DE2106579C3 - Halbleiterspeicher - Google Patents

Description

2. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Spalte (24) gehörenden Auswahltransistoren (22) in einem gemein- ²S samen Substrat (32, 42) aufgebaut sind, das von den Substraten der Auswahltransistoren der anderen Spalte und der sonstigen Spaltenelemente des Halbleiterspeichers elektrisch isoliert ist.

3. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Zeile (23) gehörenden Auswahltransistoren (22) in einem gemeinsamen Substrat (32, 42) aufgebaut sind, das von den Substraten der Auswahltransistoren der anderen Zeile und der sonstigen Zeilenelemente des Halbleiterspeichers elektrisch isoliert ist.

4. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahltransistoren (22) in Dünnschichttechnik ausgeführt sind. -»ο

5. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Substrat (32) der Auswahltransistoren (22) einer Spalte (bzw. Zeile) streifenförmig ausgebildet ist und sich auf einem elektrisch isolierenden Trägerkörper (31) befindet.

6. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auswahltransistoren (22) in dem Halbleiterkörper des Speichers in elektrisch isolierenden Wannen (42) befinden (Fi g. 4).

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Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Es ist bekannt, Halbleiterspeicher so zu organisieren, daß ein einzelnes Speicherelement nur dann angesteuert ist, wenn es über zwei oder mehr Ansteuerleitungen, in denen Auswahltransistoren eingeschaltet sind, koinzidente Signale empfängt. Hierfür ist eine mit Zweifachkoinzidenz arbeitende Schaltung bekannt, die in F i g. 1 wiedergegeben ist. Mit 1 und 2 sind die Auswahltransistoren für jede der beiden Ansteuerleitungen und 4 bezeichnet. Die Ansteuerleitungen 3 und 4 verlaufen, nach Spalten und Zeilen organisiert, in dem integrierten Halbleiterspeicher, der aus einer Vielzahl von Speicherelementen mit der in der F i g. 1 angegebenen Schaltung nach Art einer bistabilen Kippstufe mit Schalt- und Lasttransistoren besteht Nur bei demjenigen Speicherelement, bei dem sowohl der Auswahltransistor 1 als auch der Auswahltransistor 2 durch koinzidente Signale in Leitungen 3 und 4 geschaltet werden, wird eine Verbindung dieses Speicherelements mit dem Anschluß 5 der Informationsleitung bzw. Digitleitung hergestellt. Diese Verbindung ermöglicht das Einschreiben oder Auslesen eines Speichersignals in bzw aus diesem angesteuerten Speicherelement.

Aus »IBM techn. Disci. Bull.«, Bd. 12, Nr. 11 (1970), S. 1748 ist eine Ansteuerschaltung für ein Halbleiterspeicherelement bekannt das über einen Feldeffekttransistor mit zwei Torelektroden von einer Wortleitung und einer Bitleitung ansteuerbar ist. Wie diese Leitungen im FaiJe eines nach Spalten und Zeilen organisierten Speichers bei einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel geführt sein sollen, ist dort jedoch nicht erörtert

Eine wesentliche Schwierigkeit ergibt sich beim Aufbau eines nach Zeilen und Spalten organisierten Halbleiterspeichers mit Speicherelementen und mit solchen Ans'.eucrungen, wie sie in F i g. 1 angegeben sind. Hs sind nämlich besonders schwierig auszuführende technologische Maßnahmen zu treffen, um die zwangläufig erforderlichen Überkreuzungen dec in Zeilen und Spalten angeordneten Ansteuerleitungen 3 und 4 zu realisieren. Auf einem derartigen Überkreuzungspunkt ist mit der Bezeichnung 8 hingewiesen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Schaltung und Aufbau zur Ansteuerung von Speicherelementen eines wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Halbleiterspeichers zu finden, bei dem die Herstellung der Überkreuzungen der spalten- und zeilenweise organisierten Ansteuerleitungen keine technologischen Schwierigkeiten macht und praktisch beiläufig bei der Herstellung des integrierten Speichers ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Halbleiterspeicher gelöst, der erfindungsgemäC gekennzeichnet ist. wie dies im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Es ist an sich bekannt, Auswahltransistoren und Ansteuerleitungen für jeweils beide Zweige der bistabilen Kippstufe vorzusehen, und zwar um eine sichere Ansteuerung zu erreichen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind für jeweils beide Zweige oder Hälften der Kippstufe dei einzelnen Speicherelemente je ein erfindungsgemäß geschalteter und aufgebauter Auswahltransistor vorgesehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung zu Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor.

