DE1964058C - Speicherplatte für eine elektrostatische Ladungsspeicherröhre - Google Patents

Description

gestaltung der Erfindung noch dadurch beträchtlich rungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigen steigern, daß die leitenden und isolierenden Bereiche eine Speicherplatte 40, die aus eir-sr leitenden Unterin an sich bekannter Weise als abwechselnd leitende lage 42 und aus isolierenden Streifen 44 besteht. Die und isolierende Streifen ausgebildet sind und daß die leitende Unterlage 42 kann aus einem Metall, wie Speicherplatte sowohl senkrecht zu den isolierenden 5 Aluminium oder Tantal, oder aus einem dotierten Streifen als auch entlang den isolierenden Streifen Halbleiter, wie Silizium, bestehen. Das Silizium kann abtastbar ist. p- oder η-leitend sein. Die isolierenden Streifen beim folgenden wird die Erfindung an Hand einiger stehen vorzugsweise aus" dem Oxid der leitenden in den Zeichnungen dargestellter Ausführungs- Unterlage. Im Fall des Siliziums bestehen die isoliebeispiele näher erläutert. Es zeigt io renden Bereiche aus Siliziumdioxid.

Fig. 1 einen Schnitt durch eine elektrostatische Eine derartige Speicherplatte, in welcher die ab-

Ladungsspeicherröhre. mit einer Speicherplatte nach wechselnd leitenden und isolierenden Bereiche als

der Erfindung, · Streifen ausgebildet sind, hat gegenüber anderen

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Speicherplatte mit Speicherplattenausführungen, wie sie z.B. in den

abwechselnd leitenden Und isolierenden Streifen, 15 F i g. 5 bis 8 dargestellt sind, einige Vorteile. Wenn

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie3-3 nach das Mosaik, wie in den Fig. 5 und 6 an einer Spei-

F i g. 2, cherplatte 50 dargestellt, aus kissenförmigen, isolie-

F i g. 4 Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines renden Bereichen 54 auf eine' leitenden Unterlage 52

Verfahrens zum Herstellen der Speicherplatte nach ausgebildet ist, kann eine so'che Speicherplatte nur

der Erfindung, ao mit bestimmten Einschränkungen betrieben werden.

F i g. 5 eine Draufsicht auf ein anderes Ausfüh- Die frei liegenden, leitenden Bereiche 52 bestehen

rungsbeispiel der Erfindung, aus einem sich kreuzenden Gitter von vertikalen und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 nach horizontalen Streifen. Bei einem solchen, gewisser-

F i g. 5 und maßen doppelten Gitter ist die Möglichkeit von Stö-

F i g. 7 und 8 einen Schnitt ähnlich dem nach 25 rungen durch Überbrückungen oder Unterbrechungen

F i g. 6 durch zwei weitere Ausführungsbeispiele der der isolierenden Bereiche größer. Weiterhin wird

Erfindung. durch die Struktur der Speicherplatte, und zwar durch

In F i g. 1 ist eine mit 10 bezeichnete elektro- die vertikalen und horizontalen Abstände, sowohl die statische Ladungsspeicherröhre dargestellt. Sie ant- horizontale als auch die vertikale Auflösung behält eine Umhüllung 12, ein Steuergitter 14, eine 30 stimmt.

Kathode 16, eine Besch'itunigungsanode 18, eine Um eine möglichst große Auflösung in der An-

Wandanide 20, eine Speicherplatte 22, welche aus Ordnung nach den F i g. 5 und 6 zu erreichen, müssen

einer Unterlage 24 und einer Mosaikschicht 26 be- die horizontalen Abmessungen A und B der leitenden

steht, eine Ablenkspule 28, eine Fokussierspule 30, und der isolierenden Bereicht so klein wie möglich

einen Ausgangsanschluß 32 und ein Gitter 34. 35 gemacht werden. Wenn die minimale, mit der Kanten-

Das Schreibsignal wird entweder durch Ablenkung auflösung verträgliche Abmessung mit C bezeichnet

des von der Kathode 16 ausgesandten Elektronen- wird, muß A=C und B ~ C, also A = B = C ge-

strahls in ATY-Richtung oder durch Z-Achsen-Modu- macht werden. Dann ist jedoch das Verhältnis der

lation eines Abtastrastersirahles an die Speicherplatte leitenden Fläche zu der isolierenden Fläche 3:1, was

