DE2153284B2 - Schaltungsanordnung zur Einstellung gewählter Feldeffektbauelemente einer Speichermatrix ohne Störung der nicht gewählten Elemente - Google Patents

Description

E erste oder an die zweite Spannung schaltet, und 60 Volt sind.

1 daß die Schalteranordnungen zum Einstellen aus- 35 Integrierte Schaltungen, wie sie normalerweise für

1 gewählter Elemente (z. B. T_n) auf den einen der Treiberschaltungen zur Verfugung stehen, sind für

1 Schwellenzustände selektiv jede Bitleitung, das solche hohen Durchbruchsspannungen nicht einge-

I Substrat und die Wortleitungen der nicht gewählten richtet. Ihre Durchbruchsspannungen liegen im Bereich

I Elemente an die erste Spannung und gleichzeitig von 15 bis 20 Volt, d. h. sie betragen weniger als die

I die Wortleitungen der gewählten Elemente an die 30 Hälfte der Durchbruchsspannung, die bei Betrieb einer

i zweite Spannung schalten, während sie zui, Fin- Speichermatrix in der obengenannten herkömmlichen

-j· stellen ausgewählter Elemente auf den anderen Weise erforderlich ist. Die Herstellung von integrierten

; Schwellenzustand die beiden Bitleitungen der Schaltungen mit höheren Durchbruchsspannungen ist

ί gewählten Elemente und das Substrat an die zweite nur auf Kosten anderer wünschenswerter Eigenschal·

I Spannung und die Worlleitungen der gewählten 35 ten der Bauelemente möglich. Um beispielsweise die

I Elemente und die beiden Bitleitungen der nicht Abfluß-Gitterdurchbruchsspannung eines MOS-Trei-

^! gewählten Elemente an die erste Spannung schalten. bertransistors zu erhöhen, muß man seine Isolator-

I 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- dicke (Dicke der gitterisolierenden Oxydschicht) ver-

I durch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnun- großem. Ebenso muß man. um die Abfluß-Quellen-

I gen aus Isolierschicht-Feldeffekttransistoren des 40 durchbruchsspannung zu erhölic... den Abstand /wi-

; gleichen Leistungstyps wie die Feldeffektbauele- sehen Quelle und Abfluß des Transistors vergrößern.

j mente der Matrix bestehen. Damit der Transistor den gleichen Strom liefen wie

I, 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- «:uvor, n.uß er entsprechend größer ausgebildet sein,

j durch gekennzeichnet, daß die Feldeffektbauele- so daß er mehr Platz auf dem integrierten Schaltungs-

i mentc der Matrix MNOS-Transistoren sind. 45 plättchen beansprucht und sich infolgedessen die

> Packungsdichte verringert. Andererseits kann man die

I E>urchbruchsspannung von Treibertransistoren auch

ΐ durch Anwendung bestimmter Verfahrensschritte bei

L Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der Herstellung erhöhen, wodurch sich jedoch das

I zur Einstellung gewählter Feldeffektbauelemente einer 5° Verfahren aufwendiger gestaltet und außerdem auch

Ϊ Speichermatrix ohne Störung der nicht gewählten mehr Platz benötigt wird. Es ist deshalb, damit die

1 Elemente, wobei jedes Element auf einem als Anschluß Kosten und/oder die Schwierigkeiten des Herstellungs-

\ dienenden Halbleitersubstrat gebildet ist und wenig- Verfahrens möglichst gering gehalten werden, äußerst

s stens zwei Schwellenzustände annehmen kann, und wichtig, daß die Spannungswerte und die Impulse,

I wobei in jeder Zeile der Matrix zwei Bitleitungen, 55 die die Treiberschaltung empfängt und liefert (um die

]'. zwischen die die einzelnen Elemente der Zeile jeweils MNOS-Transistoren zu schalten), verhältnismäßig

■ mit ihren Kanälen geschpltet sind, und in jeder Spalte niedrig gehalten werden.

der Matrix eine einzelne Wortleitung, an die die ein- Bei einigen bekannten Speicherausführungen arbei-

¹ zelnen Elemente der Spalte jeweils mit ihrer Steuer- tet man mit Halbwählbetrieb, um MNOS-Matrizen

elektrode angeschlossen sind, vorgesehen sind und mit 6° mit niedrigen Spannungswerten zu betreiben (vgl.

