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Info

Publication number: DE2103213A1
Application number: DE19712103213
Authority: DE
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-01-28
Filing date: 1971-01-25
Publication date: 1971-08-05
Also published as: CH510926A; SE372990B; FR2077378A1; BE762191A; US3648065A; US3648063A; DE2103213B2; DK133526C; DK133526B; NL7018371A

Description

IBM ÜGUtiJnhland Internationale Büro-Maschinen Geselhditift mbH

Anmelderin:

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen der Anmelderin:

Böblingen, 19. Januar 1971 ru-rz

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Neuanmeldung

Docket BU 969 012/014

Schieberegister mit Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren

Die Erfindung betrifft ein Schieberegister mit Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren, insbesondere aus zwei Feldeffekt-Transistoren, denen Verschiebeimpulse teilweise zeltlich überlappt zugeführt v/erden.

Die Verwendung von Feldeffekt-Transistoren für Speicherzwecke in rnatrixförmigen Speichern und in Schieberegistern ist bekannt. Hier wird zwischen zwei prinzipiell verschiedenen Lösungen im Aufbau der Speicherzellen unterschieden, nämlich die eine Speicherzelle, die als rein bistabile Zelle aufgebaut 1st und die andere, die als Verriegelungsschaltung ausgeführt ist.

Außerdem sind sowohl ein- als auch mehrtaktische Schieberegister bekannt, wie z.B. aus den schweizer Patentschriften Nr. 417 779 und Nr. 456 774 hervorgeht.

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Die darin gezeigten Speicherzellen mit Feldeffekt-Transistoren, insbesondere für Schieberegister haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ viel Platzbedarf auf dem Substrat benötigen, wenn die Schieberegister in integrierter Technik ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Speicherschaltung mit Feldeffekt-Transistoren für Schieberegister zu schaffen, die eine sichere Verschiebung der gespeicherten Daten ohne Beeinflussung der Nachbarzellen gewährleistet und dabei einen minimalen Platzbedarf auf dem Substrat aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zwischen den Steuerelektroden und den Quellenelektroden zweier in Serie geschalteter Feldeffekt-Transistoren ein Kondensator geschaltet ist, daß an die Steuerelektrode des zweiten Transistors eine Taktinpulsguelle angeschlossen ist, und daß an die Quellenelektrode des ersten Feldeffekt-Transistors eine weitere Impulsquelle angeschlossen ist, während an der Steuerelektrode des ersten Transistors der Dateneingang liegt.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, daß durch die Überlappung der von den beiden Impulsquellen gelieferten Impulse eine sehr schnelle Arbeitsweise mit nur zwei Transistoren, die die Speicherzelle bilden möglich ist, so daß ein äußerst geringer Platzbedarf in integrierter Technik erreicht wird.

Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestell-

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ten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 -das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles der Speicherschaltung für Schieberegister;

Fig. 2 das Blockdiagramm eines Teiles eines aus mehreren Schaltungen nach Fig. 1 zusammengesetzten Schieberegisters;

Fig. 3 ein Impulsprogramm zur übertragung von Daten durch den in Fig, 2 gezeigten Teil des Schieberegisters;

Fign. 4A Draufsichten eines Teiles eines Schieberegisters in und 4B integrierter Schaltungsform mit teilweisen Ausschnitten zur Darstellung von Einzelheiten;

Fign. 5A die schematische Darstellung der in den Fign. 4A und 5B und 4B gezeigten Schaltung;

Fig* -6 eine Schnittansicht der in Fig. 4A gezeigten integrierten Schaltung entlang der Linie 6-6;

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Fig. 7 schematisch ein abgewandeltes erstes Ausiührungsbeispiel der

Speicherschaltung, das zusammen mit dem in Fig. 1 gczieigten Ausführungsbeispiel ein verbessertes Schieberegister ergibt ;

Fig. 8 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbcispieles der Speicher

'schaltung für Schieberegister ;

Fig. 9 das Blockdiagramm eines Teiles eines aus mehreren. Schaltungen

nach Fig. 8 zusammengesetzten Schieberegisters ;

Fig. 10 ein Impulsprogramm zur Uebertragung von Daten durch den in

Fig. 9 gezeigten Teil des Schieberegisters ;

Fig. 11 eine Schnittansicht eines in integrierter Schaltungsbauwcise ausgeführten Beispieles der in Fig. 8 gezeigten Schaltung und

Fig. 12 die schematische Darstellung eines abgewandelten zweiten Aus-. führungsbeispieles der Speicherschaltung, die besonders als erste und als letzte Zelle eines grösseren Schieberegisters geeignet ist.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausftihrungsbeispiel einer Schieberegister-Speicherschaltung SCl gezeigt. Für die Beschreibung wird, vorausgesetzt, dass alle

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Feldeffekttransistoren η-Kanal Transistoren vom Anreichcrungstyp sind. Werden p-Kanal Transistoren verwendet, muss die Polarität der steuernden Spannungen und Signale umgekehrt werden. Es wird weiter vorausgesetzt, dass die Speicherschaltung mit einer negativen Substratvorspannung betrieben wird, so dass die Feldeffekttransistoren im Anreicherungsbetrieb arbeiten. Der Transistor Tl besitzt die Stromflusselektroden Sl und Dl und der Transistor T2 die Stromfluss elektroden S2 und D2. Die beiden Transistoren sind durch Verbindung von Drain Dl und Source S2 in Reihe geschaltet. Die Datenquelle 10 ist durch die Leitung 11 mit der Steuerelektrode Gl des Transistors Tl verbunden. Die Elektrode 12 des Speicherkondensators Gl ist ebenfalls an das Gate, die Steuerelektrode Gl angeschlossen. Die andere Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl ist an die Stromfluss elektrode Sl des Transistors Tl angeschlossen.

Die Impuls quelle Pl, über die Leitung Il an die Stromflusselektrode Sl des Transistors Tl und an die Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl angeschlossen, liefert Impulse durch den Transistor Tl hindurch, unabhängig von der Ladung des Speicherkondensatcrs Cl. Um nämlich Impulse von der Impulsquelle Pl durch den Transistor Tl übertragen zu lassen, auch wenn der Speicherkondensator Cl nicht geladen ist, dient der Impuls selbst von der Impulsquelle Pl zum Einschalten des Transistors Tl durch kapazitive Kopplung auf die Steuerelektrode Gl über den Kondensator Cl. Von der Datenquelle 10 gelieferte Daten können im Vergleich zur Dauer der

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Impulse von der Impulsquelle Pl für eine "1" als Gleichspannung und für eine "0" als fehlende Gleichspannung angesehen werden. .Somit beeinflusst die Uebertragung des Impulses von der Impulsquelle Pl über Cl auf die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl die Daten nicht. Der Transistor T2 wird durch Anlegen eines Impulses von der Impu]quelle ψΐ eingeschaltet, die über die Leitung Ll mit der Steuerelektrode G2 verbunden ist.

Der Kondensator CO, dessen Elektrode 16 mit. der Steuerelektrode G2 des ψ Transistors T2 und dessen andere Elektrode 18 mit der Stromfluss elektrode

S2 des Transistor T2 verbunden ist, dient der zeitweiligen Speicherung von Energie von der Impuls quelle Pl, bis der Impuls von der Impulsqucllc ψ\ den Tranistor T2 einschaltet und die Uebertragung der Energie von der Impulsquelle Pl auf den Speicherkondensator CIa einer nachfolgenden Speicherschaltung gestattet, der durch seine Elektrode 20 an die Stromflusselektrode D2 des Transistors T2 angeschlossenist. Ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei der Impuls von der Impulsquelle Pl, der an den Speicher- f kondensator CIa zu liefern ist, und der Impuls von der Impulsquelle ψΐ sich

zeitlich überlappen und somit den Wegfall des Kondensators CO ermöglichen, ist weiter unten anhand der Figuren 8 bis 12 beschrieben.

