DE2023219A1 - Festwertspeicher - Google Patents

Festwertspeicher

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DE2023219A1 DE19702023219 DE2023219A DE2023219A1 DE 2023219 A1 DE2023219 A1 DE 2023219A1 DE 19702023219 DE19702023219 DE 19702023219 DE 2023219 A DE2023219 A DE 2023219A DE 2023219 A1 DE2023219 A1 DE 2023219A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen programmierbaren Festwertspeicher auf Halbleiterbasis.
Aus "Electronics", 18. Aug. 1969, Seiten 195 und 196 sind Halbleiter-Pestwertspeicher bekannt, deren einzelne Speicherelemente aus zwei in Serie und gegeneinander geschalteten Dioden bestehen. Diese Dioden sind gewöhnliche Halbleiterdioden mit einem pn-übergang..Zur Eingabe einer Information wird eine Diode eines Speicherelements durch Anlegung eines Spannungsimpulses durchschlagen. Dadurch bilden sich in den derart gekennzeichneten Speicherelementen andere LeitfähigkeitsVerhältnisse aus, als in Speicherelementen, an deren Dioden kein Spannungsimpuls angelegt worden ist.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Pestwertspeicher, der möglichst schnell ist und der leicht programmiert werden kann, anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Speicherelemente aus Schottky-Dioden bestehen.
Die Verwendung von Schottky-Dioden für die einzelnen Speicherelemente ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit des gesamten Speichers, da die Speicherzeit einer Schottky-Diode vernachlässigbar klein ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Bildung des Speicherelements auf einer Halbleiterschicht des einen Leitungstyps zwei im Abstand angeordnete und elektrisch
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voneinander getrennte Metallkontakte {Schottky-Dioden) vorgesehen sind, und daß zwischen den beiden Metallkontakten ein weiterer Metallkontakt mit ohmsehen Kontakt zur Halbleiterschicht angeordnet ist.
;;'in derartiges Speicherelement weist einen einfachen Aufbau r.-uf. Es kann zudem leicht dadurch programmiert werden, daß eine der Schottky-Dioden durch Nebenschluß elektrisch kurzgeschlossen wird. Dies kann dadurch geschehen, daß durch Anlegen eines Strominipulses ein Durchschlagskanal auf der Halbleiteroberfläche zwischen dem Metallkontakt (Anode) der in Sperrichtung betriebenen Schottky-Diode und dem weiteren Metallkontakt (Kathode) gebildet wird.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Figuren.
Es zeigen;
Pig« 1: Einen Schnitt durch ein Speicherelement,
Fig. 2 - 5s Verschiedene Ebenen des Gegenstandes der Fig. 1,
Pig, 6: Einen Schnitt durch ein weiteres Speicherelement,
Fig. 7-9: Verschiedene Ebenen des Gegenstandes der Fig. 6.
In den Figuren werden sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Figur 1 ist mit 1 ein p-leitendes Halbleitersubstrat bezeichnet. An dessen Oberfläche ist eine stark η-dotierte Zone 2, die beim fertigen Speicherelement als buried layer dient, vorgesehen. Auf dieser Zone 2 und dem Halbleitersubstrat 1 befindet sich eine η-leitende HalMeiteraohieht 3. Die Halbleiterschicht 3 besteht aus «pitaktiech aufgebrachtem--
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Hiiiciurn. Sie weist einen spezifischen Widerstand von 0,1 bis .1 cm auf.
in ner Halbleitersehinht 3 sind stark p-dotierte Isolationswrmde 4 vorgesehen, die zur elektrischen Isolation eines Speicherelemente von benachbarten Speicherelementen dienen. Weiterhin ist in der Halbleiterschicht 3 ein stark n-dotierter Hereich 5 vorgesehen, der bis zu der Zone 2 reicht, und im Abstand von den Isolationswänden 4 umgeben ist.
Jn der Figur 2 ist die durch H-II angedeutete Ebene des Gebens tnndes der Figur 1 dargestellt.
7\ine elektrisch isolierende Schicht 7 aus einem dielektrischen. Material bedeckt die Halbleiterschicht 3. Die elektrisch isolierende Schicht 7 kann beispielsweise aus Siliciumdioxid be— s*. eh en. In der Schicht 7 sind Kontaktlöcher 8, 9» 10 zur Halbleiterschicht 3 angeordnet. ■
Hi' in der Figur 1 durch IH-III bezeichnete Ebene ist in der FUuir "> dargestellt.