'^y jeder Wort- und Bitleihing je eine Schalteranordnung zum Beispiel »GOMAC Proceedings of 1968«, Aufsatz

zum wahlweisen Beaufschlagen der betreffenden Lei- »An Electricelly altefable Nonvolatile Semiconductor

1 tungen mit einer von zwei Spannungen, deren Diffe- Memory«. Beim Halbwählbetrieb kann der Schwellen-

renz größer als ein gegebener Bezugswert ist, gekoppelt wert eines gewählten Transistors z. B. in der Weise

ist. 65 gesetzt oder eingestellt werden, daß seine Steuerelek-

1 Feldeffekttransistoren wie die sogenannten MNOS- trode mit einem ersten Impuls (z. B. +15 Volt) und

Transistoren (MNOS = Metall-Nitrid-Oxid-Silicium), sein Substrat sowie seine Quellen- und/oder Abfluß-

' die zwei stabile Schwelleniusiüade annehmen können, elektrode mit einem Impuls entgegengesetzter Polarität

(ζ. B. —15 Volt) beaufschlagt werden. Dies hat jedoch lator (Gitterisolator) aus einer Doppelschicht aus den Nachteil, daß die nicht gewählten Transistoren Siliciumnitrid und Siliciumdioxyd besteht. Dieser, gestört (d. h. an ihren Gitterisolatoren mit einem Im- gewöhnlich als MNOS-Transistor (MNOS = Metallpuls von 15 Volt beaufschlagt) werden, so daß die Nitrid-Oxyd-Silixium) be7eichnet, kann nach den für Speichermatrix bestenfalls ai\ der Grenze ihrer 5 die Herstellung von MOS-Transistoren (MOS = Betriebsfähigkeit arbeitet. Metall-Oxyd-Halbleiter) üblichen Verfahren hergestellt Es ist allgemein bekannt, daß ein MNOS-Tran- werden, außer, daß man unmittelbar vor der Metallisistor bei Anlegen eines elektrischen Feldes gegebener sierung die gitterisolierende Oxidschicht sehr dünn Polarität an seinen Isolator in den einen stabilen Zu- macht und zwischen dem Siliciumdioxyd und dem staijd and bei Anlegen eines elektrischen Feldes der io Gitter des Transistors eine Nitridschicht anbringt, entgegengesetzten Polarität an seinen Isolator in einen Derauf diese Weise erhaltene Transistor kann entweder anderen stabilen Zustand gesetzt wird. Jedoch ist der vom p-Typ oder vom η-Typ sein und hat zwei die Betrieb von untereinander verschalteten Transistoren, Enden eines stromleitenden Kanals bildende Hauptwie z. B. bei einer Matrix, mit ganz erheblichen Schwie- elektroden sowie eine Gitterelektrode (Steuerelektrode) rigkeiten verbunden. Bei einer Matrix mit Halbleiter- »5 zum Steuern der Stromleitung im Kanal. Der Transubstrat ist das Substrat sämtlichen Transistoren ge- sistor hat die gleichen allgemeinen Eigenschaften wie meinsam, so daß bei Impulsbeaufschlagung des Sub- ein üblicher MOS-Transistor, außer daß die zusätzliche strats sämtliche Transistoren beeinflußt werden. Ferner isolierende Nitridschicht über der dünnen Oxydschicht ist bei einer Matrix das Gitter (die Steuerlektrode) eine Ladungsspeicherung an oder in der Nähe der tines gewählten Transistors dem Gitter einiger der 20 Grenzfläche zwischen den beiden Isolatoren ermögeicht gewählten Transistoren gemeinsam und sind licht, so daß der Transistor die Charakteristik nach Quelle und Abfluß gewählter Transistoren den Quellen Fig. 1 aufweist.