Die Gleichstromquelle 21 dient dazu, eine Vorspannung an die Speicherkondensatoren Cl und CIa in Fig. 1 und an andere entsprechende Kondensatoren im Schieberegister anzulegen. Diese Gleichstrom-Vorspannung

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reduziert die erforderliche Grosse des Kondensators CO relativ zur Störkapazität Cp und zum Kondensator CIa, indem ein rückwärtiger Stromfluss von der Elektrode D2 zur Elektrode SZ des Transistors TZ am Ende eines Impulses von der Jmpulstjuclle tfl verhindert wird, da die Vorspannung sicherstellt, dass die Schwellcnwertspannung zwischen den Elektroden DZ und G2 des Transistors TZ für den rückwärtigen Stromfluss nicht erreicht wird.

Wciui der Impuls von der Impulsquelle <fi\ den Transistor T2 einschaltet, wird die auf den Kondensator CO von der Impulsquelle Pl gelieferte Ladung auf den Speicherkondensator CIa der nachfolgenden Speicherstufe übertragen, falls die durch die Datenquelle 10 gelieferten und auf dem Kondensator Cl gespeicherten Daten eine "0" darstellen, d.h. keine Datenladung an der Sleuerelekti-odc Gl des Transistors Tl anliegt. Eine zusätzliche Ladung wird dem Speicherkondensator CIa auch über den Kondensator CO durch einen Impuls von der Impulsquelle <jAl zugeführt. Die Anwesenheit von durch den Impuls von der Impulsquelle Pl auf den Kondensaotr CO gelieferter Ladung vor dem Anlegen eines Impulses von der Impulsquelle ψΐ bedeutet, dass die Kapazität des Kondensators CO soweit herabgesetzt werden kann, dass in der praktischen Ausführung sich eine Zellengrösse von nur

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ungefähr 2,6 · 10 mm erreichen lässt, wenn ein Schieberegister gemäss der weiter unten beschriebenen Darstellung in den Fig. 4A und 4B ausgelegt wird. Wenn ein positives Signal an die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl

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von der Datenquelle 10 angelegt wird und eine "1" anzeigt, wird eine Verbindung über Transistor T2, Transistor Tl, Impulsquello Pl und Spannung.·; quelle 21 zur Erde hergestellt und so jede vorher auf dem Speichcrkondcr·- sator CIa vorhandene Ladung entladen und die aus dem Impuls von der Impulsquelle Pl resultierende Ladung vorübergehend im Kondensator CO gespeichert. Durch die Arbeitsweise der Schaltung werden daher die Daten von der Datenquelle 10 in invertierter Form in dem Speicherkondensator CIa gespeichert. In einem Schieberegister bestellt die Datenquelle 10 natürlich aus einer mit der dargestellten Schaltung identischen Schaltung. Die beschriebene Schaltung stellt daher z.B. eine Datenquelle für den Transistor TIa dar, der ein Teil einer nachfolgenden Datenspeicherschaltung in einem Schieberegister ist.

Die Fig. 2 und 3 erläutern die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Speicher schaltungen in einem Schieberegister genauer, indem die notwendigen Impulse gezeigt werden zum Verschieben einer binären "1" aus der Speicherschaltung SC4 über SC3, SC2 und SCl zu der Speicherschaltung SC4a. Die in Fig. 2 als Blöcke gezeigten Speicherschaltungcn SCl, SC2, SC3, SC4

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und SC4a enthalten Schaltungen, die dem in Fig. 1 mit SCl bezeichneten Teil der Schaltung entsprechen. In der folgenden Erläuterung wird angenommen, dass auch andere Daten in dem gezeigten Teil des Schieberegisters vorhanden sind; die Bewegung dieser anderen Daten wird jedoch im einzelnen nicht verfolgt. Die Speicherschaltungen SC4 bis SC4a sind für

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den Betrieb mit zeitlich verschachtelten Taktimpuls cn von den Taktimpulsquellen ζ#4, 03_} (/)2 und $1 ausgelegt, die durch entsprechende Leitungen L4, L3, L2 und Ll mit den Speicher schaltungen verbunden sind. Die Vcrbindungsleitungen 22, 23, 24, 25, 26 und 26a-verbinden jeweils den zweiten Transistor einer Speicherschaltung, die links vom Anschlusspunkt liegt, mit dem Speicherkondensator einer Speicherschaltung rechts vom Anschluss. Die Verbindungsleitung 22 verbindet' z.B. den Transistor T2 der Speicherschaltung SCl mit dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4"a. Die Speicherschaltung SC2 der Fig. 2 übernimmt also für die Speicherschaltung SCl die Funktion der Datenquelle 10 in Fig. 1.

Die Impulsquelle Pl ist über Leitungen 28, Il und 12 mit den Speichcrschaltungen SC4, SCl und SC4a verbunden. Die Impulsquelle P2 ist über die Leitungen 30 und 32 entsprechend mit den Speicherschaltungen SC3 und SC2 verbunden. In einem vollständigen Schieberegister sind die Speicherschaltungcn mit den Impulsquellen Pl und P2 in abwechselnden Zweiergruppen verbunden.

Das Impulsprogramm der Fig. 3 beginnt mit einem Impuls 34 von der Impulsquelle P2 und einem Taktimpuls 36 von der Taktimpulsquelle (jAl, die der Einfachheit halber und zur Zeitersparnis als bei Schiebeoperationen gleichzeitig auftretende Impulse dargestellt sind. Der Impuls 34 liefert sowohl Energie auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl über die

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Speicherschaltung SCZ in der oben beschriebenen Art als auch au! den entsprechenden Speicherkondensator in der Speicherstufe SC2 über die Speicherschaltung SC3. Am Ende des Impulses 34 wird eine durch ihn aufgebrachte Ladung vorübergehend in den Kondensatoren der Spei eher stuf en SC2 und SC3 gespeichert, welche dem Kondensator CO in der Speicherschaltung SCl entsprechen. Der Taktimpuls 36 erzeugt eine Leerstelle in der Speicherschaltung SCl durch Uebertragung einer Information, die im Speicherkondensator Cl gespeichert war, in invertierter Form auf de.n

W ■ Kondensator CIa, den Speicherkondensator der Schaltung SC4a. Der Impuls 36 wird ausserdem auf eine nicht dargestellte entsprechende Speicherschaltung aus einer vorhergehenden Gruppe von vier Speicherzellen gegeben und führt so das Datenbit ¹¹I" ein, das auf der linken Seite der Fig. 2 gezeigt ist, in den Speicherkondensator der Speicherschaltung SC4 in Form einer positiven Ladung des Speicherkondensators. Der Impuls 38 von der Taktimpulsquelle (ß2 schaltet den zweiten Transistor in der Speicherschaltung SC2 ein und lädt oder entlädt den Kondensator Cl, abhängig von

W den an der Steuerelektrode des ersten Transistors in der Speicherschaltung

SC2 anliegenden Daten. Der Impuls 38 schafft daher eine Leerstelle auf dem Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2 durch Uebcrtragung der Information auf ihrem Speicherkondensator in invertierter Form auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl.

