DE1803035B2 - Permanentspeicherzelle - Google Patents

Permanentspeicherzelle

Info

Publication number
DE1803035B2
DE1803035B2 DE19681803035 DE1803035A DE1803035B2 DE 1803035 B2 DE1803035 B2 DE 1803035B2 DE 19681803035 DE19681803035 DE 19681803035 DE 1803035 A DE1803035 A DE 1803035A DE 1803035 B2 DE1803035 B2 DE 1803035B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
field effect
effect transistor
layer
transistor
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19681803035
Other languages
English (en)
Other versions
DE1803035A1 (de
Inventor
Joseph Hurlong Newark Scott Jun.
John Torkel Princeton Wallmark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE1803035A1 publication Critical patent/DE1803035A1/de
Publication of DE1803035B2 publication Critical patent/DE1803035B2/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/33Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices exhibiting hole storage or enhancement effect
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0466Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells with charge storage in an insulating layer, e.g. metal-nitride-oxide-silicon [MNOS], silicon-oxide-nitride-oxide-silicon [SONOS]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/07Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0705Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
    • H01L27/0727Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/792Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Permanentspeicherzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, Juli/August 1967, Seiten 1288 bis 1295, ist ein Isolierschicht-Feldeffekttransistor (IGFET) be= kannt, der auf einem Siliziumsubstrat übereinander eine SO A dicke Isolierschicht aus Siliziumdioxid, eine Metallschicht aus Zirkon, eine weitere Isolierschicht aus 1000 A dickem Zirkondioxid und schließlich eine metallische Aluminiumschicht aufweist. Ein derartiger Feldeffekttransistor mit »schwimmendem Gate« zeichnet sich durch die Möglichkeit einer Ladungsspeicherung auf der isolierten Gate-Metallschicht und
ίο
damit einer elektrischen Änderung des Leitungsschwellwerts des Transistors aus. Aus der genannten Zeitschrift ist es auch bereits bekannt, einen solchen Feldeffekttransistor zur Bildung eines bistabilen Informationsspeicherelements zu verwenden, doch fehlt die Angabe einer Realisierungsmöglichkeit.
Zur Informationsspeicherung könnte man beispielsweise das Substrat des bekannten Lar<ungsspeicher-Feldeffekttransistors an Masse legen und an die Gateelektrode ein relativ hohes elektrisches Feld mit einer zur Ladungsspeicherung oder zur Entfernung von Ladungen von dem »schwimmenden Gate« geeigneten Polarität anlegen. Eine hohe Gatespannung bereitet aber Schwierigkeiten bei den Adressier- und Leseschaltungen einer Speicheranordnung. Außerdem ist ein Substratanschluß häufig unerwünscht oder nicht praktikabel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speicherzelle anzugeben, die unter Verwendung eines Feldeffekttransistors mit änderbarem Schwellwert realisierbar ist und dabei mit möglichst wenigen Bauelementen und einer möglichst einfachen Adressier-, Wähl- und Leseanordnung auskommt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung, bei der zur Einstellung und Ermittlung des Schwellwertes die Source-Drain-Spannung des Ladungsspeicher-Feldeffekttransistors geändert wird, hat zahlreiche Vorteile. Insbesondere ist weder eine hohe Gatebpannung zur Änderung des Schwell wertes, noch ein eigener Substratanschluß erforderlich. Ferner genügen zur Bildung der Speicherzelle in der Regel zwei Feldeffekttransistoren, von denen der eine nur als Schalter dient. Wenn letzterer gesperrt ist, kann auch durch den ersten Feldeffekttransistor kein Strom fließen, was im Falle eines Transistors vom Verarmungstyp vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläuten. Es zeigen
Fig. 1 bis 3 verschiedene für die Speicherzelle geeignete Halbleiterbauelemente mit durch Ladungsspeicherung veränderbaren elektrischen Eigenschaften,
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des bistabilen Verhaltens der Halbleiterbauelemente,
Fig. 5 bis 9 Energiediagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Halbleiterbauelemente, und
Fig. 10 ein Schaltbild einer Speichervorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen eine isolierte Steuerelektrode aufweisenden Feldeffekttransistor vom Stromerhöhungstyp. Der Transistor 10 hat einen Körper 12 aus Halbleitermaterial eines gegebenen Leitungstyps, z. B. aus p-leitendem Silizium. Angrenzend an eine die Oberseite des Halbleiterkörpers bildende Oberfläche 14 sind beabstandete Zonen 15 und 16 vorgesehen, die den entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen wie der Körper 12 und im Betrieb die Source- und Drainzone des Transistors 10 bilden. Auf der Oberfläche 14 befinden sich Metallkontakte 18, 20, welche einen Ohmschen Kontakt mit der Zone IS bzw. 16 bilden.