»nd Abflüssen einiger der nichtgewählten Transistoren Fig. 1 ist eine idealisierte Darstellung der Hysteresisgemeinsam. Durch Anlegen der für das Setzen eines charakteristik der Schwellenspannung (Vt) als Funkgewählten Transistors erforderlichen Spannungen ²5 tion der angelegten Gitter-Substratspannung [Vcss) tvird jeder andere Transistor der Matrix beeinflußt. eines typischen Transistors der oben genannten An. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Die Schwellenspannung ( Vt) ist definiert als diejenige ; Speichermatrix anzugeben, in der ein gewähltes Halb- Gitterspannung, bei welcher ein Stromfluß im Kanal leiterbauelement auf einen von zwei stabilen Zuständen des Transistors einsetzen kann. Der Punkt Vtl beeingestellt werden kann, ohne daß dabei irgendein 3° zeichnet den unteren oder niedrigen Wert von Vt, und } ftnderes Element der Matrix gestört wird. der Punkt Vth bezeichnet den oberen oder hohen J Die Erfindung löst diese Aufgabe durch dio im Wert von Vt- Beispielsweise können Vtl den Wert : kennzeichneten Teil des Patentanspruchs 1 näher —2 Volt und Vth den Wert —6 Volt haben. Die ^; angegebene Schaltungsanordnung. Bezugsspannungen Vref und Vref zeigen diejenigen Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung 35 Gitter-Quellenspannungen an. bei denen der Tranwird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen sistor seinen Zustand ändert. Der Wert von Vhef erläutert. Es zeigt: und Vref hängt von dem jeweils verwendeten Bau-Fig. 1 ein Diagramm, das die Schwellenspannung element ab; im vorliegenden Fall sei vorausgesetzt, (Vt) in Abhängigkeit von der anliegenden Gitter- daß dieser Wert zwischen —15 Volt und +15 Volt Substratspannung für die in der Speichermatrix ver- 4° beträgt.

wendeten Feldeffektbauelemente wiedergibt und die Ein Wert von Voss (bei gegebener Impulsdauer),

bistabilen Eigenschaften dieser Feldeffektbauelemente der kleiner ist als Vref oder Vref, beeinflußt die

Veranschaulicht; Schwelleneinstellung des Transistors nach Fig. 1

Fig. 2 ein Schaltschema einer Speichermatrix mit nicht. Wenn dagegen Vt anfänglich gleich Vtl und

(einer Treiberschaltung gemäß der Erfindung; 45 V_nss größer und negativer als VrEf ist, wandert die

Fig. 3 tine Reihe von Signalverläufen, die in der Schwellenspannung entlang der Hysteresiskurve nach

Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auftreten; oben, wie in Fig. 1 gezeigt, und nimmt den Wert von

Fig. 4a, 4b, 4c, 4e und 4f scnematische Darstellun- Vth an. Wenn l-'uss dann später auf O Volt erniedrigt

jgen eines typischen Speicherelements der Matrix nach wird, bleibt Vt auf Vth eingestellt. Wenn die Schwel-

; 'Fig. 2 unter verschiedenen Vorspannbedingungen, und 5° lenspannung anfänglich Vth ist und Vgss größer und

Fig. 5 ein Schaltschema einer Speichermatrix gemäß positiver als VhSf gemacht wird, wandert die

] (der Erfindung mit Treiberschaltung, wobei die EIe- Schwellenspannung entlang der Hysteresiskurve nach

• ,mente jedes Wortes auf einem getrennten Substrat unten, und Vt nimmt den Wert von Vtl an. Wenn

(gebildet sind. V_Gss dann später auf O Volt erniedrigt wird, bleibt

¹ Die für die erfindungsgemäße Speichermatrix in 55 Vt und Vtl eingestellt.

Frage kommenden Feldeffekt-Bauelemente haben eine Die hier betrachteten MNOS-Transistoren sind

-; Veränderliche Schwellenspannung, die dadurch auf Anologelemente, die auf mehrere verschiedene Schwel-

\ leinen von zwei vielen möglichen Werten gesetzt oder lenzustände eingestellt werden können (wobei die

- ^Jeingestellt werden kann, daß man zwischen Gitter und Charakteristik nach Fig. 1 für einen Transistor vom

Substrat eine Spannung, die eine gegebene Amplitude ^6o p-Typ gilt). Beispielsweise kann durch Anlegen einer

f übersteigt, legt, und die die Schwellenspannung (V-r), Spannung Voss (Va), die größer ist als Vre~f, der

auf die sie eingestellt sind, über eine erhebliche Zeit- p-leitende Transistor auf einen Schwellenzustand VW

datier beibehalten. Zu dieser Klasse von Halbleiter- eingestellt werden, wie in Fig. 1 gezeigt. Statt dessen

bauelementen gehören- bistabile Feldeffekttransistoren kann durch Anlegen einer Spannung Vass (Fc₂), die

mit einer MIS-Struktur (MIS = Metall-Isolator- 65 negativer ist als Vref, der p-leitende Transistor auf