Durch das Kontaktloch 8 steht eine Aluminium-Leiterbahn 15 mit der H.ilbleiterschicht 3 in Berührung, und bildet so eine erste Schottky-Diode. Ebenso berührt durch das Kontaktloch 10 eine Leiterbahn 16 aus Aluminium die Halbleiterschicht 3, so daß am Übergang zwischen dem Kontaktmetall und dem Halbleitermaterial eine weitere, zweite Schottky-Diode gebildet ist. Schließlich ist auch noch im Kontaktloch 9 über der hochdotierten n^-Zone 5 Kontaktmaterial aus Aluminium vorgesehen, welches als gemeinsamer Kathodenkontakt eine Mittelelektrode 17 mit ohmschen Kontakt zur Halbleiterschicht 3 bildet.
In der Figur 4 ist die Ebene IV-IV des Gegenstandes der Fig. 1 dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind die Leiterbahnen 15 in waagrechter Richtung geführt. Die Leiterbahnen 16, die im Kontaktloch 10 mit der Halbleiterschicht 3 die zweite
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■öcboti.ky-Dioäe bilden, sollen ebenfalls an den Rand der gesamten Anordnung mit mehreren o;>ev:herelementen herausgeführt vverdpn. Da hierzu iiberkreuzrungn;:! ri.i ό den Leiterbahnen 15 erl ich sind, ist zunächst rojf rh*v Isolierschicht 7 eine
weitere Isolierschicht 25 Vorgt^ohen. Die Isolierschicht 25
ff bedeckt, dabei auch die "Leiterbahn '' b und die Mittelelektrode
17. In der Isolierschicht ?b Is! e;n "Fenster 26 zur Leiterbahn 1'-- vorgesehen. Das Fenster 2'^ ict in eier Figur 1 gestrichelt df-rf.es1.el It. Auf der Isolierschi cH. 25 verlaufen die Leiterbahnen ?7, die durch das Fenster :"■ 6 in Kontakt mit der Leiterbahn *■ stehen. Die Ebene V-V des Gegenatandes der Figur 1, welche auch eine Draufsicht auf diesen ist, ist in der Fig« 5 ■largestellt. Wie aus dieser Fig. hervorgeht, verlaufen die Leiterbahnen 27 in senkrechter Richtung zu den Leiterbahnen 15. i'Ae sind von diesen durch die Isolierschicht 25 elektrisch getrennt.
Die Figur 1 stellt einen Schnitt I-I des Gegenstandes der Fit:. 5 dar.
Die Programmierung des Speicherelements erfolgt durch Kursschi ie!3en einer der beiden Schottky-Dioden mittels eines Stromst-oi?es. Hierzu wird die an die Leiterbahnen 15 und 16,27 angelegte Spannung so hoch gewählt, daß bei der gesperrten Diode ein Lawinendurchbruch auftritt. Beispielsweise soll die durch die Leiterbahn 15 und die Halbleiterechicht 3 gebildete erste Schottky-Diode in Sperriehtung betrieben werden. Dann liegt während des Lawinendurchbruchs dieser Diode das Potential der Mittelelektrode 17 um eine Schottky-Dioden-Schwellspannung unter dem Potential der Leiterbahn 16 (Anode) der in Flußrichtung gepolten zweiten Schottky-Diode aus der Leiterbahn 16 und der Halbleiterschicht 3. Der weitaus größte Teil der anliegenden Spannung fällt an der gesperrten ersten Schottky-Diode ab. Die an deren Grenzfläche auftretende Verlustleitung bewirkt ein Schmelzen der Metallisierung und ein spontanes Durchlegieren eines Durchschlagskanals 30 (Fig. 1,4) in Richtung größter Feldstärke zur Mittelelektrode 17.
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r«er ßahnwiderstand der ■rü.fihr, kurzgeschlossenen Schottky-Diode .--ζ'-ht, unmittelbar Ln Ji- v-hal czeit de.s Speicherelemente ein unM bestimmt diese. Um de*, Dahnwiderstand zu verringern und .' J tu it ,lie Schal tee it '/λ: verkleinern, wird Tor dem epitaktis.'v:on Aufbringen der Haiti ei teröcti.i«;ht 3 dnrch Diffusion die "one '' ( buried-]n,yer) hen /s '.el 1 t =. Demselben Zweck dient- auch. vi >;· durch Diffusion erzeugte, ti einreichende stark dotierte Bereich [i, der zugleich eir-'-n ohmachen Kontakt zur Mittelelektr:)de 17 erzeugt.
Pi»? Anordnung der Mittelelektrode 17 gewährleistet, daß bei uer Anlegung des Stromimpulses eine, aber auch nur eine ilohottky-Diode kurzgeschlosaeii wird.
Im folgenden soll noch anhand der Figuren 6 - 9 ein zweites Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Bei diesem zweiten Ausfiihrimgsbeispiel sind die elektrischen Zuführungen zu den. einzelnen Speicherelementen in nur einer Ebene geführt, ao daß hler auf die Isolierschicht 25 verzichtet werden kann.