22 angelegt. Das Lesesignal ist in beiden. Fällen ein 40 für Speicherzwecke sehr ungünstig ist. Diese Diskre-

normaler, auf die Speicherplatte 22 gerichteter Ab- panz zwischen den leitenden Bereichen und den iso-

tastrastsrstrahl Beim Lesen kann an dem Ausgangs- lierenden Bereichen bewirkt eine ungleichförmige und

anschluß 32 ein Strom entnommen werden, der dem relativ schlechte Steuerung des Lesestrahles durch das

Ladungsbild auf der Speicherplatte proportional ist, gespeicherte Ladungsbild.

wenn der Abtastrasterstrahl über die Speicherplatte 45 Bei der verbesserten Struktur d~i Arioulnung nach

22 geführt wird. den F i g. 2 und 3 ist die Breite der isolierenden Strei-

Während des Lesens wirkt die isolierende Mosaik- fen 44 und der leitender Streifen 43 etwa gleich. Bei schicht 26 der Speicherplatte 22 im wesentlichen wie dieser streifenförmigen Ausbildung können die Abein koplanares Gitter, so daß der Strom in den leiten- messungen zur Erzielung maximaler Auflösung gleich den Bereichen um so niedriger ist, je negativer das 50 und so klein wie möglich gemacht werden, während Potential in den isolierenden Bereichen ist. Durch ein gleichzeitig ein Flächenverhältnis von 1 : 1 aufrechtausreichend hohes negatives Potential in den isolie- erhalten wird. Dieses Verhältnis ist für die Steuerung renden Bereichen ist es möglich, den Strom zu den des Lesestrahles optimal. Darüber hinaus besteht ein leitenden Bereichen vollständig zu unterdrücken. weiterer Vorteil darin, daß die Auflösung in Längs-

Um das gespeicherte Signal zu löschen, ist es not- 55 richtung der Streifen nicht mehr durch die Struktur wendig, in der isolierenden Mosaikschicht wieder eine der Speicherplatte begrenzt ist, wenn der Elektronengleichförmige Ladung zu erzeugen. Diese Ladung strahl die Speicherplatte senkrecht zu der Längskann positiv, negn'iv oder Null sein, dies hängt von richtung der Streifen abtastet, wodurch ein<; noch den Anforderungen des Schreibverfahrens ab. Für das höhere Auflösung erzielt wird. Da gewissermaßen, nur eben beschriebene Schnellschreibverfahren ist es er- 60 ein einziges Gitter verwendet wird, ist auch nur in forderlich, daß auf der isolierenden Mosaikschicht einer Richtung das Auftreten von Unterbrechungen nach dem Löscher eine gleichförmige, stark negative oder Überbrückungen möglich, nämlich quer zu den Ladung vorhanden ist. Wenn das Langsamschreib- Streifen.

verfahren, das sogenannte Gleichgewichtsverfahren, Vorzugsweise wird die Speicherplatte nach den

verwendet wird, mul) nach dem Löschen auf der iso- 65 Fig. 2 und 3 aus dotiertem Silizium und Silizium-

liercndcn Mosaikschicht die Ladung Null oder eine dioxid hergestellt. Die leitenden Bereiche bestehen

leicht negative Ladung vorhanden sein. dabei aus dotiertem Silizium, das entweder p- oder

In den Fig. 2 und 3 ist ein bevorzugtes Ausfüh- n-lcitend ist, und die isolierenden Bereiche aus SiIi-

ziumdioxid. Besonders ausgezeichnete Ergebnisse Zum Schreiben wird die Speicherplatte 22 auf

werden mit Speicherplatten dieser Art erzielt, wenn etwa 1250 V und das Gitter 14 auf ungefähr —60 V die Siliziumdioxidschicht genetisch aus dem Silizium gehalten. Die zu speichernde Information wird dem gebildet wird. Unter einer genetisch gebildeten Gitter 14 als Signal mit ungefähr 10 V Spitzen-Schicht versteht man eine solche, in welcher die Iso- 5 spannung zugeführt. Unter diesen Umständen kann lierschicht aus dem leitenden Basis- oder Unterlagen- die gesamte Information einer Speicherplatte in einer material gebildet ist. Dies kann z. B. dadurch erfol- drcißigstcl Sekunde geschrieben werden, so daß diese gen. daß das Silizium in eine chemische Lösung, wie gerade ein Fernsehbild speichern "kann,
von n-Methyl-Azetamid oder einer ähnlichen Ver- Zum Lesen wird die Spannung an der Speicherbindung, getaucht und an das Silizium eine Spannung io platte 22 auf ungefähr 4-8 V herabgesetzt. Die angelegt wird, wodurch das Silizium anodisch oxy- Speicherplatte 22 wird dann mit einem üblichen diert wird. Zur genetischen Bildung der Isolierschicht Abtastraster abgetastet. Dabei wird die Spannung können aber auch andere Verfahren verwendet am Gitter 14 so eingestellt, daß an dem Ausgangswerden, anschluß 32 ein Ausgangsstrom von ungefähr 200 nA