Halbleiter), in der Ladung gespeichert werden kann. einen Zustand Vth' eingestellt werden, wie in Fig. 1

Ein spezielles, jedoch nicht einschränkendes Beispiel gezeigt. In der Praxis sind jedoch in den meisten Fällen

derartiger Transistoren ist ein Transistor, dessen Iso- die zwischen Gitter, Substrat und den Hauptelcktroden

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der Transistoren liegenden Spannungen auf bestimmte fWerte (±V) beschränkt, so daß die Transistoren eweils immer nur einen von zwei der vielen verfügbaren Schwellenzustände annehmen. Bei den· Transistoreivvom η-Typ wird durch Anlegen einer Spannung Vast,, die negativer ist als Viuse (in Richtung der Unterdrückung der Stromleitung), der Transistor auf einen niedrigen Schwellenspannungszustand eingestellt, während bei Anlegen einer Spannung Voss, die positiver ist als V'fijsr (in Richtung einer Erhöhung der Stromleitung), der Transistor auf einen hohen Schwellenspannungszustand eingestellt wird.

Fig. 2 zeigt eine Speichermatrix 40, deren Wortleitung (W₁. W„), Bitleitungen (U₁₁. B₁₂. B₂₁. B₂₂) und Substrat 51 wahlweise an entweder einen ersicn Schaltungspunkt mit Null- oder Massepotential oder an einen zweiten Schaltungspunkt mit einem Potential von —V Volt anschaltbar sind. Die Selektion erfolgt mit Hilfe von Zweiweg-Schaltern (m beiden Richtungen stromleitenden Schaltern), dargestellt als gitterisolierte Feldeffekttransistoren vom p-Typ, die als Übertragungsglieder arbeiten.

Die Speichermatrix 40 kann M Wörter aus je / Bits enthalten, wobei M und j ganze Zahlen größer als I sind und M und j gleich oder verschieden sein können. In I ig. 2 ibt doi Linlauiheit halber M j 2. Jede Bitstelle besteht aus einem einzigen bislabilen TransKtor Tm]. wobei W die Wortstelle (Spalte) und / die Bitstelle (Zeiie) bezeichnen. Die Transistoren einer Spalte (Wort) sind jeweils mit ihren Gittern gemeinsam an eine Wortleitung angeschlossen. Die Transistoren einer Zeile (mit sämtlich dem gleichen Bestellen wert) sind jeweils mit ihren Quellen an eine et->te Bitleilung Bj₁ und mit ih'"n Abiiü'isen an eine zweite Bitleitung B_n abgeschlossen, wobei j sich wicaeniui auf den Bitstellenwert der Zeile bezieht.

Zu jeder Bitleitung gehören zwei Transistoren Sf₁₁₁, und 5'/β/ι. wobei j den Stellenwert der Zeile angibt. /; angibt, ob es sich um die erste (1) oder die zweite (2) Bitle/iung der Zeile handelt, α sich auf den Transistor bezieht, der mit '-einer·' Kanal zwischen die Bitleitung und Nullpotential geschaltet ist, und b sich auf denjenigen Transistor bezieht, der mit seinem Kanal zwischen dip Bitleitung und V-Potential geschaltet ist.

Während des Lösch- und .Schreibzyklus sind die Bitleitungen auf das gleiche Potential geschaltet. Dies stellt sicher, daß im wesentlichen keine Potentialdifferenz zwischen den beiden Bitleitungen einer Zeile besteht und somit im wesentlichen kein Stromfluß zwischen ihnen herrscht. Die Schalter arbeiten während des Schreibzyklus in Kaskade, sind jedoch unabhängig gesteuert, und die Spannung der Bitleitungen ist unabhängig von der Impedanz oder vom Impedanzverhältnis der Schalver. Das Ein- und Ausschalten der Bitleitungs-Transistorschalter wird durch einen Binärziffernwähler 41 gesteuert, dessen Ausgangsleitungen an die Gitter der Schaltertransistoren angeschlossen sind.

