DE2501842A1 - ELECTRICAL ELEMENT FOR CHANGEABLE ROM MEMORY MATRICES - Google Patents

ELECTRICAL ELEMENT FOR CHANGEABLE ROM MEMORY MATRICES

Info

Publication number
DE2501842A1
DE2501842A1 DE19752501842 DE2501842A DE2501842A1 DE 2501842 A1 DE2501842 A1 DE 2501842A1 DE 19752501842 DE19752501842 DE 19752501842 DE 2501842 A DE2501842 A DE 2501842A DE 2501842 A1 DE2501842 A1 DE 2501842A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical element
element according
resistance
barrier layer
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19752501842
Other languages
German (de)
Inventor
Sebastian Vito Roc Mastrangelo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of DE2501842A1 publication Critical patent/DE2501842A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0009RRAM elements whose operation depends upon chemical change
    • G11C13/0014RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material
    • G11C13/0016RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material comprising polymers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/14Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
    • G11C17/16Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using electrically-fusible links
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Description

E.I. m PONT DE BEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St0A.EI m PONT DE BEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St 0 A.

Elektrisches Element für änderbare ROM-SpeichermatrizenElectrical element for changeable ROM memory arrays

Die Erfindung betrifft elektrische Elemente, die mit einer Matrix mit daran befestigten Kontaktleitern und geeigneten Schreib- und Leseorganen zu einem Mikroprogrammspeieher (ROM-Speicher) zum Aussieben der Eingangs- und Ausgangsinformation einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage kombiniert werden können. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf elektrische Elemente, bei denen sich der Widerstand der Sperrschicht auf elektrischem Wege so ändern lässt, dass einer Reihe von hintereinandergeschalteten Halbleitervorrichtungen Strom zugeführt wird.The invention relates to electrical elements with a matrix with attached contact conductors and suitable Writing and reading organs to a microprogram memory (ROM memory) for filtering out the input and output information an electronic data processing system can be combined. In particular, the invention relates to electrical elements that have the resistance of the Junction layer can be electrically changed so that a number of cascaded semiconductor devices Electricity is supplied.

Zu den neuen Entwicklungen in der Halbleiter-Speichertechnik gehören änderbare Kontakte, mit deren Hilfe in einer regelmässigen Matrix angeordnete Halbleitervorrichtungen sich in Serie nach einem geplanten Schema so mit Leitern verbinden lassen, dass einige Vorrichtungen in der Matrix aktiv sind und andere nicht. Ein solches System wird als Mikroprogrammspeicher oder ROM-Speicher (read-only memory) bezeichnet, weil esThe new developments in semiconductor memory technology include changeable contacts, with the help of which in a regular Semiconductor devices arranged in a matrix can be connected in series with conductors according to a planned scheme, that some devices in the matrix are active and others are not. Such a system is called a microprogram memory or ROM (read-only memory) because it is

609825/0835609825/0835

sich zum Aussieben der Eingangs- und. der Ausgangsinformation von elektronischen Datenverarbeitungsanlagen eignet. Das Verfahren, welches darin besteht, nur diejenigen Halbleitervorrichtungen in der Matrix selektiv zu verbinden, die aktiviert werden sollen, wird als Einschreiben in den ROM-Speicher bezeichnet. Im allgemeinen wird eine vollständige, regelmässige Matrix aus Halbleitervorrichtungen hergestellt, selbst wenn einige der Vorrichtungen nicht für die Herstellung des gewünschten Schemas verwendet werden, wobei sich eine verbindende Sperrschichtmasse zwischen einer jeden Halbleitervorrichtung und mindestens einem ihrer komplementären, heissbindungsfähigen Kontaktleiter befindet.. Einige Sperrschichten werden so aktiviert, dass Halbleitervorrichtungen in dem gewünschten Schema aktiv werden. Als Verbindungsglied zwischen dem Leiter und der Halbleitervorrichtung muss die Sperrschichtmasse hochgradig elektrisch leitend sein, damit die Ansammlung von zu viel Wärme durch Streuung der elektrischen Energie in der Sperrschicht, die die Packungsdichte der Halbleitervorrichtungen je Volumeneinheit beeinträchtigen würde, vermieden wird.to sift out the input and. the output information from electronic data processing systems. The method, which consists in selectively connecting only those semiconductor devices in the matrix which are to be activated, is called writing in the ROM memory. In general, a complete, regular matrix of semiconductor devices is fabricated, even if some of the devices are not used to fabricate the desired scheme, with an interconnecting barrier compound between each semiconductor device and at least one of its complementary, heat-bondable contact conductors activated so that semiconductor devices become active in the desired scheme. As a link between the conductor and the semiconductor device, the barrier compound must be highly electrically conductive in order to avoid the accumulation of too much heat by dissipating electrical energy in the barrier layer, which would affect the packing density of the semiconductor devices per unit volume.