An diesem Zeitpunkt liefert die Impulsquelle Pl einen Impuls 40 über die BU 9-69-012/014 - 9 -

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Speicherschaltung SCl zur Energieversorgung des SpeJcherkondemsators CIa, der zur Speicherschaltung SC'la gehört, und zur Ladung des entsprechenden Speicherkondensators der Speicherschaltung SC3 über die Speicherschaltung SC4. Der Impuls 42. von der Taktimpulsquelle 03 erzeugt jetzt eine Leerstelle am Speicherkondensalor der Speicherschaltung SC3 durch die Ucbertragung der dort gespeicherten Info ran a tion in invertierter Form auf dv.n Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2.

An diesem Punkt wird mit dem von der Taktimpulsqucllc 04 angelegten Impuls 44 das Datenbit "1" in invertierter Form vom Speicherkondensator der Speicherschaltung SC4 auf den Speicherkondensator der Schaltung SC3 übertragen und gleichzeitig eine Leerstelle am Speicherkondensator der Schaltung SC4 geschaffen. In gleicher Weise wird eine Leerstelle am Speicherkondensator CIa der Schaltung SC4 geschaffen, die die erste Speicherschaltung einer Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Speicherschaltingen bildet. Die Quelle der Einerdatenbits ist eine vorhergehende Gruppe von Speicherschaltungen, deren zweiter Transistor ihrer letzten Speicherschaltung mit der Impulsquelle 01 verbunden ist.

Die obige Folge wird mit den Impulsen 46, 48, 50, 52, 54 und 56 wiederholt, jedoch wird das Einerdatenbit in noch einmal umgekehrter Form, also wieder in seiner ursprünglich prositiven Ladung, vom Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2 durch den Impuls 54 von der Quelle 03 über-

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tragen. In der Folge der Impulse 58, 60, 62, 64, 66 und 68 wird das Einer datenbit vom Speicherkondensator der Speichcrscluülung SC2 auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl durch den Impuls 62 von der Impulsquelle ($2 übertragen. Das Einerdatenbit wird auf dem Speicherkondensator Cl als Fehlen einer Ladung gespeichert. Der Impuls 64 von der Impulsquelle Pl wird über den Transistor Tl auf den Kondensator CO übertragen. Die kapazitive Kopplung über den Kondensator Cl schaltet den Transistor Tl zur Uebertragung des Impulses 64 ein, auch wenn keine Ladung an der Steuerelektrode Gl des Transistors Tl von der auf dem Kondensator Cl gespeicherten Information angelegt wird. Am Ende des Impulses 64 schallet der Transistor Tl .ab und der Kondensator Cl kehrt in seinen entsprechenden Datenspeicherzustand, nämlich dem Fehlen einer Ladung zurück. Der Impuls 64 wurde zum Laden des Kondensators CO benutzt. In der dann folgenden Gruppe von Impulsen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 schaltet der Impuls 72 von der Impulsquelle (jß\ den-Transistor T2 ein und gestattet der vom Impuls 64 stammenden vorübergehend auf dem Kondensator CO gespeicherten Ladung, den Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a zu laden. Eine zusätzliche Ladung für den Speicherkondensator CIa wird durch den ImJJuIs 72 von der Impulsquelle ($1 über den Kondensator CO durch kapazitive Kopplung geliefert. Am Ende des Impulses 72 von der Impulsquelle ($1 schaltet der Transistor T2 ab und der Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a wird durch den Transistor T2 vom Rest der Speicherschaltung SCl getrennt. Die Uebertragung des Datenbits "1" durch die vier Speicher-

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schaltungen SC4 bis SCl auf die Speicherschaltung SC4a einer folgenden Gruppe von vier Sj^eicherschaltungen ist damit beendet.

Bei der Uebertragung von Informationen arbeitet jede der Speicherschaltungen SC4 bis SC4a, die aus einer Schaltung besteht, wie sie in Fig. 1 gezeigt wurde, als Inverter. Somit wird das als positive Ladung auf dem Speicherkondensator der Speicherschaltung SC4 gespeicherte Datenbit "1" auf dem Speicherkondenscitor der Schaltung SC3 zu keiner Ladung, wieder zu einer · positiven Ladung auf dem Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2, zu keiner Ladung am Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl und wieder zu einer positiven Ladung am Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a der nachfolgenden Gruppe von vier Speicherzellen.

Das Konzept der zeitlich verschachtelten Taktimpulse bewirkt, dass bei vier Taktimpulsen gemäss Darstellung nur eine von Information freie Speicherschaltung für je drei Sp ei eher schaltungen vorgesehen werden muss. Schieberegister üblicher Bauart erfordern eine von Information freie Speicherschaltung für jede Stufe mit einer Speicherschaltung, die die gewünschte Information enthält, da während des Schiebetaktes die ganze Information durch gleichzeitige Taktimpulse auf einmal verschoben wird.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass die ladenden Taktimpulse 34, 46, 58 und 70 von der Impulsquelle P2 zeitlich zusammenfallen mit den Taktimpulsen

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36, 48, 60, 72" von der Impulsquellc 01. Diese Impulse können daher von derselben Impulsquelle aufgebracht werden. Die ladenden Impulse 40, 52, 04 und 76 von der Impuls quelle Pl fallen zeitlich zusammen mit. den Taktimpulsen 42, 54, 66 und 78 von der Impulsquelle 03, können also auch von einer gemeinsamen Quelle geliefert werden. Das bedeutet, dass man in einem Schieberegister nur die vier Taktimpulsquellen 01, 02, 03 und 04 vorsehen und durch entsprechende Verbindungen dafür sorgen muss, dass die Taktimpulsquellen 01 und 03 auch als Innpulsquellen Pl bzw. P2 dienen " können.

Die Fig. 4Λ, 4B, 5A, 5B und 6 zeigen einen Teil des in integrierter Schaltbauweise ausgeführten ersten Ausführungsbeispiels als Schieberegister zusammen mit einem Schaltschema der gezeigten integrierten Schaltung. Die Fig. 4A und 4B zeigen zwei Zeilen 82 und 84 eines Schieberegisters auf einem Substrat 86, die an der rechten Seite der Fig. 4B durch den Transistor T2d miteinander verbunden sind, der einen dünnen Oxydbereich 87 ent-' hält und den Datenfluss im Register in der durch die Pfeile 88, 90 und 92 angezeigten Weise gestattet. Li einem in integrierter Bauweise ausgeführten Schieberegister befinden sich über und unter den Zeilen 82 und 84 weitere Zeilen im selben Abstand. Diese zusätzlichen Zeilen wurden hier der Klarheit halber weggelassen. Von links nach rechts vorgehend, bilden die Aluminium-Phasenleitungen Ll, L2, L4, L3, L4a, L2a und LIa parallele Spalten und überlagern Teile der Diffusionszonen, die die Schaltungselemente

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im Schieberegister bilden. Eine isolierende Oxydschicht 93 scheidet die Alurninium-Phascnlcitungen und alle anderen Metallisierungen der Schaltung vojTi Halbleitersubstrat 86 mit Ausnahme der Stellen, an welchen ein elektrischer Kontakt zu diesem Substrat 86 erwünscht ist. Diese Phascnieitungen Ll bis JJ a sind mit entsprechenden Taktitnpulsquellen <$\ bis ($4 verbunden, die die erforderlichen Taktimpulse für die Transistoren im Schieberegister liefern. Die diffundierten Verbindungsleitungen Il, 12, Ila und 12a verlaufen parallel zu den Phasenleitungen Ll bis LIa₁ sind mit entsprechenden Impulsquellen Pl und P2 verbunden zu denken und liefern Impulse auf den jeweils ersten Transistor einer jeden Speicherschaltung zum Laden der Speicherkapazitäten einer jeden folgenden Speicherschaltung. Der dargestellte Teil des Schieberegisters in integrierter Schaltbauweise reicht von einem Teil der Speicherschaltung SCl Isis SCIa.