Jede Wortleitung (W₁, W₂) ist an zwei Transistoren Svma und Stcmb angeschlossen, wobei m die Stelle oder Ordnung der Wortleitung angibt und α sich auf denjenigen Transistor, der mit seinem Kanal zwischen die Wortleitung und Nullpotential geschaltet ist. und b sich auf denjenigen Transistor, der mit seinem Kanal zwischen die Wortleitung und — V Volt geschaltet ist. bezieht. Das Ein- und Ausschalten der Wortleitungsschalter wird durch einen Decodierer 43 gesteuert.

dessen Ausgänge an die Gitter der Wortleitungsschalter angeschlossen sind^

Der Decodierer 43 und der Wähler 4} erzeugen an ihren Ausgängen unterschiedliche Impulsgruppiefungen entsprechend Signalen, die ihren Eingängen 42 bzw. 44 von einem Steuerwerk; {nicht gezeigt), beispielsweise einer elektronisclve-fi Rechenanlage oder Datenverarbeitungsanlage zugeleitet v/erden. Derartige Decodierer sind allgemein bekannt und brauchen

ίο daher nicht jiäher erläutert zu werclen.

Das sämtliche Transistoren der Matrix gemeinsame Substrat 51 ist an den Verbindungspunkl der Kanäle der Transistoren .S.,_ie und S_sii, angeschlossen. Das andere Kanalende des Transistors 5»,./ liegt an Masse (0 Volt), und das andere Kanalendc des Transistors S_nu liegt an V Volt. Somit kann, je nachdem, welcher dieser Transistoren eingeschaltet wird, das Substrat e 'weder an Mas>>c oder an I Volt gelegt werden. Diese Transistoren werden von Signalquelicn

so 45, 46 gesteuert, die entweder /um Decodierer 43 oder zum Wähler 41 gehören können. Die Schalter Sa_1n und Ss₁I₁ sind von großer Wichtigkeit, da sie eine Inipulsbeaufschlagung des Substrats ermöglichen, «ie noch erläutert werden wird.

Die Transistorpaare für die vcrsch edencn Bitlcituugen. Wortleitungen und das Substrat erfüllen jeweils die Funktion eines einpoligen Uivschalturs. Selbstverständlich kann man an Stelle der Tr:<nsist< >rnaare auch irgendeine beliebige andere Schalt ungsanonl-

nung, die eine äquivalente Funktion erfüllt, ve.wei Jen.

Da die Arbeitsweise sämtlicher Spalten identisch

ist. wird hier willkürlich nur die Spalte 1 an Manii der

Signalverlaufsdiagramme nach Fig. 3 im ein/elikn

erläutert.

Als erstes werden im Zeitintervall /, bis I₂ wahrem, des Löschzyklus die Speicherelemente der Sp.i κ- '■ sämtlich in den Zustand V_Tt gesetzt. Wie in I \ c gezeigt, wird die erste Wortleitung W₁ mit Nullpme··· iial beaufschlagt, indem der Transistor .V„_ia eüuv

schaltet wird, während sämtliche Bitleitungen l< Bj₂ sowie das Substrat und die ungewählten W>' ' leitungen (M₂) n.it V Volt beaufschlagt «i.-r.ic^ indem die entsprechenden Schaltertransistorcn i"i: dem Index »b« erregt werden. In Fig. 4a sind ιΐκ »^!· -¹

einzelnen Transistoren (7"n. T₁₂) der Spalte 1 ;v führten Spannungen gezeigt, bnd zwar liegt an »i Gittern Nullspannung, während Abfluß, Queile u"^; Substrat der Transistoren mit V Volt beaufschln·: sind. Da die Transistoren p-leitend sind, bewirkt ■' · gegenüber dem Substrat positive elektrische Feld . >■■

Gitter, daß die Transistoren der Spalte 1 auf <> π

niedrigen Schwellenspannungszustand (Vti.) nadi

Fig. 1 geschaltet werden.

Die Transistoren der nichtgewählten Spalten (7_2!.