Oberhalb des den sogenannten Kanal bildenden Bereiches zwischen den Zonen 15 und 16 befindet sich eine Anordnung, die zur Steuerung und Ladungsspeicherung dient. Diese Anordnung enthält eine im Bereich zwischen den Zonen 15 und 16 an die Oberfläche 14 angrenzende erste dünne Schicht 22 aus Isoliermaterial, z. B. Siliziumdioxid, deren Dicke kleiner
ist als der Tunnelabstand für Ladungsträger aus dem Körper 12 unter dem Einfluß eines senkrecht zur Oberfläche 14 gerichteten elektrischen Feldes vorgegebener Stärke an der Schicht 22. Für Feldstärken, die mit vernünftigen und einen guten Wirkungsgrad "> ergebenden Spannungspegeln erreicht werden können, ist die Schicht 22 z. B. etwa 25 A dick.
Auf der Schicht 22 befindet sich eine zweite Schicht 24 aus einem Material, das Ladungsträger, welche die Schicht 22 durchtunnelt haben, aufnehmen und an ι ο diskreten Plätzen bei der Grenzfläche zwischen den Schichten 22 und 24 festhalten kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsheispiel besteht die Schicht 24 aus Siliziumnitrid, das selbst ein Isoliermaterial ist. Auf der Siliziumnitridsdiicht 24 ist eine metallische is Gateelektrode 26 angeordnet, mittels derer ein elektrisches Feld in den Schichten 22 und 24 erzeugt werden kann. Die Kontakte und Elektroden 18, 20 und 26 sind mit Anschlußdrähten 28,32 bzw. 30 zum Anschluß an eine äußere Schaltungsanordnung versehen.
Der Transistor 10 kann in bekannter Weise hergestellt werden. Die Zonen 15 und 16 können beispielsweise durch selektives Abdecken der Oberfläche 14 und durch Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in den Körper 12 gebildet werden. Die Siliziumdioxid- r> schicht kann durch thermisches Oxidieren der Oberfläche des Körpers 12 oder durch pyrolytische Zersetzung einer organischen Siloxanverbindung, wie Tetraäthoxisilan auf der Oberfläche 14 hergestellt werden. Die Siliziumnitridschicht kann durch Erhitzen des Körpers 12 in einer Atmosphäre aus SiIa η (SiH4) und Ammoniak niedergeschlagen werden.
Wenn der Gateelektrode 26 ein bezüglich der Sourcezone 15 negativer Impuls von 1 ms Dauer zugeführt wird, schaltet das Bauelement in den einen y< von zwei Betriebszustanden, in dem eine positive Ladung in der Schicht 24 gespeichert wird. Diese Ladung bleibt auch nach der Beendigung des Impulses in der Schicht gespeichert und setzt die Schwellwertspannung des Transistors 10 herab. Ein der Gateelektrode 26 zugeführter positiver Impuls von etwa 1 us Dauer setzt das Bauelement in den anderen Betriebszustand, in dem die gespeicherte positive Ladung wieder entfernt und die Schwellwertspannung des Transistors dadurch erhöht wird. Auf den Mechanismus des Ladungstransportes wird weiter unten noch kurz eingegangen werden.