Elemente für dicht gepackte ROM-Speichermatrizen müssen Sperrschichten enthalten, die entweder gleich bei ihrer Herstellung im Kontakt mit einer Halbleitervorrichtung.oder durch Aktivierung zwecks steuerbarer Aktivierung der Halbleitervorrichtung einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen können. Die Sperrschichtmassen müssen bei denjenigen Temperaturen wärmebeständig sein, die gewöhnlich angewandt, werden, um ohmische Legierungskontakte zwischen metallischen Leitern und Halbleitervorrichtungen in den gleichen oder benachbarten Elementen einer ROM-Speichermatrix herzustellen, wenn die Sperrschicht erzeugt wird, bevor die Kontakte hergestellt werden.Elements for densely packed ROM memory arrays must have barrier layers which are either in contact with a semiconductor device when they are manufactured or by activation may have a low electrical resistance for controllable activation of the semiconductor device. the Barrier compounds must be heat-resistant at the temperatures that are usually used in order to be ohmic Alloy contacts between metallic conductors and semiconductor devices in the same or adjacent elements of a ROM memory array if the barrier layer is created before the contacts are made.

Für änderbare ROM-Speicher (AROM-Speicher) muss die Sperrschicht imstande sein, als Schalter zu wirken, der die Halbleitervorrichtung in steuerbarer Weise aktiv oder inaktivFor changeable ROM memories (AROM memories) the barrier layer be able to act as a switch that controllably makes the semiconductor device active or inactive

- 2 609825/0835 - 2 609825/0835

macht. Sie muss z.B. imstande sein, von einem niederohmigen in einen hochohmigen Zustand· überzugehen, um die Halbleitervorrichtung zu entaktivieren, damit Fehler, die beim Einschreiben in den Speicher entstanden sind, berichtigt werden können, oder damit wesentliche Änderungen in dem Schema des Speichers vorgenommen werden können.power. For example, it must be able to change from a low-resistance to a high-resistance state in order to control the semiconductor device to deactivate so that errors that occurred when writing to the memory can be corrected, or so that substantial changes can be made in the schema of the memory.

