangs- und Ausgangsleitern wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, daus die Kopplunguelemente als Transistoren ausgebildet sind, die samt den Leitern zu einem platten- ^k ■ fSrmigen Körper integriert sind, wobei die Emitter- und Baeiseonen der Traneistoren auf einer Plattenseite gebildet und mit den in Form von gegenseitig isolierten Elektrodenschichten ausgebildeten Auugange- bzw. EingangsIeitem verbunden sind, während auf der anderen Plattenseite die Kollektorzonen gemeinsam durchverbunden sind. 2. Speicherrcatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eit:r t_xT ier.Bch^ohtor. fber eine isolierende Zwischenschicht auf einer Platte aus halbleitendem i'aterial angebracht bind, bei der die Emitter- und Basiszonen auf einer Seite ihrer Oberfläche -lurch örtliche Diffusion, unter Verwendung der Isolierschicht alu I'aske, gebildet Eind, wobei die

   Elektrolenschichtc-n i\.rch Oeffnungen in der Iüolierschicht elektrische Ve r'air düngen mit ien tie treffenden Zonen herstellen und die Kollektcr-

   t
   zor.i.r. vor., übrigen Teil ien Körpers gebiliet werden.

   i. r.'peicherratrix r.ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekeru.;:· leb.'!⁴., iac;t lift jjnritter- ur:i Basiszonen ier Tr-jr.. \^v. t,;rt-i. r.ob'jn ien "rcuzuiiO-etelien dor Leiter gfjillot und "sur eir.v odur ,xuhrere Abzweigungen 'iicaer I>eitor n.it aer: .'.eitern verbur.-ien ei.I,

   t. Epc-icherr-arrix r.ach einer;. i«r w.'-i.ojrijfho.-ieri AnuprCuhe, daaujca gekennzeichnet, dass eine Leitergruppe an den Kreuzungsstellen Ober die Isolierschicht auf dorr. Halbleiterkörper vorlauft und die andere Leiter-

   009843/1388 bad c ; ;::mal

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   gruppe an den Kreuzungen teilen Eber wenigstens eine Diffusionssohicht, die wenigstens einen p-n-Uebergang mit der Kollektorzone bildet, unter der die Leiter der anderen Gruppe tragenden Iuolierschicht durchläuft. 5« Speiohermatrix nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dasB die erwähnten Diffueionszonon an den Kreuzungsctellen aus zwei Diffusionszonen bestehen, welche die gleiche Verunreinigungsverteilung haben wie die Emitter- und Basiszonen der Transistoren und mit ihnen gleichzeitig diffundiert sind, und die Leiter der anderen Gruppe beider- ^^ sei tig wenigstens mit den höOhst leitenden Diffuuionszonen durchverbunden sind,

   6. Speiohermatrix nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, das3 die metallischen Teile der Leiter der beiden Gruppen mit ihren Abzweigungen gleichzeitig angebracht sind.

   7. Speichermatrix nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Kreuzpunkt eine Transistors truk tür angebracht ist, und dass bei den Transittorstrukturen, die Kreuzpunkten entsprechen, in denen die Kopplung nio-ht wirksam sein ^^ muBü, die Emitterzone nicht mit dem betreffenden Ausgangsleiter verbunden ia t'r

   8. Speiehermatrix nach Anspruoh 71 dadurch gekennzeichnet, dass bei ßSir.tliehen Transistorstrukturen die Basiselektrode mit dem entsprechenden Eingangsleiter verbunden ist.

   9. Cpeichermatrix nfbh Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass an den Kreuzungsstellen, an denen die Kopplung nicht wirksam sein muss, die isolierende Schicht mindestens bei den Emitterzonen ununterbrochen durchläuft,

   BAD Oftiwi

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