Fig. 2 zeigt einen Transistor 40, der wie der Transistor 10 gemäß Fig. 1 ein Feldeffekttransistor vom Stromerhöhungstyp ist. Der Transistor 40 enthält einen p-leitenden Halbleiterkörper 42, bei dessen Oberfläche 44 zwei Zonen 45, 46 entgegengesetzten Leitungstyps vorgesehen sind, die als Source- und Drainzone arbeiten und mit Elektroden 48 bzw. 50 versehen sind.
Der Transistor 40 unterscheidet sich vom Transistor 10 im Aufbau der Steueranordnung. Die Steueranordnung enthält eine dünne Schicht 52 aus Isoliermaterial, wie Siliziumdioxid, die der Schicht 22 des Transistors 10 nach Fig. 1 entspricht. Auf der Isolier- <,o schicht 52 ist eine metallische Schicht 54 angeordnet, die Ladungsträger vom Körper 12, welche die Schicht 52 durchtunnelt haben, aufnehmen und festhalten kann. Die metallische Schicht 54 kann leitend oder halbleitend sein uiid z. B. aus niedergeschlagenem ρυ- 6-, lykristallinen Silizium bestehen. Auf der Schicht 54 befindet sich eine dünne Isolierschicht 56 aus Siliziumdioxid. auf der wiederum eine Metallelektrode 57 angeordnet ist. Der Transistor 40 arbeitet im wesentlichen wie der Transistor 10.
Fig. 3 zeigt eine Diode 60, deren elektrische Eigenschaften ähnlich wie bei den oben beschriebenen Transistoren durch Ladungsspeicherung geändert werden können. Die Diode 60 enthält einen Halbleiterkörper 62 eines gegebenen Leitungstyps, der eine Zone 65 entgegengesetzten Leitungstyps enthält. Zwischen der Masse des Halbleiterkörpers und der Zone 65 ist ein pn-übergang 66 vorhanden, dessen Rand in einer Oberfläche 64 des Halbleiterkörpers 62 liegt. Am Körper 62 und der Zone 65 sind Kontakte 68 bzw. 70 angebracht. Auf dem in der Oberfläche 64 liegenden Rand des pn-Überganges 66 befindet sich eine ringförmige Steueranordnung, die im Querschnitt ähnlich aufgebaut ist wie die Steueranordnung des Transistors 10. Sie enthält insbesondere eine dünne Isolierschicht 72, z. B. aus Siliziumdioxid, eine Schicht 74 aus einem Material, wie Siliziumnitrid, das Ladungen zu speichern venusg, und eine Steuerelektrode 76. Die Steueranordnung der Diode 60 könnte jedoch auch wie die Steueranordnung des Transistors 40 aufgebaut sein. Die elektrischen Eigenschaften der Dioden 60 können durch Speichern von Ladungen in der Schicht 74 bzw. Entfernen von Ladungen aus dieser Schicht gesteuert geändert werden. So läßt sich z. B. die Sperr-Durchbruchsspannung oder die Kapazität der Diode zwischen zwei Werten verschieben.
Im allgemeinen kann man die Speicherfunktion der beschriebenen Halbleiterbauelemente zeigen, indem man die Kapazität des Parallelplattensystems mißt, das als Platten die Steuerelektrode sowie den Halbleiterkörper und als Dielektrikum die Isolier- und Ladungsspeicherschichten enthält. Wenn das Steuerelektrodenpotential geändert wird, ändert sich die Kapazität entsprechend der in Fig. 4 dargestellten ausgeprägten Hysteresisschleife. Wenn die «ingelegte Spannung genügend negativ ist, schaltet die Kapazität auf einen relativ hohen Wert, auf dem sie auch nach dem Abklingen des negativen Spannungsimpulses verbleibt. Wenn man die Steuerelektrode genügend positiv macht, schaltet die Kapazität aut den niedrigeren Wert.