F i g. 2 zeigt das Schaltbild eines Speicherelements mit den Schalttransistoren 20 und den Lasttransistoren 21, sowie mit dem erfindungsgemäß angeschalteten Auswahltransistor 22. Der zweite Zweig des Speicherelements, der gleich dem ersten Zweig ist, ist in der F i g. 2 gestrichelt ausgeführt.

Der Auswahltransistor 22 übernimmt in der Schaltung nach Fi g. 2 die Funktionen der beiden Auswahltransistoren 1 und 2 des bekannten Speicherelements nach Fig. 1. Mit 23 und 24 sind die Auswahlleitungen und mit 25 der Anschluß an die Informationsleitung be-

zeichnet. Die Auswahlleitung 23 ist mit der Torelektrode und die Auswahlleitung 24 erfindungsgemäß mit dem Substrat des Transistors 22 verbunden. Die Verbindungen der Leitungen 23 und 24 mit dem Transistor können auch vertauscht sein. Die ^Schlüsse 26 und 27 dienen der Zuführung der Versorgungsspannung für das Speicherelement, wobei im Regelfall der Anschluß 26 durch das gemeinsame Substrat alier Spt icherelemente des integrierten Halbleiterspeichers gebildet wird. Au; die Überkreuzung ist mit der Bezeichnung 28 hingewiesen.

Ein Aufbau eines Auswahltransistors nach der Erfindung wird durch die F i g. 3 näher erläutert. Mit 31 ist ein vorzugsweise elektrisch isolierender Trägerkörper bezeichnet. Auf diesem Trägerkörper befindet sich das '5 eigentliche Halbleitersubstrat 32 des erfindungsgemäß angeschalteten Auswahltransistors. Dieses Substrat ist entweder p- oder η-leitend und enthäl* die entgegenge setzt dotierten Bereiche 33 und 34 die das Senken- und das Quellengebiet des Feldeffekt-Auswahltransistors bilden. Mit 133 und 134 sind Elektroden auf dein Senken- und dem Quellengebiet bezeichnet. Das Substrat ist mit einer Isolierschicht 35 flächenmaßig wenigstens soweit bedeckt, daß eine über die Gebiete 33 und 34 und über das Substrat zwischen diesen Gebieten sich erstreckende Fläche bedeckt ist. Auf dieser Isolier· schicht 35 befindet sieh eine elektrisch gut leitende, weitere Schicht, Belegung 36 die im Bereich zwischen den Senken- und Quellengebieten 33 und 34 als Tor elektrode 37 ausgebildet ist. Wie dies für FeIc .'fekt- ^⁰ Transistoren bekannt ist. ist die Isolierschicht zwischen dem Substrat 32 und dem als Torelektrode 37 w irksa men Teil der Belegung 36 für die Torelektrode entsprechend dünn ausgeführt. Für die sich über die eigentliche Torelektrode hinaus erstreckenden Teile 38 und 39 der Belegung 3b ist eine gegenüber der Dicke der Isolierschicht der Torelektrode dickere Isolationsschicht, so genannte Dickoxyd, vorgesehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Belegung 36 als Ansteuerleitung zeilen- bzw. spaltenweise durch den Speicher hindurchgeführt. Alle Auswahltransistoren der Speicherelemente einer Zeile bzw. einer Spalte des Speichers sind auf diese Weise durch die Belegung 36 miteinander verbunden. Die jeweils zweite Ansteuerleitung der Auswahltransistoren der Speicherelemente einer Spalte bzw. einer Zeile des Speichers sind durch das Substrat 32 elektrisch miteinander verbunden. Dieses Substrat wird nämlich etwa in der Art eines Streifens im wesentlichen orthogonal zur streifenförmigen Belegung 36 auf dem Träger in einer Spalte bzw. einer Zeile des Speichers durchlaufend ausgeführt. Die in dem ganzen Speicher durchlaufende Informalionsleitung wird in an sich im Prinzip bekannter Weise ausgeführt, z. B. in oder auf dem Träger 31, und an die Elektrode (134) des Quellengebietes (34) angeschlossen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist in der im Prinzip an sich bekannten Dünnschichttechnik aufgebaut, bei dem das Substrat eines einzelnen Transistors gegenüber bestimmten anderen Transistoren elektrisch isoliert ist. Insbesondere wird dies dadurch erreicht. daß auf einem vorzugsweise nichtleitenden Träger einzelne voneinander isolierte Inseln des Substrats hergestellt werden. In diese Inseln sind dann die einzelnen, oder wie bei der Weiterbildung der Erfindung eine Reihe von Transistoren eingebaut. Im Falle eines elektrisch leitfähigen Trägers werden die .Substratinseln durch eine vorzugsweise aufgewachsene sich zwischen dem Träger und dem Substrat befindenden Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt.