In Fig. 4 ist ein Verfahren zum Herstellen einer 15 zur Verfügung steht. Unter diesen Umständen ist ein Speicherplatte nach der Erfindung mit genetisch ge- kontinuierliches Lesen für einen Zeitraum von mehr bildetcr Isolierschicht dargestellt. Zunächst wird eine als 10 Minuten möglich. Wenn die Lesesignale Scheibe aus dotiertem Silizium mit einem Lösungs- kleiner gewählt werden, ist eine noch längere mittel sorgfältig gereinigt, um alle Oberflächenstör- Speicherzeit erzielbar. Wegen der hohen dielektristellen und -verunreinigungen zu beseitigen. Dann »o sehen Relaxationszeit des Siliziumdioxids kann die wird die Scheibe bei einer Temperatur zwischen 1100 Sprechzeit bei abgeschaltetem Elektronenstrahl mehr und 1250° C anodisch oxydiert, so daß auf einer SiH- als eine Woche betragen.

ziumunterlagc 60 eine Siliziumdioxidschicht 62 hoher Das auf der Speicherplatte 22 gespeicherte Signal

Qualität gebildet wird. Die Schicht 62 ist ungefähr kann dadurch gelöscht werden, daß an die Speicher-1 Mikron stark. «5 platte 22 ungefähr 4 20 V und an das Gitter 14 unge-

Die Oberfläche der Siliziumdioxidschicht 62 wird fähr OV angelegt werden, wodurch ein maximalei nun mit einem fotoempfindlichen Lack 64 abgedeckt. Strahlstrom erreicht wird und die zu löschende Dieser wird nun durch eine optische Maske mit dem Fläche abgetastet wird. Nunmeh¹· ist die gelöschte gewünschten Muster belichtet und entwickelt, wobei Fläche ohne einen weiteren Vorbercitungstakt füi die nicht belichteten Teile des fotoempfindiiehen 30 die Aufnahme neuer information bereit.
Lackes 64 entfernt werden. Die nun frei liegenden Während des Schreibens wird die Spannung ar

Teile der Siliziumdioxidschicht 62 werden dann mit der Speicherplatte 22 auf ungefähr 4-250 V gehalten verdünnter Flußsäure entfernt und die belichteten Bei dieser Spannung erzeugen die auf die Silizium Teile des fotoempfindlichen Lackes 64 von den Ober- dioxidschicht 26 auftreffenden Elektronen de« flächen der Siliziumdioxidstreifen abgezogen. Hier- 35 Elektronenstrahles Sckundärelektronen in einerr durch ist die Unterlage aus leitendem Silizium mit Verhältnis von 5:1, so daß der resultierende einer Mosaikschicht aus isolierenden Siliziumdioxid- Elektronenstrom auf das Siliziumdioxid negativ ist streifen versehen worden. In der Anordnung nach Wenn die Spannung an der Speicherplatte 22 weitei den F i g. 2 und 3 ist die Breite der Streifen 43 von erhöht wird, verringert sich die Sekundärelektronender Größenordnung 3 bis 7 Mikron. 40 ausbeute wieder, weil die Sekundärelektronen tief irr

Obwohl die Erfindung vorzugsweise mit streifen- Innern der Siliziumdioxidschicht gebildet werden unc förmigen Bereichen gemäß F i g. 2 und 3 durch- nur schwer aus dieser entweichen können. Da; geführt wird, läßt sie sich vorteilhaft auch mit dem Schreiben wird im flachen Teil der Kennlinie durch in den F i g. 5 und 6 dargestellten Muster für das geführt, welche den Elektronenstrom zum Silizium Silizium und das Siliziumdioxid auf der Speicher- 45 dioxid in Abhängigkeit von der Spannung an dei platte anwenden. ' Speicherplatte darstellt, und zwar bei ungefähi

In Fig. 7 ist eine Speicherplatte dargestellt, in 4 250 V. Zwischen 1000 und 2000 V weist die K jnn welcher eine leitende Unterlage 70 mit einem Isolier- linie einen weiteren flachen Teil auf.
film 72 und dieser mit Öffnungen 73 versehen ist. Das Schreiben wird im flachen Teil der Kennlini«