Schalterartige Vorrichtungen, die in bisher bekannter Weise aus Gemischen von elektrisch leitenden und isolierenden Stoffen bestehen, sind unter Umständen für die Verwendung als Sperrschichtmassen ungeeignet, weil sie die elektrische Stromregelung nicht in einem hinreichend grossen Bereich ermöglichen, einen zu hohen elektrischen Widerstand haben, bei der Verwendung des Speichers bei gewöhnlichen Temperaturen leicht spontan von einem niederohmigen in einen hochohmigen Zustand zurückspringen oder nicht wärmebeständig genug sind, um die Verarbeitungsbedingungen auszuhalten, die in der Technologie der Mikroschaltkreise und der integrierten Schaltkreise gewöhnlich angewandt werden. So kann es z.B. sein, dass solche Vorrichtungen diejenigen Temperaturen nicht vertragen, bei denen die Legierungsbindung zwischen Kontaktleitern und Halbleitervorrichtungen gewöhnlich durchgeführt wird, oder es kann sein, dass sie in ihrem elektrisch leitenden Zustand einen zu hohen Widerstand je Kontakt aufweisen, wenn ein niedriger Widerstand von beispielsweise wenigen Ohm je Kontakt erforderlich sein kann, um die Beschädigung von Bauteilen des ROM-Speichers einschliesslich der Sperrschichtmasse selbst durch die kumulative Wärme, die beim Betrieb der Rechenanlage von allen Kontakten zusammen entwickelt wird, zu vermeiden.Switch-like devices in a previously known manner consist of mixtures of electrically conductive and insulating materials, may be used as a Barrier masses unsuitable because they do not allow electrical current regulation in a sufficiently large area, have too high an electrical resistance, easily when using the memory at ordinary temperatures jump back spontaneously from a low-ohmic to a high-ohmic state or are not sufficiently heat-resistant to the Withstand processing conditions common in microcircuit and integrated circuit technology can be applied. For example, such devices may not tolerate the temperatures at which which alloy bonding between contact conductors and semiconductor devices is usually performed, or it may be that in their electrically conductive state they have too high a resistance per contact, if a low resistance of, for example, a few ohms per contact required can be in order to damage components of the ROM memory including the barrier compound itself avoid the cumulative heat developed by all contacts together when the computer is running.

Ein typisches Beispiel für einen einmal beschreibbaren ROM-Speicher, in dem eine Sperrschichtmasse zu Anfang bei der ersten Zusammenschaltung ein elektrischer Isolator ist und dann durch Aktivierung einen elektrisch leitenden Zustand annimmt, ist in der USA-Patentschrift 3 576 549 beschrieben. Zur Herstellung einer vollständigen regelmässigen Matrix benötigtA typical example of a write-once ROM memory, in which a barrier ground is an electrical insulator initially on the first interconnection and then assumes an electrically conductive state by activation is described in US Pat. No. 3,576,549. For the production a complete regular matrix is required

6ü982b/ü8356ü982b / ü835

man eine Halbleitervorrichtung in Form eines halbleitenden Trägers mit mindestens einem Bereich eines Leitfähigkeitstyps, z.B. einem Bereich mit η-Leitfähigkeit, der einen Teil des Trägers bildet. Auf der Oberfläche des Trägers befindet sich eine dünne Isolierschicht, z.B. aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid, und auf der dünnen Isolierschicht ist mindestens ein Leiter über dem Bereich mit dem einen Leitfähigkeitstyp angeordnet. Es sind Organe vorhanden, um an den Leiter eine Spannung von ausreichender Grosse und Dauer anzulegen, um durch den Teil der Isolierschicht, der sich unter dem Leiter befindet, durchzuschlagen und eine elektrische Verbindung mit der Halbleitervorrichtung herzustellen. Um elektrische Leitfähigkeit bei einigermassen gut reproduzierbaren Durchschlagsspannungen zu erhalten, muss die Dicke der Schicht im Bereich von etwa 50 bis 1000 A*, vorzugsweise von 100 bis 600 A, liegen. Wenn solche dünnen Filme"erst einmal durchschlagen sind, lassen sie sich, falls ein Fehler entstanden ist oder eine Änderung des Schemas gewünscht wird, schwer wiederherstellen. a semiconductor device in the form of a semiconducting substrate with at least one region of one conductivity type, e.g. an area with η conductivity which forms part of the support. On the surface of the carrier is a thin insulating layer such as silicon dioxide, aluminum oxide or silicon nitride, and on the thin insulating layer is at least one conductor over the area with the one conductivity type arranged. There are organs available to apply a voltage of sufficient magnitude and duration to the conductor, to break through the part of the insulating layer that is under the conductor and establish an electrical connection with the semiconductor device. To have electrical conductivity at reasonably well reproducible To obtain breakdown voltages, the thickness of the layer needs to be in the range from about 50 to 1000 A *, preferably from 100 to 600 A. Once such thin films "break through." they are difficult to restore if an error has occurred or a change to the schema is desired.