Dabei werden in den Figuren 6-9 für sich entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in den Figuren 1 - 5· Die Figuren "7-9 stellen die Ebenen TII-VII bis IX-IX der Figur 6 dar.
Wie aus der Fig. 9 hervorgeht, stellt die Fig. 6 einen Schnitt VI-VI des Gegenstandes der Fig. 9 dar. Dieser Schnitt ist aber im Gegensatz zum Schnitt I-I senkrecht zur Verbindungsrichtung zwischen den beiden Schottky-Moden geführt, so daß in der Fig. 6 nur eine Schottky-Diode dargestellt ist.
Anstelle der Leiterbahnen 27 des ersten Ausführungsbeispiels wird hier ein ρ -leitender Kanal 40 verwendet, der außerhalb des durch die Isolationswände abgeschlossenen Speicherelemente verläuft. Dieser Kanal 40 ist durch die Kontaktbahn 41 über das Kontaktloch 10 mit der einen Schottky-Diode verbunden, während die andere Schottky-Diode im Kontaktloch 8 zwischen der Leiterbahn 15 und der Halbleiterschicht 3 gebildet ist.
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Die Programmierung erfolgt so, wie es oben beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Der Durchschlagchanal 30 bildet sich zwischen der Mittelelektröde 17 und einer der beiden Schottky-Dioden. Die Sperrspannung zwischen dem Kanal 40 und dem Speicherelement ist größer als die für die Erzeugung des Durchschlagskanals 40 erforderliche Spannung, da zwischen beiden zwei hochsperrende pn-Übergänge (Kanal 40-Halbleiterschicht 3, Isolationswand 4-Halbleiterschicht 3) liegen.
>1 Patentansprüche
9 Figuren
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Claims (1)

  1. Patent an s.rr.üche
    Programmierbarer Festwertspeicher auf Halbleiterbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Speicherelemente aus Sehottky-Dioden (Metalllalbleiterübergang) bestehen.
    . . Festwertspeicher nach Anspruch 1, da du r c h gekennzeichnet, daß zur Bildung des Speicherelemente auf einer Halble'itersohj cht des einen Leitungstyps zwei im Abstand angeordnete und elektrisch voneinander getrennte Metallkontakte (Sehottky-Dioden) vorgesehen sind, und laß zwischen den beiden Metallkontakten ein weiterer MethIIkontakt mit ohmschen Kontakt zur Halbleiterschicht angeordnet ist.
    "*>. Festwertspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß unter der Halbleiterschicht des einen Leitungstyps eine stark dotierte Halbleiterschicht des einen Leitungstyps (buried layer) angeordnet ist.
    Λ. Festwertspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Isolation eines Speicherelements in einer integrierten Schaltung die Halbleiterschicht des einen Leitungstyps von einem Isolationegebiet des anderen Leitungstyps umgeben ist»
    5. Festwertspeicher nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ eic hne t , daß das Isolationsgebiet aus einem Halbleitersubstrat des anderen Leitungstyps und aus Isolationswänden des anderen Leitungstyps besteht.
    6. Festwertspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen elektrischen Zuführungen zu den Metallkontakten in zwei durch eine Isolatorschicht getrennten Ebenen geführt sind.
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    7. Pestwertspeicher nach eine/n oder mehreren d ■ >-n:;^ 2-5, dadurch f <--. ι- ε η η ζ e ι '■■. ■■ ·■-■ daß die metallischen elektrischen /'ufuhrungeu -^1; ien Metal J-kontakten in einer Ebene geführt -sind.
    S. Pestwertspeicher nach a Anspruch 7V da r) u r <.· l. <:r t ke-nnze ichnet , daf3 die übrige.!; \l ·- '■ ■- io-;hen Zuführungen in einer stark dotierten Zone deij .'i-.·'' cyr. 7.eitungstyps, die von der HaJbieiterschicht des ein^n Leitungstyps umgeben und die Lm Abstand vom Speichere·!ev^-üt. angeordnet ist, geführt sind.
    Q. Festwertspeicher nach Anspruch β, d a d u r e h f r e kennzeichnet, daß zwischen den. ,jpeichereleinent und der Zone des anderen Leitungstyps mindestens" ein sperrender pn-übergang vorgesehen ist.
    10. Verfahren zur Eingabe einer Information an einen !Festwertspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schottky-Diode eines Speicherelements durch einen Stromstoß kurzgeschlossen wird.
    11, Verfahren zur Eingabe einer Information an einen Festwert speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anlegen eines Stromstoßes ein Durchschlagskanal zwischen dem einen Metallkontakt (Anode) einer der Schottky-Dioden und dem weiteren Metallkontakt (gemeinsamer Kathodenanschluß) gebildet wird.
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