Vermutlich erfolgt das Ein- und Austreten der Ladungen in die bzw. aus den ladungsspeichernden Schichten 24, 54 und 74 der beschriebenen Halbleiterbauelemente, indem die Träger die an den Halbleiterkörper angrenzende Isolierschicht durchtunneln. Die Ladung kann innerhalb der Steueranordnung durch Haftstellen (niedrige Oberflächenzustäide) festgehalten werden, die sich in dem Material der Iadu.,gsspeichernden Schichten angrenzend an die Siliziumdioxid-Grenzfläche befinden.
Die Arbeitsweise des Transistors IC soll nun an Hand der Fig. 5 bis 9 erläutert werden. Fig. 5 zeigt die Lage der Energiebänder, wenn an der Gateelektrode 26 keine Spannung lisgt. Die Haftstellen, die durch kleine Quadrate angedeutet sind, liegen in der Siliziumnitridschicht in der Nähe der an die Siliziumdioxidschicht angrenzenden Fläche und knapp unterhalb des Ferminiveaus, das durch die gestrichelte Lhiie angedeutet ist.
Fig. 6 zeigt die Wirkung einer an die Gateelektrode angelegten negativen Spannung, die so groß ist, daß die betrachteten Haftstellen auf ein Niveau bei oder in der Nähe der Leitungsbandgrenze im Silizium gebracht werden. Unter diesen Umständen können
Elektronen die Haftstellen verlassen, indem sie zum Leitungsband im Silizium durchtunneln, vorausgesetzt, daß die Siliziumdioxidschicht so dünn ist, daß eine ausreichende Tunnelwahrscheinlichkeit besteht. Nachdem die Elektronen die Haftstellen verlassen haben, bleiben die Haftstellen positiv geladen zurück. Haftstellen, die sich weiter innerhalb der Siliziumnitridschicht befinden, tragen zu diesem Ladungstransport nicht bei, auch wenn sie auf Energieniveaus gehoben werden, die wesentlich höher liegen als die Leitungsbandgrenze im Silizium, da die Tunnelwahrscheinlichkeit mit zunehmendem Abstand sehr rasch abnimmt. Haftstellen innerhalb der Oxidschicht brauchen nicht betrachtet zu werden, da sie durch die angelegte Spannung nicht weit genug angehoben werden. Aus denselben Gründen brauchen auch Haftstellen, die sich weit unterhalb des Ferminiveaus befinden, nicht in Betracht gezogen werden. Haftstellen oberhalb des Ferminiveaus sind dauernd geladen und können daher keine Elektronen an das Silizium abgeben.
Fig. 7 zeigt die Verhältnisse nach Beendigung des während des in Fig. 6 dargestellten Zustandes anliegenden Spannungsimpulses. Die Haftstellen in der Siliziumnitridschicht verbleiben im positiv geladenen Zustand und ziehen durch die Wirkung ihres Feldes Elektronen zur Oberfläche des Siliziumkörpers. Die Schwellwertspannung des Bauelements wird dadurch herabgesetzt, da nun schon eine niedrigere positive Spannung zum Einschalten des Bauelements ausreicht.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die Wirkungen eines positiven Impulses. Solange der positive Impuls anliegt, können Elektronen vom Leitungsband des Siliziums in das Leitungsband des Nitrids durchtunneln und mit den Haftstellen rekombinieren, wodurch diese neutralisiert werden. Nach dem Entfernen der positiven Spannung von der Steuerelektrode hat der Transistor wieder seine höhere Schwellwertspannung, wie Fig. 9 zeigt.
Fig. 10 zeigt einen Koinzidenzstromspeicher 80, der Feldeffekttransistoren vom Stromerhöhungstyp gemäß Fig. 1 oder 2 als Speicherelemente enthalten kann. In der Praxis kann ein solcher Speicher eine Matrix von 64 X 64 Speicherelementen enthalten, zur Vereinfachung sind jedoch nur vier Speicherelemente dargestellt.