Beginnend in der Speicherschaltung SCl bildet die Diffusions zone 94 im Substrat 96 die Drain-Elektrode D2 des in Fig. 5A gezeigten Transistors T2. Da das dargestellte Ausführungsbeispiel mit η-Kanal Feldeffekttransistoren arbeitet, weist das Substrat. 86 ρ-Leitfähigkeit auf und die Diffusions zone 94 sowie die übrigen Diffusionszcmen im Substrat 86 η-Leitfähigkeit. Das Metallisicrungsmuster 98 ist mit der Diffusions zone 94 am Kontakt 99 verbunden und dadurch die Drain-Elektrode D2 des Transistors T2 mit der Steuerelektrode GIa des Transistor TIa, der durch die Erweiterung 100 der eindiffundierten Verbindungsleitung Il und der Diffusions zone 102 im Sub-

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strat 86 gebildet wird. Die eine Elektrode 104 des Speicherkondensators CIa der Schaltung SC4a wird durch die metallische Verbindungsleitung 84 gebildet und die andere Elektrode 106 durch die eindiffundierte Verbindungsleitung II. Der dünne Oxydbereich 108 (am besten in Fig. 6 ssu sehen) dient sowohl als Isolierschicht zwischen den Elektroden 104 und 106 des Kondensators CIa als auch als Isolierschicht für die Steuerelektrode GIa des Transistors TIa. Der dünne Oxydbereich 108 und andere dünne Oxydbereiche in der Schaltung haben eine Dicke von etwa 500 A. Die übrige isolierende Oxydschicht 93 hat eine Dicke von etwa 5000 A. Die grössere Breite des Metallisierungsmusters 98 und der eindiffundierten Verbindungsleitung Il im Vergleich zur metallischen Phasenleitung L4 dienen der Kapazitätsvergrösserung des Kondensators CIa. Die Source-Elektrode SIa des Transistors TIa, gebildet durch die Ez'weiterung 100 der eindiffundierten Verbindungsleituiig II, empfängt Impulse von der Impulsquelle Pl zum Laden des Speicherkondensators CIb über den Transistor TIa. Die Drain-Elektrode DIa des Transistors TIa wird durch die Diffusions zone 102 gebildet, die auch die Source-Elektrode S2a des Transistor T2a bildet. Der Kondensator COa zwischen der Steuerelektrode G2a und der Source-Elektrode S2a des Transistors T2a wird durch einen-Teil 109 der Aluminium-Phasenleitung'L4 gebildet, die die Diffusions zone 102 und den dünnen Oxydbereich 110 überlagert. Die Elektrode 111 des Kondensators COa umfasst diesen Teil der Phasenleitung L4. Die Elektrode 112 des Kondensators COa besteht aus der Diffusions zone 102, die auch die Source-Elektrode S2a des Transistors T2a

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bildet. Die die Drain-Elektrode D2a des Transistors T2a bildende. Diffusionszone 113 ist mit der Aluminiumverbindungslcitung 114 am Ende durch den Kontakt 115 verbunden. Das andere Ende der Verbindungsleitung 114 bildet die Steuerelektrode Gib des Transistors TIb und die Elektrode 116 des Kondensators CIb. Die Elektrode 118 des Kondensators CIb wird durch ein Si Uc der eindiffundierten Verbindungsleitung 12 gebildet. Die Erweiterung 120 der eindiffundierten Verbindungsleitung 12 bildet die Sourcc-Elcktrode SIb des Transistors TIb. Der dünne Oxydbereich 122 isoliert die Elektrode 116 von der Elektrode 118 des Kondensators CIb. Die Drain-Elektrode DIb des Transistors TIb wird durch die Diffusionszone 124 gebildet.

In ähnlicher Weise bilden die übrigen Diffusions ζ one η, Metallisierungen und dünnen Oxydbereiche im Substrat 86 die übrigen Transistoren und Kondensatoren, die in der Schaltung der Fig. 5A und 513 gezeigt sind. Diese übrigen Transistoren und Kondensatoren sind mit TIc bis TIh, T2b bis T2g, CIc bis CIh und COb bis COg bezeichnet. Die Diffusionszonen, Metallisierungen und dünnen Oxydberciche für diese Elemente sind in der Herstcllungsweise mit den bereits beschriebenen identisch mit Ausnahme des dünnen Oxydbereiches 87, der die Isolierschicht der Steuerelektrode G2d des Transistors T2d bildet, der zur Verbindung der Zeilen 82 und 84 des Schieberegisters dient.

Diese Anordnung mehrerer verbundener Speicherschaltungen in jeder Zeile , dass zwei Phasenleitungen nur jecte zweite Speicher schaltung kreuzen

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müssen. Wegen der Zeiteinteilung der auf ihnen laufenden Impulse können die Phasenleitungen Ll und L3 gleichzeitig Taktimpulse auf einen zweiten Transistor einer Speicherschaltung in der Zeile 82 und auf einen entsprechenden zweiten Transistor einer Speicherschaltung in der Zeile 84 neben dem zweiten Transistor der Speicherschaltung in der Zeile 82 liefern. Die Ph as einleitung L3 liefert z.B. gleichzeitig Taktimpulse auf den Transistor T2b in Zeile 82 und auf den Transistor T2f in Zeile 84. Sehr wirksam werden auch die eindiffundierten Verbindungsleitungen II, 12, Ha und I2a ausgenutzt. Die Verbindungsleitung Il bildet die Elektrode 106 des Kondensators CIa in Zeile 82 und eine entsprechende Elektrode 126 des Kondensators CIh in Zeile 84 direkt unter der Elektrode 106.

In einem in integrierter Schaltbauweise hergestellten Schieberegister, wie es in den Fig. 4A, 4B und Fig. 6 gezeigt ist, weisen die in Fig. 3 gezeigten Impulse eine Amplitude von etwa 8 Volt an den Speicherschaltungen auf. Dieses ist ungefähr die höchste Spannung, die auf die Speicherschaltungen des in integrierter Bauweise hergestellten Schieberegisters gegeben werden kann, ohne dass die Leistung des Schieberegisters durch unerwünschte Signale von parasitären Transistoren, bewirkt durch die dicken Oxydschichten, herabgesetzt wird, die sich an den Stellen ausbilden, wo der dicke Oxydbereich 93 mit einer metallischen Verbindung auf seiner Oberfläche einen Kanal zwischen zwei Diffusionszonen überlagert.

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Durch Lieferung eines Impulses über den ersten Transistor Tl der Speicherschaltung SCl zum Laden des Kondensators CO, um Energie auf den Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a zu bringen, kann die Kapazität des Kondensators CO auf ungefähr 0,Z picofarad reduziert werden. Gleichzeitig muss die Kapazität des Kondensators Cl auf ungefähr denselben Wert angehoben werden. Die Störkapazität Cp in Fig. 1 hat" z.B. einen Wert von etwa 0,03 picofarad. Bei einer integrierten Schaltungsanordung, wie sie in den Fig. 4A, 4B gezeigt ist, benötigt man wesentlich weniger Grundfläche des integrierten Schaltungplältchens zur Vergrösserung der Kapazität des Kondensators Cl als zur Vergrösserung des Kondensators CO. Die Kapazitätsreduzicrung des Kondensators CO auf O₁E picofarad und die Erhöhung der Kapazität des Kondensators Cl auf etwa denselben Wert bedeutet bei Impulsen. von 8 Volt und der in den Fig. 4A und 4B dargestellten Schaltungsanordnung,

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dass jede Speicherschaltung einen Bereich von nur etwa 2,6 · 10 mm benötigt, also wesentlich verkleinert werden kann. Bei dieser Zellengrösse und mit Impulsen von 8 Volt erhält man noch eine ausgezeichnete Leistung bei einein Schieberegister, welches über 100 Speicherzellen der in Fig. 1 gezeigten Art enthält. Die Aus gangs signale eines solchen Schieberegisters könner bei niedrigem Stromverbrauch auf seinen Eingang zurückgekoppelt und die Information so für längere Zeiträume im Register umlaufen gelassen werden, ■ bis die Information benötigt wird.

Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes erstes Ausführungsbeispiel, das im Vergleich BU 9-69-012/014 - 18 -

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mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein verstärktes Ausgaiigssignal ergibt. Aehnlich wie in Fig. 1, verfügt die Schaltung über Transistoren Tl und T2, die durch Verbindung ihrer Stromfluss elektroden Dl und S2 in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator Cl ist mit seinem Elektroden 12 und 14 zwischen die Source-Elektrode Sl und die Gate-Elektrode Gl des Transistors Tl gelegt. Der Kondensator CO liegt mit seinen Elektroden 16 und 18 zwischen der Source-Elektrode S2 und der Gate-Elektrode G2 des Transistors T2. Der Kondensator CIa ist mit seinen Elektroden 20 und 127 an die Drain-Elektrode t D2 des Transistors T2 und an die Gleichstromquelle 21 angeschlossen. Parallel,

zu Transistor Tl ist in der Schaltung zusätzlich der Transistor T3 gelegt, um ein verstärktes Ladesignal auf den Speicherkondensator CIa geben zu können. Die Stromflusselektrode S3 und die Steuerelektrode G3 des Transistors T3 sind gemeinsam an die Stromflusselektrode Sl des Transistors Tl und an die Impulsquelle Pl durch die Leitungen 128 und Il angeschlossen. Die Stromflusselektrode D3 des Transistors T3 ist mit der Stromflusselektrode Dl des Transistors Tl verbunden.

Bei dieser Schaltungsanordnung v/irkt der Transistor T3 als Diode und kann somit auch durch eine andere Diodenart, z.B. eine Schottky-Diode, ersetzt werden. Ein Teil des Ladeimpulses für den Speicherkondensator CIa läuft weiter über den Transistor Tl infolge der kapazitiven Verbindung der Source-Elektrode Sl mit der Gate-Elektrode Gl Über den Kondensator Cl. Der Rest des von der Impulsquelle Pl gelieferten Ladeimpulses läuft über den Transistor

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T3. Wenn der gesamte Ladeimpuls für den Speicherkondensator CIa über den Transistor T3 laufen soll, muss die Elektrode 14 des Kondensators Cl geerdet und nicht mit der Impulsquellc Pl verbunden werden. Diese Schaltung? art der Ausgangs-Speicherzelle eines Schieberegisters ist, vom Standpunkt der Störungsreduüierung aus gesehen, oft vorteilhaft. Beide Anteile des Impulses laden den Kondensator CO vorübergehen auf, bis der Taktimpuls von von der Impulsquelle ($1 den Transistor T2 einschaltet und somit die Aufladung des Kondensators CIa gestattet, wenn die Eingangsdaten durch keine Ladung dargestellt werden oder ein Aufladen des Kondensators verhindert, wenn die Eingangsdaten durch eine positive Ladung dargestellt werden.

Bei Verwendung als Datenausgabezelle eines Schieberegisters wird die Information aus dem Register an dem Datenausgangsanschluss 130 ausgelesen. Der Dateneingangsanschluss 132 wird mit dem zweiten Transistor der vorhergehenden Speicherschaltung im Schieberegister verbunden.

Das in Fig. 7 gezeigte abgewandelte erste Ausführungsbeispiel kann auch als Eingangsschaltung oder Dateneingabe-Speicherschaltung eines Schieberegisters verwendet werden. Bei dieser Verwendungsart wird der Dateneingangsanschluss 132 mit einer entsprechenden nicht dargestellten Schaltung verbunden. In diesem Fall kann der Kondensator Cl weggelassen werden, und der gesamte Ladeimpuls für den Speicherkondensator CIa wird bei Bedarf über den Transistor T3 geleitet. Der Datenausgangsanschluss 130 der

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αχ

Schaltung wird- mit der Steuerelektrode des ersten Transistors einer folgenden Speicherschaltung verbunden und die Elektrode 127 des Speicherkondensators CIa wird mit einer Slromflusselektrode desselben Transistors analog zur Anschlussart des Kondensators Cl verbunden.

Die Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Schaltung sowohl als Eingangsschaltung oder Dateneingabe-Speicherschaltung als auch als Datenausgabe-Speichcrschaltung des Schieberegisters bedeutet, dass ein wesentlich verstärkter

f Ladeimpuls auf den Eingang des Registers und auch ein wesentlich verstärktes Aus gangs signal am Ende des Registers erzielt werden kann, wobei die benötigte Gesamtfläche auf dem integrierten Schaltungsplältchen nicht wesentlich erhöht wird. Die Anordnung des zusätzlichen Transistors T3 wie in Fig. 7 führt zu einer etwas grösseren Schaltung in integrierter Form als die in Fig. 1 gezeigte Anordnung wegen der zusätzlich erforderlichen Verbindung.¹; leitungen. Ihre Anwendung als innere Speicherzellen eines Schieberegisters würde daher eine etwas grössere Fläche als das in Fig. 1 gezeigte Ausführung.¹; -

f beispiel benötigen.

Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf einzelne oder mehrere Speicherschaltungen, die einen Teil eines ganzen Schieberegisters bilden. Ein vollständiges Schieberegister enthält in der Praxis über 100 der in Fig. 1 gezeigten Schaltungen. Dank der vereinfachten und kleineren Speicherschaltung lässt sich eine Vielzahl von Schieberegistern mit je über 100 derartiger

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Spcichcrschaltungen auf einem, einzigen integrierten Schaltungsplättchen lTiit Abmessungen von 2, 5 mm χ 2, 5 mm unterbringen, welches ingesamt etwa 2800 der in Fig. 1 gezeigten Schaltungen, 8 Taktimpuls-Phasenschaltungcn, 12 Eingabe-Aus gäbe-Schaltungen für die Schieberegister und Anschlusspunkte für externe Verbindungen enthält.

In Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel in Form einer einzelnen Schie.beregister-Speicherschaltung SCl dargestellt. Der Transistor Tl hat Stromflussclcktroden Sl und Dl und der Transistor T2 Stromflusselektroden S2 und D2. Durch Verbindung der Drain-Elektrode Dl und der Source-Elektrode S2 miteinander sind die Transistoren in Reihe geschaltet. Die Dateneingabequcllc 10 ist über die Leitung 11 mit der Elektrode 12 des Speicherkondensators Cl verbunden, der an die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl angeschlossen ist. Die andere Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl ist mit der Source-Elektrode Sl des Transistors Tl verbunden.