T₂₂) sind an ihren sämtlichen Elektroden mit — V Volt beaufschlagt, wie in Fig. 4b gezeigt. Dies stellt sicher, daß die Transistoren der nichtgewählten Spalten der Matrix ungestört- sind, da alle ihre Elektroden die gleiche Spannung führen. Wenn somit das Substrat und die nichtgewählten Wortleitungen mit einem Impuls oder einer negativen Spannung beaufschlagt werden, während die gewählten Wortleitungen an Masse oder Nullpotential gelegt werden, so werden dadurch die Speicheriemen te der gewählten Wort-

leitungen in den Zustand V'tl gesetzt.

Es sei jetzt angenommen, daß, wie im Zeitintervall Λ, bis /., des Schreibzyklus nach Figur angedeutet, das Speicherelement oder der Transistor T_n gesetzt oder

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eingestellt werden soll, so daß seine Schwellenspännung gang sowie am Abfluß-Substratübergang eine Polen- S ,,auf den hohen Zustand (Vth) geschaltet wird (Ein- tialdifferenz von —K Volt. PieseJPotontiäldifferenz M ■^schreiben »O«). Der Transistor Tj₁ muß geschaltet ruft ein elektrisches Feld hervor, dessen Wirkung in If werden, während der Transistor 7\₂ im Zustand Vtl der Praxis auf den,,Übergang zwischen den; Quelle Jj gehalten wird (Einschreiben »I«) und die übrigen 5 und Abfluß bildenden p-Gebieten und .dem S.ubstrat j| Speicherelemente der Matrix ungestört Oder unbeein- begrenzt ist. Das Potential des Leitungskanälszwischen S flußt bleiben. Das Schälten des Transistors T_n auf Quelle und Abfluß bleibt nahe Nuljspannung, und!der g Vth erfolgt dadurch, daß das Substrat (über S_na) und Transistor bleibt unbeeinflußt. il die Bitleitungen B_n und B₁₂ mit Nullspannung und die Durch Impulsbeaufse'nlagung des Substrats mit M Wortleitung W₁ (über S₁^b) mit — K Volt beaufschlagt iö — K Volt während des Lösclizyklus und durch Ver- jj werden. (Diese dem Transistor T_n zugeleiteten Span- Wendung des Substrat«, als Steuerelektrode wird es ψ ■ ungen sind in Fig. 4c gezeigt.) Der negative Impuls also möglich, mit einer einzigen unipolaren Spannungs | mit der Amplitude — K beaufschlagt das Gitter gegen- quelle die Speicherelemente der Matrix zu setzen oder I" iber dem Substrat mit einer Vorspannung, die größer einzustellen. I ist als der gegebene Bezugswert (Vrsf) und eine solche ¹S Ferner beträgt die maximde Signalspannung, die | Polarität hat, daß sie die Stromleitung des Transistors an irgendeiner der Wortleitungen auttritt, — V Volt |. T₁, erhöht. Um den Transistor T_n auf K₇₇/ zu schalten, (z. B. 30 Volt) oder Massepotential (7. B. 0 Volt), | müssen die umgekehrten Spannungen angelegt werden so daß die maximale Spannungsdifferenz an der Trei- § *ie für das Schalten auf Kr/. Bei dem in Fig. 4c ver- berschaltung K Volt ist, was in der Größenordnung p ■nschaulichten Vorspannungszustand besteht ein ein- 20 von 30 Volt betragen kann. Eis braucht daher die |1 heitliches elektrisches Feld zwischen Gitter und Sub- Abfluß-Quellenspannung oder die Quellen-Gitter- | «trat über die länge des stromführenden Kanals spannung oder die Abfluß-Gitterspannung der T ranzwischen Abfluß und Quelle des 1 ransistors. Da sistoren der Treiberschaltung K Volt nicht zu über-Quelle und Abfluß die gleiche Spannung führen, fließt steigen, während bei den bekannten Schaltungsau* kein stationärer Abfluß-Quellenstrom. ²5 führungen 2·Κ Volt erforderlich sind. Is müssen

Beim Schalten des Transistors T₁₁ auf Vth bleiben somit die Treiberschaltungen eine maximale Span-

die übrigen Speicherelemente der Matrix ungestört. nungsdifferenz von 30 Volt verarbeiten, wahrend

Insbesondere werden weder die nichtgewählten Tran- bei den bekannten Schaltungsausführungen, die mil

«stören der selben Spalte noch die nichtgewählten bipolaren Impulsen arbeiten, die Treibern haltung