Der Speicher 80 enthält eine Anzahl von Zeilenleitern 81 und eine Anzahl von Spaltenleitern 82, die zur Adressierung eines speziellen Speicherelements und zum Einspeichern der gewünschten Information in dieses dienen. Die Zeilenleiter 84 liefern die Gateelektrodenspannungen für die Speicherelement-Transistoren, während Leseleiter 85 und 86 zum Herauslesen der gespeicherten Information dienen.
Ein Speicherelement 88 soll nun näher erläutert werden. Das Speicherelement 88 enthält einen bekannten n-Kanal-Feldeffekttransistor 90 vom Stromerhöhungstyp mit istilierter Gateelektrode, der als Wählschalter dient, und einen n-Kanal-Feldeffekttransistor 92 vom Stromerhöhungstyp, der gemäß Fig. 1 oder 2 ausgebildet sein kann. Die Transistoren 90 und 92 sind, wie dlrgestellt, in Reihe zwischen einen Zeilenleiter 81 und einen Ausgangszeilenleiter 85 geschaltet. Die Gateelektrode des Transistors 90 ist mit einem Spaiter.ieiter 82 verfeinden. Zwischen die Leiter 85 und 86 ist ein Widerstand 94 geschaltet, und die Ausgangsspannung des Speicherelements 88
wird an Klemmen 96 und 98 gemessen, die mit den Leitern 85 und 86 verbunden sind.
Im Betrieb des Speichers ist im Transistor 92 eine binäre »1« gespeichert, wenn die Steueranordnung des Transistors eine Ladung enthält. Eine »0« ist gespeichert, wenn keine Ladung vorhanden ist. Im Ruhezustand des Speichers liegen an den verschiedenen Leitern folgende Vorspannungen: Am Spaltenleiter 82 liegen - 2 Volt, am Zeilenleiter 81+10 Volt, am Leiter 84+8 Volt und am Leiter 86 + 10 Volt. Der Zeilenleiter 85 ist nicht beschaltet. Unter diesen Umständen sind die beiden Transistoren 90 und 92 gesperrt, da die Spannungen an ihren Gateelektroden niedrig bezüglich der Spannungen an ihren Source elektroden sind. Die Steueranordnung des Transistors 92 kann je nach der Vorgeschichte des Transistors eine Ladung enthalten oder nicht.
Zum Speichern einer »0« im Speicherelement 88 werden die folgenden Spannungen angelegt: Der Spaltenleiter 82 wird auf — 7 Volt gebracht, und die Spannung am Zeilenleiter 81 wird auf — 12 Volt eingestellt. Die Spannung am Zeilenleiter 84 bleibt + 8 Volt, und die Spannung am Leiter86 bleibt + 10 Volt; der Leiter 85 bleibt unbeschaltet. Unter diesen Bedingungen ist die Spannung an der Gateelektrode des Transistors 90 um 5 Volt höher ah die Spannung an der S-ourceelektrode dieses Transistors. Der Transistor 90 wird dadurch über seinen Schwellwert ausgesteuert und in seinen leitenden, eingeschalteten Zustand gebracht. Als Folge davon wird die Sourceelektrode des Transistors 92 praktisch an den Zeilenleiter 81 angeschlossen und nimmt eine Spannung an, die ungefähr gleich der Spannung von — 12 Volt am Leiter 81 ist. Da sich die Gateelektrode des Transistors 92 immer noch auf + 8 Volt befindet, was wesentlich höher ist als die Spannung an der Sourceelektrode dieses Transistors, liegen die in Fig. 8 gezeigten Verhältnisse vor, und eine etwa in der Steueranordnung des Transistors 92 vorhandene Ladung wird neutralisiert. Wenn keine Ladung vorhanden war, wird auch keine erzeugt. Wenn die Spannungen wieder auf ihre Ruhewerte übergehen, ist in der Steueranordnung des Transistors 92 keine Ladung gespeichert, und das Speicherelement 88 speichert daher den Binärwert »0«.