Der Speicherkondensator CIa einer nachfolgenden Speicherschaltung ist über seine Elektrode 20 mit der Drain-Elektrode D2 des Transistors T2 verbunden. Die Impulsquelle Pl, die über die Leitung Il mit der Source-Elektrode Sl des Transistors Tl und der Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl ,verbunden ist, liefert Impulse auf den Speicherkondensator CIa einer nachfolgenden Speicherschaltung über die Transistoren Tl und T2. Um Impulse von der Impulsquelle Pl auf den Speicherkondensator CIa zu übertragen,

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schaltet ein Impuls von der ImpulsquelJe Pl den Transistor Tl durch kapazitive Kopplung auf die Gate-Elektrode Gl durch den Kondensator Cl ein, wenn kein anderes Daten-Signal an der Steuerelektrode anliegt. Wenn bereits ein anderes Signal auf die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl infolge einer in dem Speicherkondensator Cl gespeicherten Ladung gegeben wird, ist der Transistor Tl bereits eingeschaltet, und der Impuls von der Impulsquelle Pl wird einfach durch den Transistor T2 übertragen. Um den Transistor bei Fehlen eines anderen Signales an der Steuerelektrode Gl einzu-

fc schalten, muss die Wechselstromkomponente des Iinpulses von der Impuls--

quelle Pl, übertragen über den Kondensator Cl, so gross sein, dass sie die Schwellenwertspannung des Transistors Tl überschreitot. Von der Dateneingabequelle 10 gelieferte und in dem Speicherkondensator Cl gespeicherte Daten können als eine konstante Ladung für eine binäre "1" und als das Fehlen einer konstanten Ladung für eine binäre "0" angesehen werden im Vergleich zur Dauer der Impulse von der Impulsquelle Pl. Die kapazitive Verbindung über Cl beeinflusst den Zustand der Daten ebensowenig wie die Uebertragung des Impulses von der Impulsquclle Pl über den Kondensator Cl zur Steuerelektrode Gl des Transistors Tl. Am Ende eines Impulses von der Impulsquelle Pl behält der Speicherkondensator Cl seine vorher vorhandenen Datenstellungen bei. Der Transistor T2 wird durch Anlegen eines Impulses von der Impulsquelle 01 eingeschaltet, die mit seiner Steuerelektrode G2 über die Leitung Ll verbunden ist. Der Taktimpuls von der Impulsquelle 01 überlappt zeitlich den Impuls für den Speicherkondensator CIa von der Impuls-

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quelle Pl, d.h. der Taktimpuls beginnt während oder vor dem Anlegen des Impulses von der Impulsquelle Pl und dauert dann noch an, nachdem der Impuls von der Impulsquelle Pl für den Speicherkondensator CIa geendet hat. Durch diese Betriebsart kann der Kondensator CIa einer nachfolgenden Speicherschaltung durch den Impuls von der Impulsquelle Pl über die Transistoren TI und T2 geladen und dann abhängig von der Anwesenheit eines Datensignals vom Speicherkondensator Cl, angelegt an die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl, entladen werden oder nicht. Wenn ein Signal vom Speicherkondensator Cl an die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl angelegt und damit die Existenz einer "1" angezeigt wird, wird der Transistor Tl eingeschaltet und die Ladung auf dem Speicherkondensator CIa über die Transistoren T2 und Tl und die Impulsquelle Pl zur Erde abgeleitet. Wenn kein Signal vom Speicherkondensator Cl an der Steuerelektrode Gl des Transistors Tl vorliegt, ist dieser abgeschaltet und zum Entladen des Speicherkondensators CIa besteht keine Verbindung zur Erde.

In diesem geladenen Zustand liefert der Speicherkondensator CIa ein positives Signal auf die Steuerelektrode GIa des Transistors TIa und speichert das Fehlen einer Ladung ciuf dem Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl in der nachfolgenden Speicherschaltung in invertierter Form. Der Transistor TIa stellt den ersten Transistor der in Fig. 9 gezeigten Speicherschaltung SC4a dar, die gleich der Schaltung SCl aufgebaut ist. Im entladenen Zustand liefert der Speicherkondensator CIa kein Signal auf die Steuerelektrode

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at

GIa des Transistors TIa und zeigt damit die Speicherung einer Ladung auf dem Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl in der Speicherschaltung SC4a in invertierter Form an. Die Daten vom Speicherkondensator Cl werden also in invertierter Form im Speicherkondensator CIa durch die Schaltung SCl gespeichert. In einem Schieberegister besteht die Datcneingabcquelle 10 in Wirklichkeit aus einer der dargestellten Schaltung identischen Schaltung, die an den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SC] angeschlossen ist. Jeder der Kondensatoren im Schieberegister dient sowohl als Speicherkondensator einer Schaltung als auch zur Lieferung eines Impulses über den ersten Transistor einer Speicherschaltung für den Speicherkondensator einer nachfolgenden Speicherschaltung, unabhängig von einem auf die: Steuerelektrode des ersten Transistors gegebenen separaten Signales.

Die Fig. 9 und 10 zeigen die Arbeitsweise der in Fig. 8 gezeigten Speicherschaltung in einem Schieberegister genauer, indem die Impulse dargestellt werden, die zum Verschieben eines "1"-Datenbits von der Speicherschaltung SC4 zur Speicherschaltung SC4a in Fig. 9 dargestellt sind. Die Speicherschaltungen SC4, SC3, SC2, SCl und SC4a enthalten jede eine Schaltung, die gleich der in Fig. 9 gezeigten Speicherschaltung SCl aufgebaut ist, und sind für den Betrieb mit zeitlich verschachtelten Taktimpulsen eingerichtet, die von den Taktimpulsquellen 04 bis (j&l kommen, die mit jeder der Speicherschaltungen entsprechend über die Leitungen L4 bis Ll verbunden sind. Die Verbindungsleitungen 26a, 22, 23, 24, 25 und 26 dienen jeweils zur Verbindung

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ι*

des zweiten Transistors einer auf der linken Seite der Verbindung liegenden Speicherschaltung mit einem Kondensator der Speicherschaltung auf der rechten Seite der Verbindung. So verbindet z. B. die Verbindungsleitung 22 die Drain-Elektrode D2 des Transistors T2 in der Speicherschaltung SCl mit dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a. Die Speicherschaltung SC2 der Fig. 9 wirkt als Datcneingabequclle für die Speicherschaltung SCl und die Speicherschaltung SCl übernimmt diese Funktion für die Speicherschaltung SC4a. Die Impulsquelle Pl ist mit den geradzahligen Speichcrschaltungen SC4, SC2 und SC4a über die leitungen 14, 12 und I4a verbunden. Die Impulsquclle P2 ist mit den ungcradzahligen Speichcrschaltungen SC3 und SCl über die Leitungen 13 und Il verbunden. Dasselbe Schallprinzip gilt für die vorhergehenden und für die nachfolgenden Speicherschaltungen im Schieberegister. Ein vollständiges Register enthält im allgemeinen über 100 derartiger Speicherschallungen.

Das Impulsprogramm der Fig. 10 beginnt mit einem Impuls 34 von der Impulsquelle P2 und einem gleichzeitig auftretenden Iinpuls 36 von der Taktimpulsquelle 01, An diesem Zeitpunkt wird angenommen, dass am Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a eine Leerstelle der gewünschten Information steht und die Funktion dieser beiden Impulse darin besteht, Daten im Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl auf den Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a zu übertragen. Während des Zeitraumes, in welchem die Taktimpulse 34 und 36 zusammenfallen, sind beide