Die erfindungsgemäße Speicheranordnung kann auch in der sogenannten Massivtechnik ausgeführt sein. Bei dieser Technik, die insbesondere von der Komplementiirkanaitechnik für Speicherelemente he; bekannt ist. befindet sich das Substrat 32 in einer sogenannte!'. Wanne in dem massiven Trägerkörper. Diese Wanne isoliert das darin befindliche Substrat gegenüber dem Massivkörper durch die Wirkung des /wischen Wanne und Massivkörper auftretenden, in Sperrichtung zu pulenden pn-übergang, i ι g. 4 zeigt mi Schnitt eine Frontansicht eines erfindungsgemäß geschalteter! Auswahltransistors in dieser hier beschriebenen Technik. In dem Massivträger 41 bclindet sieh die dem Trägermaterial gegenüber entgegengesetzt dotierte Wanne 42. 43 und 44 sind die der Wanne gegenüber w leder entgegengesetzt dotierten Senken- und Quellengebicte des Auswahltransistors. Die übrigen Ein/elhcucn dieser Ausführungsform nach F i g. 4 stimmen mit denen der Ausführungsform nach F i g. 3 überein.

Die Erfindung wendet den im andeien Zusammen hang an sich schon bekannten SubstraisteuereHekt an, der unter anderem z.B. schon von Crawford. »MOS-FET Circuit Design«, Mac-Graw Hill. New York, 1967. S. 40, beschrieben wurde. Man versteht darunter bei einen: Feldeffekt-Transistor die zusätzliche Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit des Kanals durch Anlegen eines zusätzlichen Potentials an das Substrat. In diesem Falle wirkt das durch eine Verarmungs/.one vom leitenden Kanal isolierte Substrat als eine /weite Torelektrode. Entsprechend des gewählten Potentials am Substrat tritt eine Verschiebung des F.insatzpunktes der Spannung der Torelektrode des Transistors auf.

Die neue Anwendung des Substratsteuereffekts er möglicht einen neuen vorteilhaften Aufbau eines integrierten Halbleiterspcichers mit wie oben beschriebenen, nach der Erfindung angeschalteten Auswahltransistoren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Halbleiterspeicher mit Speicherelementen, z. B.

in Form eines kreuzgekoppelten Flip-Flops, mit einer Organisation nach dem Koinzidenzprinzip, mit entsprechenden Ansteuerleitungen, wobei für zwei Ansteuerleitungen eines Speicherelements nur ein Feldeffektauswahltransistor mit oberhalb von dessen Substratkörper befindlichem Gate, an dem eine ersie Auswahlleitung angeschlossen ist, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für einen nach Zeilen und Spalten organisierten integrierten Speicher die jeweils zweite Ansteuerleitung (24) des jeweiligen Auswahltransistors (22) '5 eine im Substrat (32, 42) dieses Auswahltransistors vorliegende Leitungsbahn ist, und daß die erste Ansteuerleitung (23, 36) über die Gateelektrode (37) dieses Auswahltransistors verläuft, so daß sich beide Ansteuerleitungen am bzw. im jeweiligen Auswahltransistor in verschiedenen Ebenen kreuzen (F i g. 3,