Zum Einspeichern einer »1«in das Element 88 wird dem Spaltenleiter 82 eine Spannung von + 33 Volt zugeführt. An den Zeilenleiter 81 wird eine Spannung von + 28 Volt angelegt, während die anderen Zeilenleiter 84, 86 auf den bisherigen Spannungen verbleiben. Unter diesen Umständen leitet der Transistor 90 wieder, da die Spannung an seiner Gateelektrode um 5 Volt höher ist als die Spannung an seiner Sourceelektrode, und die Spannung an der Sourceelektrode des Transistors 92 beträgt dann etwa + 28 Volt. Da die Gateelektrode des Transistors 92 immer noch auf + 8 Volt liegt, ist sie nun um 20 Volt negativer als die Sourceelektrode, und es herrscht der in Fig. 6 dargestellte Energiezustand. In der Steueranordnung des Transistors 92 wird daher eine positive Ladung gespeichert, was der Speicherung der binären »1« im Element 88 entspricht.
Zum Lesen der Information werden folgende Spannungen angelegt: Der Spaltenleiter 82 wird auf + 7 Volt gebracht. Der Zeilenleiter 81 wird auf + 5 Volt eingestellt, und der ZeüenJeiter 94 wird auf + 12 Volt gebracht Der Zeilenleiter 86 verbleibt auf + 10 Volt. Unter diesen Umständen ist der Transistor 90
wieder eingeschaltet, da seine Gatcelcktrodenspannung höher als seine Sourcespannung ist. An der Sourceelektrode des Transistors liegt je nach der Kanalleitfähigkeit ies Transistors 90 eine Spannung zwischen etwa 5 und 10 Volt, so daß der Transistor 92 wegen der verhältnismäßig hohen Spannung (+12 Volt) an der Gateelektrode leitet. Durch den Widerstand 94 fließt dementsprechend ein Strom, dessen Betrag von den Kanalleitfähigkeiten der Transistoren 90 und 92 abhängt, wobei die Kanalleitfähigkeit des letzteren Transistors wiederum davon bestimmt wird, ob in seiner Steueranordnung eine Ladung gespeichert ist oder nicht. Wenn in der Steueranordnung eine Ladung gespeichert ist, hat die Kanalleitfähigkeit einen höheren Wert; es fließt ein stärkerer Strom, und die am Widerstand 94 abfallende Spanung ist dann verhältnismäßig groß, was anzeigt, daß eine »1« gespeichert ist. Wenn jedoch keine Ladung vorhanden ist. hat der Transistor 92 eine verhältnismäßie aerincc
Kanalleitfähigkeit, so daß durch den Widerstand 94 nun weniger Strom fließt und die an diesem Widerstand abfallende Spannung einen kleineren Wert hat, was die Speicherung einer »0« anzeigt.
' Das Speicherelement 88 kann zerstörungsfrei abgefragt werden, da die beim Lesen angelegten Spannungen nicht zur Änderung der gespeicheren Ladung ausreichen. Der Speicher kann also wiederholt abgefragt werden, ohne daß die gespeicherte Information ι» verlorengeht. Die gespeicherte Ladung bleibt selbst dann erhalten, wenn die Ruhevorspannungen abgeschaltet werden, z. B. bei Stromausfall.
Ähnliche Schaltungsanordnungen können auch für ilie Diode 60 angegeben werden. Bei einer die Diode
■ 60 enthaltenden Speicherschaltung werden die Durchbruchsspannung in Sperrichtung oder die Kapazität des pii-Übergangcs 66 der Diode 60 gemessen. Die Wahlschaltung kann wie bei Fig. IO ausgebildet sein.