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Transistoren Tl und T2 eingeschaltet und der von der Impulsquelle P2 an die Source-Elektrode Sl des Transistors Tl angelegte Impuls 34 wird durch die beiden Transistoren auf den Speicherkondensator CIa übertragen. Ausscrdem wird der Impuls 34 an den ersten Transistor der Speicherschaltung SC3 wegen der gemeinsamen Verbindungsleitung 32 von der Impulsquclle P2 übertragen* In der Speicherschaltung SC3 übernimmt der Impuls 34 jedoch keine nützliche Funktion, da in der Speicherschaltung SC2 keine Leerstelle für die Uebertragung von Informationen von der Speicherschaltung SC3 her vorhanden ist. Die Impulsquelle $3 liefert keinen Impuls auf den zweiten Transistor der Speicherschaltung SC3 zu diesem Zeitpunkt, so dass der Impuls 34 den Speicherkondensator der. Speicherschaltung SC2 nicht erreicht. In ähnlicher Weise gelangen die anderen Impulse von den ImpulquelJen Pl und P2 auch auf andere als die Speicherschaltung, welche die Information überträgt. Der Impuls 34 endet, während der Impuls 36 noch andauert und die Ladung auf dem Speicherkondensator CIa fliesst jetzt zur Erde ab, wenn eine Ladung von auf dem Speicherkondensator Cl gespeicherten Daten an die. Steuerelektrode Gl des Transistors Tl angelegt wird. Wenn keine Ladung von auf dem Speicherkondensator Cl gespeichterten Daten an der Steuerelektrode Gl des Transistors Tl anliegt, besteht kein Entladungsweg zur Erde für die auf dem Speicherkondensator CIa vorhandene Ladung und diese bleibt erhalten. Die auf dem Speicherkondensator Cl vorhandenen Daten werden daher in invertierter Form auf den Speicherkondensator CIa übertragen und eine Leerstelle auf dem Speicherkondensator Cl geschaffen. Für jede Ueber-

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tragung eines Inforxnationsbits von links nach rechts muss im Spcicherkondensator, auf den die Information zu übertragen ist, eine Leerstelle geschaffen werden. Die Beendigung des Impulses 36 von der Taktimpulsquellc ($1 schaltet jetzt den Transistor T2 ab und trennt die Information auf dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a vom Rest der Schaltung SCl. Das gleichzeitige Auftreten des Impulses 37 von der Impulsquelle Pl zum Laden des Speicherkondcnsators Cl der¹ Schaltung SCl und des Impulses 38 von der Taktimpulsquelle (fo übertragen jetzt die auf dem Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2 stehende Information auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl und schaffen so am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2 eine Leerstelle. Diese Uebertragung erfolgt genauso wie oben beschrieben. In ähnlicher Weise wird durch das gleichzeitige Auftreten des Impulses 40 von der Impulsquelle P2 und 42 von der Taktimpulsquelle 03 am Ende des Impulses 38 von der Taktimpulsquelle $2 Daten vom Speicherkondensator der Speicherschaltung SC3 auf den Speicherkondensator der Speicherschaltung SC2 übertragen und am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC3 eine Leerstelle geschaffen. Am Ende des Impulses 42 von der Taktimpulsquelle $3 sind die Speicher schaltungen jetzt für die Uebertragung des "1"-Datenbits, das in der Zuleitung zur Speicherschaltung SC4 angedeutet ist, auf die Speicherschaltung SC3 bereit.

Der Impuls 43 von der Impulsquelle Pl läuft über die Speicherschaltung SC4 und stellt den Ladeimpuls für den Speicherkondensator der Speicherschaltung

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SC3 dar, der an die Drain-Elektrode des zweiten Transistors in der Speicherschaltung SC4 angeschlossen ist. Da es sich um ein ¹¹I"-.Datenbit handelt, also eine positive Ladung, ist der erste Transistor in der Speicherschaltung SC4 eingeschaltet und der Impuls 43 v/ird über ihn übertragen. Das gleichzeitige Auftreten des Taktinipulses 44 von der Taklimpulsquelle tf)\ schaltet den zweiten Transistor in dex* Speicherschaltung SC4 ein, so dass der Ladeimpuls 43 den Speicherkondensator der Speicherschaltung S"C3 erreicht. Der Ladeimpuls 43 endet jetzt, der Taktimpuls 44 bleibt jedoch weiter bestehen und lässt den zweiten Transistor der Speicherschaltung SC4 eingeschaltet. Da an der Zuleitung 26 zur Speicherschaltung SC4 ein "1"-Datenbit anliegt, wird ein positives Signal auf die Steuerelektrode des ersten Transistors in der Speicherschaltung SC4 gegeben und dieser ebenfalls eingeschaltet. Somit besteht ein Entladungsweg für den Speicher kondensator der Speicherschaltung SC3 über die Transistoren T2 und Tl sowie die Impulsquelle Pl zur Erde. Damit ist keine Ladung am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC3 vorhanden und das zu Beginn an der Speicherschaltung SC4 vorhandene "1"-Datenbit wird in invertierter Form dargestellt. An der Speicherschaltung SC4 ist jetzt eine Leerstelle geschaffen worden. Gleichzeitig wurde eine Leerstelle an der Speicherschaltung SC4a durch Biformations Übertragung geschaffen.

In gleicher Weise übertragen die Impulse 46, 48, 49, 50, 52, 54, 55, 56 ein Informationsbit durch jede der Speicherschaltungen SC4 bis SCl, wobei das

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jetzt in der Speicherschaltung SC3 gespeicherte "1"-Datenbit auf die Speicherschaltung SC3 übertragen wird durch Ucborlappung des Impulses 52 von der Impulsquelle P2 mit dem Impuls 54 von der Taktimpulsquellc 03. Die Informationsübertragung über die vier Speicher schaltungeil SC4, SC3, SC2 und SCl wird fortgesetzt mit den Impulsen 58, 60 ... 68. Das "Γ'-Datenbit wird von der Speicherschaltung SC2 auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl in Form einer fehlenden Ladung durch den überlappenden Impuls 61 von der Impulsquelle Pl mit dem Taktimpuls 62 von der Impulsquellc 02 tibertragen. Die Impulse 70, 72 ... 80 setzen die Informationsübertragung fort. Das "1"-Datcnbit wird von der Speicherschaltung SCl auf die Speicherschaltung SC4a übertragen durch Ueberlappung des Impulses 70 von der Impulsquelle P2 mit dem Impuls 72 von der Taktimpulsquelle 01. Das "1"-Datenbit findet sich als fehlende Ladung auf dem Speicherkondc-nsalor Cl der Speicherschaltung SCl wieder. Der Impuls 70 wird an die Source-Elektrode Sl des Transistors Tl angelegt und durch kapazitive Kopplung über den Speicherkondensator, Cl schaltet die Wechselstromkomponente des Impulses 70 an der Steuerelektrode Gl den Transistor Tl ein, so dass der Impuls 70 über den Transistor Tl übertragen werden kann, ohne dass ein anderes Signal an die Steuerelektrode Gl angelegt zu werden braucht. Gleichzeitig schaltet der von der Taktimpulsquelle 01 kommende Impuls 72, der an die Steuerelektrode G2 des Transistors T2 angelegt wird, diesen ein, so dass der Impuls 70 über den Transistor T2 auf den Speicherkondensator CIader Speicherschaltung SC4a übertragen werden kann und diesen Kondensator

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lädt. Der Impuls 70 endet jetzt und der Transistor Tl wird abgeschaltet. Der Impuls 72 endet und schallet den Transistor T2 ab und trennt den geladenen Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a vom Rest der Speicherschaltung SCl, womit die Uebertragung des "1"-Datenbits durch die vier Speicherschaltungen Sc4 bis SCl beendet ist.

Das oben beschriebene Konzept der zeitlich gestaffelten Tanktimpulse bedeutet, dass bei vier Taktimpulsen für je drei Speicherschaltungen, die die gewünschte Information enthalten, nur eine von der gewünschten Information freie Speicherschaltung vorgesehen werden muss.

Die überlappenden Impulse wurden in Fig. 10 als von verschiedenen Quellen kommend dargestellt, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Die Impulse 34 und 36 können beispielsweise von derselben Quelle kommen unter der Voraussetzung, dass eine Triggerschaltung vorgesehen ist, die den Impuls 34 vor dem Ende des Impulses 36 enden lässt.