Eine komplementäre, einmal beschreibbare ROM-Speichermatrix, bei der die Sperrschichtmasse beim ersten Einbau elektrisch leitend ist und dann elektrisch nichtleitend gemacht wird, ist in der US-PS 3 384 879 beschrieben. In Reihe mit den zugehörigen Dioden geschaltete Anschlüsse weisen eine Stelle von verengtem Querschnitt auf, um die Zerstörung der verengten Stelle, z.B. einer Brücke aus einem niedrigschmelzenden Metall, ähnlich einer Haushaltssicherung, durch einen Stromstoss zu ermöglichen, so dass die Verbindung mit der betreffenden Diode unterbrochen wird. In der Praxis muss diese Metallbrücke sehr schmal sein, damit sie einen genügenden elektrischen Widerstand hat und die Joulsche Wärme entwickelt, die zur Zerstörung, z.B. durch Verdampfen, erforderlich ist. Daher bestimmt der Widerstandswert dieser Brücke das Ausmaß der Energiestreuung der Speichermatrix und begrenzt die Packdichte der Dioden je Volumeneinheit.A complementary, write-once ROM memory matrix in which the barrier layer ground is electrical when it is first installed is conductive and then made electrically non-conductive is described in U.S. Patent 3,384,879. In series with the associated Diode-switched connections have a point of narrowed cross-section in order to avoid the destruction of the narrowed point, E.g. a bridge made of a low-melting metal, similar to a household fuse, is closed by a power surge enable so that the connection with the diode in question is interrupted. In practice, this metal bridge has to be very be narrow so that it has a sufficient electrical resistance and develops the Joule heat that leads to the destruction, e.g. by evaporation. Therefore, the resistance of this bridge determines the extent of the energy spread the memory matrix and limits the packing density of the diodes per unit volume.

609825/0 835 · .609825/0 835 ·.

Sperrschichtmassen, die unmittelbar durch Aufdampfen von reinem Metall auf einen halbleitenden Träger, wie Silicium, hergestellt werden, reichen unter Umständen nicht aus, um genügend niedrige Kontaktwiderstandswerte zur Verfügung zu stellen, weil dies möglicherweise schon durch einige wenige monomolekulare Siliciumdioxidschichten verhindert wird, die sich auf Teilen des halbleitenden Trägers in einer Speichermatrix befinden können. Die Metalle, die im allgemeinen zum Bedampfen verwendet werden, sind diejenigen, die beim Erhitzen nach der Abscheidung aus der Dampfphase bei praktisch in Betracht kommenden Temperaturen, wie 350 bis 450 C, mit dem Siliciumträger Legierungen bilden, um langlebige ohmische Kontakte von der erforderlichen niedrigen Leitfähigkeit zu erhalten. Ein Beispiel für ein verdampfbares Metall ist Aluminium.Barrier compounds, which are produced directly by vapor deposition of pure metal on a semiconducting support such as silicon may not be sufficient to provide sufficiently low contact resistance values, because this is possibly already prevented by a few monomolecular silicon dioxide layers which are can be located on parts of the semiconducting carrier in a memory matrix. The metals that are generally used for vapor deposition are those used in heating after vapor deposition at practical consideration Coming temperatures, such as 350 to 450 C, form alloys with the silicon substrate to produce long-lasting ohmic contacts to obtain the required low conductivity. An example of a vaporizable metal is aluminum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ROM-Speicherelement zur Verfügung zu stellen, das eine stromregelnde Sperrschicht aufweist, die sich durch elektrische Aktivierung in einen niederohmigen Zustand überführen lässt, eine hohe Packungsdichte von Bauelementen in einem Speicher ermöglicht und bei normalen Temperaturen nicht spontan in einen hochohmigen Zustand zurückspringt. Schliesslich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement für einen änderbaren ROM-Speicher zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, mit Hilfe einfacher elektrischer Mittel Fehler auszubessern oder Änderungen in dem Schema von aktiven Halbleitervorrichrungen vorzunehmen, und das bei denjenigen Temperaturen, die gewöhnlich zur Herstellung von niederohmigen Kontakten zwischen Leitern und Halbleitervorrichtungen angewandt werden, beständig ist.The invention is based on the object of providing a ROM memory element that has a current-regulating Has barrier layer, which can be converted into a low-resistance state by electrical activation, a high one Allows packing density of components in a memory and at normal temperatures not spontaneously in a high-resistance State jumps back. Finally, the invention is based on the object of providing a component for a changeable ROM memory which makes it possible to repair faults or changes in the scheme of active semiconductor devices using simple electrical means at the temperatures that are usually used to make low-resistance contacts between conductors and semiconductor devices, is constant.