llicr/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Permanentspeicherzelle für binäre Daten mit einem ersten Feldeffekttransistor, der einen an seinen Enden durch Source- und Drain-Elektroden, zwischen denen sich ein Substratgebiet erstreckt, begrenzten Leitungspfad sowie eine Gateelektrode aufweist und einen elektrisch änderbaren Leitungsschwellwert hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungspfade des ersten Feldeffekttransistors (92) und eines zweiten Feldeffekttransistors (90) in Reihe zwischen zwei Leiter (81, 86) geschaltet sind, über die mit eimern vom Binärwert der zu speichernden Daten abhängigen wählbaren Polaritätssinn eine veränderbare Spannung zum Lesen bzw. Schreiben anlegbar ist, die dem Betrag nach beim Schreiben größer ist als während des Lesevorgangs, daß über einen an die Gateelektrode des zweiten Feldeffekttransistors (90) angeschlossenen dritten Leiter (82) ein Zellenwählsignal zum Einschalten des zweiten Feldeffekttransistors (90) während eines Leseoder Schreibvorgangs anlegbar ist, daß an die Gateelektrode des ersten Feldeffekttransistors (92) ein vierter Leiter (8£) zum Anlegen einer Lese- bzw. Schreib-Bezugsspannung angeschlossen ist, und daß mit den beiden Feldeffekttransistoren (90,92) eine Stromfühlanordnung (Widerstand 94, Leiter 85) verbunden ist, die bei einem Lesevorga..g ein dem durch die Leitungspfade der beiden Feldeffekttonsistonn (90, 92) fließenden Strom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.
2. Speicherzelle nach Ans; ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (94) in Reihe mit den beiden Feldeffekttransistoren (90, 92) zwischen die ersten beiden Leiter (81, 86) geschaltet ist.
3. Speicherzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (92) auf der Oberfläche eines Halbileiterkörpers (12, 42, 62) einen Isolierkörper ifeiit mindestens zwei Schichten aufweist, von denen die erste Schicht (22,52,72) eine Dicke hat, die kleiner als die für Ladungsträger aus dem Halbleiterkörper (12,42, 62) unter dem Einfluß einer vorgegebenen Feldstärke in der ersten Schicht durchtunnelbare Strecke ist, und daß die zweite Schicht (24, 54, 74) Mittel zum Einschließen von Ladungsträgern in dieser Schicht aufweist.
DE19681803035 1967-10-17 1968-10-14 Permanentspeicherzelle Ceased DE1803035B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67581967A 1967-10-17 1967-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1803035A1 DE1803035A1 (de) 1969-05-22
DE1803035B2 true DE1803035B2 (de) 1979-11-08

Family

ID=24712096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19681803035 Ceased DE1803035B2 (de) 1967-10-17 1968-10-14 Permanentspeicherzelle

Country Status (11)

Country Link
JP (2) JPS4812372B1 (de)
BE (1) BE722411A (de)
BR (1) BR6802844D0 (de)
CA (1) CA813537A (de)
DE (1) DE1803035B2 (de)
ES (1) ES359165A1 (de)
FR (1) FR1593047A (de)
GB (1) GB1247892A (de)
MY (1) MY7300390A (de)
NL (1) NL6814796A (de)
SU (1) SU409454A3 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS497870B1 (de) * 1969-06-06 1974-02-22
US3633078A (en) * 1969-10-24 1972-01-04 Hughes Aircraft Co Stable n-channel tetrode
SE337430B (de) * 1969-11-17 1971-08-09 Inst Halvledarforskning Ab
US3755721A (en) * 1970-06-15 1973-08-28 Intel Corp Floating gate solid state storage device and method for charging and discharging same
US3660819A (en) * 1970-06-15 1972-05-02 Intel Corp Floating gate transistor and method for charging and discharging same
DE2201028C3 (de) * 1971-01-15 1981-07-09 Intel Corp., Mountain View, Calif. Verfahren zum Betrieb eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor zur Ausübung dieses Verfahrens