Fig. 11 zeigt im Querschnitt einen Teil der Speicherschaltimg SCl der Fig. 8 in integrierter Form. Ein Halbleitersubstrat 86 trägt auf seiner Oberfläche eine Isolierschicht 93. Source- und Drain-Elektroden Sl und Dl des Transistors Tl werden durch die Diffusionszonen 100 bzw. 102 gebildet. Die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl wird durch die Metallschicht 98 gebildet, die den Kanalbereich zwischen den Diffusionen 100 und 102 im Substrat

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86 überlagert. Die Elektrode 12 des Speicherkondensators Cl wird ebenfalls durch die Metallisicrungsschicht 98 gebildet, die andere Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl besteht aus der Diffusions zone 100. Der Teil 108 der Isolierschicht 93 zwischen der Metallisierungsschicht 98 und der Diffusions zone 100 bildet das Dielektrikum des Kondensators Cl. Die Metallschicht 98 ist mit der Dateneingangsquelle 10 und die Diffus ions zone 100 mit der Impulsquelle Pl verbunden.

Ausser der Drain-Elektrode Dl des Transistors Tl bildet die Diffusions zone 102 auch die Source-Elektrode S2 des Transistors T2. Die Metallisierungs leitung 109 bildet die Steuerelektrode G2 des Transistors T2 und ist an die Taktimpulsquelle (fil angeschlossen. Die Diffusions zone 113 bildet die Drain-Elektrode D2 des Transistors T2. Die Elektrode 20 des Speicherkondensators CIa in der Speicherschaltung SC4a wird geformt durch das Metallisierungs muster 114, welches über den Kontakt 115 an die Diffus ions zone 113 angeschlossen ist. Die andere Elektrode 128 des Kondensators CIa wird durch die Diffusions zone 124 gebildet. Der Teil 122 der Isolierschicht 93 zwischen dem Metallisierungsmuster 114 und der Diffusions zone 124 bildet das Dielektrikum des Speicherkondensators CIa.

Fig. 12 zeigt ein abgewandeltes zweites Ausführungsbeispiel, welches ein verstärktes Aus gangs signal abgibt. Wie in Fig. 8, verfügt die Schaltung über die Transistoren Tl und T2, die durch ihre Stromflusselektroden Dl und Sl

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in Reihe geschaltet sind. Der Speicherkondensator Cl ist zwischen die Source-Elektrode Sl und die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl durch seine Elektroden 12 und 14 gelegt. Der Speicherkondcn.sator CIa ist mit der Drain-Elektrode D2 des Transistors T2 durch seine Elektrode 20 und durch seine Elektrode 128 mit Erde verbunden. Parallel zum Transistor Tl wird zusätzlich der Transistor T3 geschaltet, um ein verstärktes Ladesignal auf den Speicherkondensator CIa geben zu können. Die Source-Elektrode S3 und die Steuerelektrode G3 des Transistors T3 sind gemeinsam an die Source-Elektrode Sl des Transistors Tl und über die Leitungen Il und 13 5 an die Impulsquelle Pl angeschlossen. Die' Drain-Elektrode D3 des Transistors T3 ist an die Drain-Elektrode Dl des Transistors Tl angeschlossen.

Bei dieser Konfiguration wirkt der Feldeffekt-Transistor T3 als Diode. Er kann durch jede andere Art Diode, wie z.B. eine Schottky-Diode-ersetzt werden. Ein Teil des Ladeimpulses für den Speicherkondensator CIa läuft weiter über den Transistor Tl infolge der kapazitiven Kopplung über den Kondensator Cl zwischen Source Sl und Gate Gl. Der Rest des Ladeimpulses von der Impulsquelle Pl läuft über den Transistor T3. Wenn der ganze Ladeimpuls für den Speicherkondensator CIa über den Transistor T3 laufen soll, kann die Elektrode 14 des Kondensators Cl geerdet werden, anstatt sie an die Impulsquelle Pl anzuschliessen. Diese Schaltungsweise einer Ausgabespeicherzelle eines Schieberegisters ist oft für eine Störungsreduzierung vorteilhaft. Beide Komponenten des Impulses von der Impulsquelle Pl werden

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zum Laden des Speicherkondensators CIa über den Transistor T2 geleitel, da ein Impuls von der Taktimpulsquelle (fil gleichzeitig an die Steuerelektrode G2 des Transistors T2 angelegt wird. Bei Verwendung als Datenausgabezelle eines Schieberegisters werden Informationen des Registers am Datenausgabeanschluss 130 ausgelesen. Die am Anschluss 132 einzugebenden Daten werden von dem zweiten Transistor der vorhergehenden Speicherschaltung im Schieberegister geliefert. Für dieses Ausführungsbeispiel gelten sinngemäss die gleichen weiteren Erläuterungen, wie sie oben für die Aus- iüh rungs form gemäss Fig. 7 gemacht wurden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί'ϊ) Schieberegister mit Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren, insbesondere aus zwei Feldeffekt-Transistoren, denen Verschiebeimpulse teilweise zeitlich überlappt zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Steuerelektroden (Gl) und den Quellenelektroden (Sl) zweier in Serie geschalteter Feldeffekt-Transistoren (Tl und T2) ein Kondensator (z.B. Cl) geschaltet ist, daß an die Steuerelektrode (G2) des zweiten Transistors (T2) eine Taktimpulsquelle ^ (φΐ) angeschlossen ist, und daß an die Quellenelektrode

(Gl) des ersten Feldeffekt-Transistors (Tl) eine weitere Impulsquelle (Pl) angeschlossen ist, während an der Steuerelektrode (Gl) des ersten Transistors (Tl) der Dateneingang (10) liegt.
2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand des Kondensators (Cl) in Abhängigkeit vom am Dateneingang (10) stehenden Daten den ersten Transistor (Tl) steuert, daß die Taktimpulsqualle (φΐ) den zwei-

* ten Feldeffekt-Transistor (T2) schaltet, und daß die Impulsquelle (Pl) den zweiten Transistor (T2) über den ersten Feldeffekt-Transistor (Tl) zum Datenausgang durchschaltet.
3. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Feldeffekt-Transistor (Tl) ein Feldeffekt-Transistor als Diode parallelgeschaltet ist, dessen Quellenelektrode (S3) mit seiner Steuerelektrode (G3) verbunden

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ist. .
4. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode (G2) des zweiten Feldeffekt-Transistors (T2) und die Verbindung von dessen Quellenelektrode (S2) mit der Senkenelektrode (Dl) des ersten Feldeffekt-Transistors (Tl) ein Kondensator (CO) geschaltet ist.
5. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den Kondensator (Cl) des ersten Feldeffekt-Transistors (Tl) durch kapazitive Kopplung auf dessen Steuerelektrode (Gl) dieser durch einen Impuls von der genannten Impulsquelle (Pl) eingeschaltet wird, unabhängig von am Dateneingang (10) anliegenden Daten.
6. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein über den ersten Feldeffekt-Transistor (Tl) gelieferter Impuls in den Kondensator (CO), der zwischen der Steuerelektrode (G2) und der Quellenelektrode (S2) des zweiten Feldeffekt-Transistors (T2) liegt, vorübergehend gespeichert wird, bis ein Taktimpuls von der Impulsquelle (φΐ) den zweiten Feldeffekt-Transistor (T2) schaltet.
7. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zeitlich überlappenden Impulse von den Impulsquellen (Pl und φΐ) gleichzeitig beginnen, wobei die Länge des Taktimpulses größer als die des Ladeimpulses'ist.

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