Diese Öffnungen 73 bilden die leitenden Bereiche 50 durchgeführt, damit die Oberfläche des Silizium und die verbliebenen Teile der Isolierschicht 72 die dioxids positiv geladen wird. Die positive Ladunj isolierenden Teile der Speicherplatte. ist dabei der Anzahl der auf diesem Bereich de

Im Gegensatz hierzu ist in F i g. 8 eine Unterlage Speicherplatte auftreffenden Elektronen proportional 74 dargestellt, die aus isolierendem Material besteht Hierdurch ergibt sich eine positive und linear« und eine leitende Schicht 76 trägt, die mit Öffnungen 55 Abhängigkeit zwischen dem Strahlstrom und de 77 versehen ist. Hier bilden die Öffnungen 77 die positiven Ladung auf der Speicherplatte,
isolierenden Bereiche und die verbliebenen Teile der Während des Lesens wird die die Unterlage 2*

leitenden Schicht 76 die leitenden Bereiche der bildende Siliziumscheibe und damit die leitendei Speicherplatte. Bereiche der Speicherplatte 22 auf ein Potentia

Die Anordnungen nach den F i g. 7 und 8 können ⁶° herabgesetzt, welches die isolierenden Bereiche 2« mit den in den F i g. 2 und 5 dargestellten Mustern gegenüber der Kathode 16 negativ werden läßt. Dii oder mit anderen gewünschten Mustern verwendet Gebiete, die stark negativ sind, verhindern einei werden. Stromfluß zu dem Silizium völlig, was dem Schwarz

Die gemäß Vorstehendem ausgebildete Speicher- wert des Bildes entspricht. Die Gebiete, die nu platte wird in eine elektrostatische Ladungsspcicher- 65 schwach negativ sind, ermöglichen jedoch einei röhre bekannter Bauart eingesetzt. Im folgenden wird beträchtlichen Stromfluß zu dem Silizium, was dam die Arbeitsweise der so gebildeten Anordnung kurz dem Weißwert entspricht. Da das Ausgangssigna beschrieben. der Speicherplatte 22 erforderlichenfalls elektriscl

invertiert weiden kann, können auch die stark negativen Gebiete, bei denen kein Strom fließt, dem Weißweit und die schwach negativen Gebiete mit einem beträchtlichen Stromfluß dem Schwarzwert entsprec": cn.

Heim Löschen wird die Oberfläche der isolierenden Ik'ieiehe gleichförmig auf einen negativen Wert aufgeladen, so daß wegen der abstoßenden Wirkung des koplanarcn isolierenden Gitters kein Elektronenstrom auf die leitende Unterlage fließen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Es ist bekannt, Speicherplatten für elektrostatische Patentansprüche· Ladungsspeicherröhren aus einem Gitter aus leiten dem Material herzustellen, das mit einem dünnen Isolierfilm bedeckt ist, oder aus einer kontinuierlichen

1. Speicherplatte für eine elektrostatische La- 5 Schicht aus dielektrischem Material, über die ein dungsspeicherröhre mit einer Vielzahl von Spei- Gitter aus leitendem Material gelegt wird. Diese cherbereichen aus dielektrischem Material und Speicherplatten haben den Nachteil, daß sie wegen mit einer in unmittelbarer Nachbarschaft der der Schichtdicke.des Isolierfilmes bzw. des unver-Speicherbereiche angeordneten und mit dem Aus- meidbaren Abstandes des leitenden Gitters von der gang der Ladungsspeicherröhre .verbundenen, io dielektrischen Schicht nur eine begrenzte Empfindgitterförmigen Auffangelektrode, in welcher die Iichkeit und wegen des aus fertigungstechnischen Speicherbereiche und die Auffangelektrode im Gründen relativ großen Abstandes der einzelnen wesentlichen innerhalb einer Ebene als raster- Gitterdrähte untereinander nur ein begrenztes Aufförmig verteilte, abwechselnd isolierende und lei- lösungsvermögen aufweisen.

tende Bereiche in dünnen Schichten ausgebildet 15 In der USA.-Patentschrift 3 218 496 ist eine ver-

und die leitenden Bereiche elektrisch leitend mit- besserte Speicherplatte der eingangs genannten Art

einander verbunden sind, dadurch gekenn- gezeigt und beschrieben, welche einige Nachteile der

zeichnet, daß die leitenden Bereiche (43) aus bekannten Speicherplatten mildert und insbesondere

Silizium bestehen. ein höheres Auflösevermögen zeigt. Bei dieser Spei-

2. Speicherplatte nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 cherplatte werden jedoch die leitenden Bereiche kennzeichnet, daß die isolierenden Bereiche (44) durch eine metallische Schicht gebildet, was ihre aus Siliziumdioxid bestehen. Empfindlichkeil begrenzt und ihre Anwendbarkeit