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Element für änderbare ROM-Speichermatrizen, bestehend aus einer Halbleitervorrichtung in direktem Kontakt mit einer damit verträglichen stromregelnden elektrischen Sperrschicht, die sich durch elektrische Behandlung, wie nachstehend beschrieben, zu einem nieder-The invention relates to an electrical element for changeable ROM memory arrays consisting of a semiconductor device in direct contact with a compatible current regulating device electrical barrier, which by electrical treatment, as described below, to a low-

609825/0835609825/0835

0R-5526-A Ό 2 5 O 1 8 A 20R-5526-A Ό 2 5 O 1 8 A 2

ohmigen Zustand aktivieren lässt, in dem sie einen verhältnismässig schwachen Lesestrom leitet, die sich zwischen dem niederohmigen Zustand und einem verhältnismässig hochohmigen Zustand hin- und herschalten lässt und die zu 10 bis 90 Volumprozent aus einem polymeren Bindemittel mit einer Einfriertemperatur (T ) von mindestens 60° C, vorzugsweise von mindestens 100° C, und 10 bis 90 Volumprozent aus Metallteilchen besteht, die einen isolierenden Überzug aufweisen und in dem Bindemittel dispergiert sind. Vorzugsweise besteht die Sperrschicht zu 75 bis 15 Volumprozent aus Bindemittel und zu 25 bis 85 Volumprozent aus Metallteilchen, um einen niedrigen Widerstand zu erreichen. Die Einfriertemperatur T wird nach der in "Newer Methods of Polymer Characterization", herausgegeben von Bacon Ke, Verlag Interscience Publishers, New York, 1964, auf Seite 393 ff. beschriebenen Methode bestimmt.can activate ohmic state in which they have a relatively conducts weak read current, which is between the low-resistance state and a relatively high-resistance state Can switch back and forth and 10 to 90 percent by volume of a polymeric binder with a freezing temperature (T) of at least 60 ° C, preferably at least 100 ° C, and 10 to 90 volume percent of metal particles consists, which have an insulating coating and are dispersed in the binder. Preferably there is the barrier layer 75 to 15 percent by volume of binder and 25 to 85 percent by volume of metal particles to achieve a low To achieve resistance. The glass transition temperature T is published in accordance with the "Newer Methods of Polymer Characterization" by Bacon Ke, Verlag Interscience Publishers, New York, 1964, on page 393 et seq.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform werden Bindemittel und Metall so ausgewählt, dass man eine Sperrschicht erhält, die bei den Temperaturen, die angewandt werden, um niederohmige Kontakte zwischen Leitern und Halbleitervorrichtungen herzustellen, z.B. bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 450 C, wärmebeständig ist. Eine bevorzugte Methode der elektrischen Aktivierung ist das Anlegen eines Gleichstromimpulses von kurzer Dauer, gewöhnlich einer Mikrosekunde bis einer Millisekunde, an die Sperrschicht. Man kann die elektrische Aktivierung auch durch kurzes Anlegen einer Wechselstromspannung herbeiführen. Wenn die Sperrschicht sich in ihrem niederohmigen Zustand befindet, kann sie mit 'Hilfe eines kleinen, der Stromstärke nach begrenzten Impulses von etwa 0,1 bis 10 mA auf den hochohmigen Zustand umgeschaltet werden, wobei der Impuls so geregelt wird, dass die Stromstärke am Ende des Impulses sehr schnell auf einen neuen niedrigen Wert, gewöhnlich Null, abfällt. Wenn die Sperrschicht sich in ihrem hochohmigen Zustand befindet, kann sie durch Anlegen eines Spannungsimpulses, typischerweise zwischen etwa 10 und 300 V, in den niederohmigen Zustand umgeschaltet werden, wobei der Impuls so gere-According to a preferred embodiment, binders are used and metal selected in such a way that a barrier layer is obtained which is able to withstand the temperatures that are used Make contacts between conductors and semiconductor devices, e.g., at temperatures in the range of 200 to 450 C, is heat resistant. A preferred method of electrical activation is the application of a direct current pulse of a short duration, usually a microsecond to a millisecond, to the barrier. You can do the electric Activation can also be brought about by briefly applying an alternating current voltage. When the barrier is in its low resistance State, it can be controlled with the help of a small pulse of about 0.1 to 10 mA, which is limited in terms of current intensity can be switched to the high-resistance state, whereby the pulse is regulated in such a way that the current strength at the end of the pulse drops very quickly to a new low value, usually zero. When the barrier is in its high resistance State, it can be changed by applying a voltage pulse, typically between about 10 and 300 V, can be switched to the low-resistance state, whereby the pulse is regulated in this way.