DE2125681C2 (de) * 1971-05-24 1982-05-13 Sperry Corp., 10104 New York, N.Y. Speicher mit Transistoren mit veränderlichem Leitfähigkeitsschwellenwert
US3758797A (en) * 1971-07-07 1973-09-11 Signetics Corp Solid state bistable switching device and method
CH539360A (de) * 1971-09-30 1973-07-15 Ibm Halbleiterschalt- oder Speichervorrichtung
JPS5543264B2 (de) * 1971-10-04 1980-11-05
US3728695A (en) * 1971-10-06 1973-04-17 Intel Corp Random-access floating gate mos memory array
JPS5144869B2 (de) * 1971-12-17 1976-12-01
JPS56950B2 (de) * 1972-11-08 1981-01-10
JPS5024084A (de) * 1973-07-05 1975-03-14
JPS50150914A (de) * 1974-05-24 1975-12-04
JPS5528232B2 (de) * 1974-11-01 1980-07-26
JPS524151B1 (de) * 1975-08-28 1977-02-01
JPS5223233B1 (de) * 1976-08-28 1977-06-22
EP0003413A3 (de) * 1978-01-19 1979-08-22 Sperry Corporation Massnahmen zur Verbesserung eines Halbleiterspeichers
JPS5654693A (en) * 1979-10-05 1981-05-14 Hitachi Ltd Programable rom
US4558344A (en) * 1982-01-29 1985-12-10 Seeq Technology, Inc. Electrically-programmable and electrically-erasable MOS memory device
DE19614010C2 (de) * 1996-04-09 2002-09-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit einstellbarer, auf einem tunnelstromgesteuerten Lawinendurchbruch basierender Stromverstärkung und Verfahren zu dessen Herstellung
US10290352B2 (en) * 2015-02-27 2019-05-14 Qualcomm Incorporated System, apparatus, and method of programming a one-time programmable memory circuit having dual programming regions

Also Published As

Publication number Publication date
SU409454A3 (de) 1973-11-30
JPS4812372B1 (de) 1973-04-20
MY7300390A (en) 1973-12-31
FR1593047A (de) 1970-05-25
BR6802844D0 (pt) 1973-01-04
JPS5436446B1 (de) 1979-11-09
NL6814796A (de) 1969-04-21
DE1803035A1 (de) 1969-05-22
BE722411A (de) 1969-04-01
ES359165A1 (es) 1970-05-16
CA813537A (en) 1969-05-20
GB1247892A (en) 1971-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1803035B2 (de) Permanentspeicherzelle
DE2235801C3 (de) Monolithischer Festwertspeicher und Verfahren zur Herstellung
DE3121753C2 (de)
DE2409472C3 (de) Elektrisch löschbares Halbleiterspeicherelement mit einem Doppelgate-Isolierschicht-FET
DE2154024A1 (de) Binäres Speicherelement aus einer Flip-Flop Schaltung
DE3002493A1 (de) Substratgekoppelte speicherzelle mit einem floating-gate und verfahren zum betrieb dieser zelle
DE3009719C2 (de)
DE1537992B2 (de) Bistabile Kippschaltung
DE3407975A1 (de) Normalerweise ausgeschaltete, gate-gesteuerte, elektrische schaltungsanordnung mit kleinem einschaltwiderstand
DE1961125C3 (de) Speicherschaltung
DE2011794C3 (de) Halbleiterspeicheranordnung
DE2359720C2 (de)
DE2332643C2 (de) Datenspeichervorrichtung
DE2624157A1 (de) Halbleiterspeicher
DE2201028C3 (de) Verfahren zum Betrieb eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor zur Ausübung dieses Verfahrens
DE3244488C2 (de)
DE2235465C3 (de) Feldeffekttransistor-Speicherelement
DE2341899B2 (de) Integrierte Halbleiterschaltung und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE2655999A1 (de) Speicherzelle mit transistoren, die mit verschiedenen schwellenwertspannungen arbeiten
DE2363089C3 (de) Speicherzelle mit Feldeffekttransistoren
DE2705992B2 (de) Halbleiterspeicher
DE2742935B2 (de) Nichtflüchtiger Langzeitspeicher
DE2152109A1 (de) Speicher mit Feldeffekt-Halbleiterelementen
DE3102175A1 (de) Halbleiter-speichervorrichtung
DE2223341C3 (de) Speicherelement und daraus aufgebaute dynamische Randomspeicher

Legal Events

Date Code Title Description
8235 Patent refused