3. Speicherplatte nach Anspruch 1 oder 2, da- beschränkt.

durch gekennzeichnet, daß die isolierenden Be- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, reiche (44) mittels der Schicht des Materials der 25 eine einfach herzustellende und betriebssichere Speileitenden Bereiche (43) gebildet sind. cherplatte dieser Art zu schaffen, die empfindlicher

4. Speicherplatte nach einem der Ansprüche 1 und vielseitiger anzuwenden ist. Dies wird erfindungsbis 3, dadurch gek( -inzeichnet, daß die leitenden gemäß dadurch erreicht, daß die leitenden Bereiche und isolierenden Bereiche der Speicherplatte (22) aus Silizium bestehen.

abwechselnd als leitende (43) und isolierende 30 Diese Speichel platte hat den Vorteil, daß durch die Streifen (44) ausgebildet sind. Verwendung des Halbleiters Silizium an Stelle der

5. Speicherplatte nach Anspruch 4, dadurch ge- metallischen leitenden Bereiche der Anordnung nach kennzeichnet, daß die Speicherplatte (22) senk- der obenerwähnten USA.-Patentschrift die Speicherrecht zu den isolierenden Streifen (44) abtast- platte sowohl für Elektronenbeschießung als auch für bar ist. 35 den Einfall anderer elektromagneuVher Strahlung

6. Speicherplatte nach Anspruch 4, dadurch empfindlich wird, was Betriebsweisen ermöglicht, die gekennzeichnet, daß die Speicherplatte (22) ent- mit den bekannten Speicherplatten mit metallischer lang den isolierenden Streifen (44) abtastbar ist. Auffangelektrode nicht durchzuführen sind.

Eine solche Speicherplatte wirkt als aktives EIe-

40 ment, kann als lichtempfindliche Speicherplatte zum

Speichern optischer Bilder verwendet werden und er-

möglicht es, ein gespeichertes Ladungsbild ohne

Regenerierung über einen Zeitraum in der Größenordnung von 10 Minuten hinweg kontinuierlich aus-45 zulesen oder für einen Zeitraum von mindestens einer Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherplatte Woche zu speichern.

für eine elektrostatische Ladungsspeicherröhre mit Nach einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen

einer Vielzahl von Speicherbereichen aus dielek- die isolierenden Bereiche aus Siliziumdioxid. Die trischem Material und mit einer in unmittelbarer natürliche Verwandtschaft von Silizium und Silizium-Nachbarschaft der Speicherbereiche angeordneten 50 dioxid bewirkt eine höhere Auflösung und ermög- und mit dem Ausgang der Ladungsspeicherröhre ver- licht größere Schreibgeschwindigkeiten, weil die (undenen, gitterförmigcn Auffangelektrode, in wel- Kantenauflösung an den Grenzen zwischen den isocher die Speicherbereiche und die Auffangelektrode lierenden und den leitenden Bereichen leichter zu im wesentlichen innerhalb einer Ebene als raster- beherrschen ist und somit einfacher in kleinen ToIeförmig verteilte, abwechselnd isolierende und leitende 55 ranzgrenzen zu halten ist. Überdies lassen sich die Bereiche in dünnen Schichten ausgebildet und die isolierenden Bereiche in dieser Ausbildung überaus leitenden Bereiche elektrisch leitend miteinander ver- einfach herstellen.

bunden sind. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung

Elektrostatische Ladungsspeicherröhren zum Spei- sind die isolierenden Bereiche mittels der Schicht des ehern eines ein Fernsehbild oder numerische Daten 60 Materials der leitenden Bereiche gebildet. Hierdurch darstellenden Ladungsbildes bestehen im wesent- wird eine außerordentlich hohe und gleichförmige liehen aus einer Speicherplatte zum Speichern der In- Sekundärclektronenausbeute erzielt. Diese überformation eines Schreibsignals, einer Ablcnkeinrich- raschende Eigenschaft verbessert das elektrische Vertung zum Auslenken des Schreibsignals auf die halten der Speieherplatte ganz wesentlich. Überdies Speicherplatte, das für gewöhnlich ein Elektronen- 65 vereinfacht sich die Herstellung der Speicherplatte strahl ist, und einer Ableseeinrichtung für die ge- noch weiterhin.

speicherte Information am Ausgang der Ladungs- Die Empfindlichkeit und das Auflösevermögen der

speicher^ hre. Speicherplatte läßt sich nach einer weiteren Aus-