609825/0835609825/0835

gelt wird, dass die Stromstärke am Ende des Impulses verhältnismässig langsam auf einen niedrigen Wert abfällt.It is valid that the current strength at the end of the pulse is proportional slowly drops to a low value.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.To further explain the invention, reference is made to the drawings Referenced.

Fig. 1 ist ein im Schnitt ausgeführter Seitenaufriss eines elektrischen Elements gemäss der Erfindung und zeigt die Kombination einer Halbleitervorrichtung mit einer stromregelnden elektrischen Sperrschicht. Fig. 2 ist ein teilweise im Schnitt ausgeführter Seitenaufriss einer Reihe in einer Matrix von Halbleitervorrichtungen, wobei jede Vorrichtung in federbelastetem Kontakt mit einem fortlaufenden Film aus einer den elektrischen Strom regelnden Masse steht. Fig. 3 ist ein im Schnitt ausgeführter Seitenaufriss und zeigt eine im Bindungskontakt mit einem p-Leitfähigkeitsbereich einer Diode stehende Sperrschicht, einen typischen benachbarten Metallfilm, der sich auf der benachbarten n-Leitfähigkeitsoberflache befindet, einen Metallfilm auf der gegenüberliegenden Seite der Sperrschicht und eine Teslaspule, um die Sperrschicht durch Aktivierung in einen niederohmigen Zustand überzuführen..Fig. 1 is a sectional side elevation of an electrical element according to the invention showing the combination a semiconductor device having a current regulating electrical barrier layer. Fig. 2 is a partially sectioned view Executed side elevation of a row in an array of semiconductor devices, each device in spring loaded Is in contact with a continuous film of a mass regulating the electrical current. Fig. 3 is an im Cross-sectional side elevation showing a bonding contact with a p-conductivity region of a diode Barrier layer, a typical adjacent metal film that is on the adjacent n-type conductivity surface, a metal film on the opposite side of the barrier and a Tesla coil to activate the barrier in a low-resistance state ..