Transistoren der selben Zeile wie der gewählte Tran- 3o eine Spannungsdifferenz von 60 Volt verarbeiten

sistor (T_n) beeinflußt. muß

Der Transistor T₁₂, der zur gleichen Wortleitung Die in der Speichermatrix gespeicherte Information

gehört wie der Transistor 7",,. ist mit seinem Gitter kann, wie im Zeitintervall t_b bis t_e des Lesezyklus nach

an W₁ angeschlossen und führt somit eine Gitterspan- Fig. 3 angedeutet, zerstörungsfrei wortweise ausge-

nung von K Volt Um ein Umschalten des Tran- 35 lesen werden, indem die gewählte WoKieitung mit

sistors T₁₂ zu verhindern, werden die Bitleitungen einer Lesespannung (Vn), die größer ist als !,,. und

8.,j und 5₂₂ durch Einschalten der Transistoren S₂₁ 1, die Bitleitungen B_n mit 0 Volt und die Bitleitungen

und .T₂₂?, mit K Volt beaufschlagt. Der sich erge- B₁₂ mit typischerweise — 5 Volt beaufschlagt werden

bende-Worspannungszustand des Transistors ist in Bei dem oben erläuterten Beispiel, wo T₁₁ auf Tth

Fig. 4d gezeigt Auf den ersten Blick könnte es so 40 und Γ_!2 auf K₇-/. gesetzt sind und die Wortleitung

aussehen, als würde der Transistor 7"₁₂ ebenfalls in den W₁ mit V_n beaufschlagt ist. leitet der Transistor T₁₂,

Zustand Vth geschaltet, da zwischen seinem Gitter während der Transistor T₁₁ nichtleitend bleibt. ( Γ Volt) und dem Substrat (Nullspannung) eine Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die

Spannungsdifferenz von V Volt herrscht. Jedoch Speicherelemente des Wortes 1 (O₁₁, ρ_ΐ2) und die

zeigt sich" bei näherer Untersuchung, daß die Gitter- 45 Speicherelemente des Wortes 2 (Q₂₁, Q₂₂) auf einem

spannung -Keinen Leitungskanal zwischen Quelle getrennten isolierten Substrat (53, 54) angebracht. Der

und Abfluß induziert. Da Quelle und Abfluß beide Einfachheit halber sind die Spalten- und Zeilentran-

eme Spannung von KVoIt führen, ist das Potential sistorschalter nach Fig. 2 in Fig. 5 durch einpolige

des Leitungskanals - K Volt. Es herrscht daher eine Umschalter ersetzt. An jedes Substrat (53, 54) ist ein

nur sehr geringe oder gar keine Potentialdifferenz an 5° Schalter (S_S1, Sj₂) angeschlossen, durch den das ent-

den Isolierschichten, und der Transistor verbleibt in sprechende Substrat selektiv mit entweder - V Volt

seinem vorher eingestellten Zustand Vtl- Folglich oder Nullspannung beaufschlagt werden kann. Die

bleibt der Transistor T_n unbeeinflußt. Ebenso bleiben Wirkungsweise in den gewählten Wortleitungen der

die übrigen Speicherelemente der selben Spalte (mit Matrix ist die gleiche wie bei der Anordnung nach

der selben Wortleitung) wie T_n unbeeinflußt, da auch 55 Fig. 2, und die Impulsfolge ist die gleiche wie in

bei ihnen Quelle und Abfluß die gleiche Spannung Fig. 3, außer daß die nichtgewählten Wortieitungen

führen und somit kein Strom in ihnen fließt. auf Nullpotential bleiben. Die Verwendung getrennter

Der Transistor T₂₁, der zur gleichen Zeile gehört Substrate für jede .Wortleitung ergibt eine größere

wie der Transistor T_n, liegt mit Gitter, Substrat. Freiheit bei der Einstellung der Speicherlemente

Quelle und Abfluß an Nullspannung. Bei diesem, in 6₀ Beispielsweise wird bei dieser Anordnung die Selek-

Fig. 4f dargestellten Vorspannungszustand bleibt der tions- oder Wählschaltung stark vereinfacht da die

Transistor unbeeinflußt. Wortieitungen und die Substrate der nichtgewählten

Der Transistor T₂₂, der zur gleichen Zeile gehört Spalten auf 0 Volt verbleiben, während in den restate der Transistor T₁₂, liegt mit Gitter und Substrat liehen Teil der Matrix Information eingeschrieben «n Nullspannung und mit Quelle und Abfluß an 6₅ wird.

— KVoIt, wie in Fig. 4e gezeigt. In diesem Vorspan- Die MNOS-Speichermatrix nach Fig. 5 kann in

nungszustand ist die Gitter-Substratspannung (Vcss) einem gemeinsamen Siliciumkörper untergebracht

nahezu 0 Volt und herrscht am Quellen-Substratüber- werden, in welchem Falle die gegenseitige Isolation der

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t- oder Spaltensubstrate durch eindiffundierte Dhen bewirkt wird. Statt dessen kann man die pichermatrix nach Fig. 5 auch auf Silicium auf lirjem isolierenden Substrat wie Saphir anbringen, was fine dielektrische Isolation ergibt. Auch bei der Anordnung nach Fig. 5 können die Speicherelemente der Matrix mit Hilfe einer einzigen unipolaren Spannungs-

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quelle in ihre Zustände Vth oder Vtl geschaltet werden. Wie bei der Anordnung nach Fig. 2 beträgt die maximale Spannung, mit der die Wortleitungen oder die Bitleitungen beaufschlagt v/erden, — V Volt (z. B. ^30 Volt) oder 0 Volt, so daß die Treiberschaltungen eine maximale Spannungsbeanspruchung von nur V Volt (z. B. 30 Volt) verarbeiten müssen.

Hierzu 1 Blati Zeichnungen

Claims (1)

r\ 153 284 O lassen sich nach zahlreichen Verfahren in Form von Patentansprüche: integrierten Großspeichermatrizen, die klein sind, eine hohe Informationsdichte haben und verhältnismäßig

1. Schaltungsanordnung zur Einstellung gevvähl- billig sind, herstellen. Es ist wünschenswert, daß man

ter Feldeffektbauelemente einer Speidiermatrix 5 solche Speichermatrizen nut Treiberschaltungen an-

ohne Störung der nicht gewählten Elemente, wobei steuern kann, die selbst in die Speicherrnatnx inte-

jedes Element auf einem als Anschluß dienenden integriert sind oder leicht an die Speichermatrizen

?* Halbleitersubstrat gebildet ist und wenigstens zwei angeschlossen werden können.

-' Schwellenzustände annehmen kann, und wobei in Bei der Konstruktion derartiger Treiberschaltungen

jeder Zeile der Matrix zwei Bitleitungen, zwischen io muß unter anderem berücksichtigt werden, daß man

I die die einzelnen Elemente der Zeile jeweils mit den Isolator der MNOS-Transistoren mit einer hohen

ihren Kanälen geschaltet sind, und in jeder Spalte Spannung, typischerweise 30 Volt oder mehr, beauf-

der Matrix eine einzelne Wortleitung, an die die schlagen muß, um sie in ihre stabilen Zustände zu

einzelnen Elemente der Spalte jeweils mit ihrer setzen oder zu schalten. So arbeitet man bei bekannten

Steuerelektrode angeschlossen sind, vorgesehen 15 Schaltungsanordnungen (vgl. zum Beispiel USA.-

sind und mit jeder Wort- und Bitleitung je eine Patentschrift 3 508 211, insbes. Spalte 4, Zeilen 12 bis

Schalteranordnung zum wahhveisen Beaufschlagen 24) π-.ίί bipolaren Impulsen von typischerweise

t, der betreffenden Leitungen mit einer von zwei .: 30 Volt Amplitude, was eine Gesarntspannungs-

I Spannungen, deren Differenz größer als ein gege- ausschwingung um 60 Volt bedeutet. Diese Impulse

>; bener Bezugswert ist, gekoppelt ist. dadurch 20 werden von den Treiberschaltungen auf die Sieuer-

I g e k e η η ζ e i c h η e t, daß an das Substrat (Sl) elektroden der Transistoren der Matrix gegeben. Dk-

eine weitere Schalteranordnung (5«_ια. S_nh) ange- Treiberschaltungen müssen daher Durchbruchsspan-

f schlossen ist, die das Substrat wahlweise an die nungen haben, die beträchtlich höher ah ζ. Η