Das in Fig. 1 dargestellte elektrische Element gemäss der Erfindung besteht aus einer Kombination einer Halbleitervorrichtung 1 mit einer damit verträglichen, in direktem Kontakt mit ihr stehenden, den elektrischen Strom regelnden Sperrschicht 2. Die Halbleitervorrichtung kann eine aktive Vorrichtung, wie eine Diode oder ein Transistor, oder eine passive Vorrichtung, wie ein Dünnfilmkondensator oder -widerstand, sein. Die Herstellung solcher Vorrichtungen nach herkömmlichen Diffusions- und/oder Aufdampfverfahren ist bekannt. Die Halbleitervorrichtung und die stromregelnde Sperrschicht haben beide Miniaturgrösse, um die Herstellung eines gedrungenen Aggregats von vielen solchen Elementen in Form einer Matrix zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Halbleitervorrichtungen nach Dünnfilm- oder Dickfilm-Halbleitermethoden als Mikro-The electrical element shown in FIG. 1 according to the invention consists of a combination of a semiconductor device 1 with one compatible therewith, in direct contact with its standing barrier layer regulating the electric current 2. The semiconductor device can be an active device, like a diode or transistor, or a passive device like a thin film capacitor or resistor, be. The production of such devices by conventional diffusion and / or vapor deposition processes is known. the The semiconductor device and the current regulating barrier layer are both miniature in size for making a compact Allow aggregate of many such elements in the form of a matrix. Preferably the semiconductor devices are using thin-film or thick-film semiconductor methods as micro-

- 7 60982b/0835 - 7 60982b / 0835

0R-5526-A * 25Q18420R-5526-A * 25Q1842

miniaturvorrichtungen ausgebildet. Gewöhnlich bestehen die Elemente in einer Matrix aus Bestandteilen, die sämtlich einander gleichen.miniature devices formed. Usually they exist Elements in a matrix of components that are all similar to one another.

Die erfindungsgemäss verwendeten Halbleitervorrichtungen, die in einem Oberflächenbereich einen gegebenen Leitfähigkeitstyp aufweisen, können durch Verunreinigungsaktivierung von Halbleiter-Wirtskristallgittern hergestellt werden, bei denen die Leitung durch Elektronen oder durch Löcher erfolgt. Halbleiter-Wirtskristalle sind in der Technik bekannt; vgl. "Handbook of Chemistry and Physics11, herausgegeben von der Chemical Rubber Company. Germanium und Silicium sind Beispiele für bevorzugte Wirtskristalle. Regeln für die Auswahl der Verunreinigungen, die als Dotierungsmittel wirken.und dem Kristall n-Leitfähigkeit (Elektronenleitung) oder p-Leitfähigkeit (Löcherleitung) verleihen, sind ebenfalls bekannt und z.B. in der US-PS 3 576 549 beschrieben.The semiconductor devices used according to the invention which have a given conductivity type in a surface region can be produced by impurity activation of semiconductor host crystal lattices in which the conduction takes place through electrons or through holes. Semiconductor host crystals are known in the art; See "Handbook of Chemistry and Physics 11 , edited by the Chemical Rubber Company. Germanium and silicon are examples of preferred host crystals. Rules for the selection of the impurities that act as dopants. and the crystal n-conductivity (electron conduction) or p- Providing conductivity (hole conduction) are also known and are described, for example, in US Pat. No. 3,576,549.

Die erfindungsgemäss verwendeten stromregelnden Sperrschichten bestehen aus einem Bindemittel und darin dispergierten metallischen Füllstoffteilchen. Das polymere Bindemittel hat eine Einfriertemperatur von mindestens 60° C, vorzugsweise mindestens 100° C, es soll mit den metallischen Füllstoffteilchen nicht reagieren, und es muss die thermischen Spannungen aushalten, die bei der Herstellung des Systems, von dem es einen Teil bildet, z.B. bei der Herstellung von niederohmigen Kontakten zwischen Leitern und Halbleitervorrichtungen, zur Einwirkung kommen. Nach einer Methode der Herstellung von ohmischen Kontakten wird Wärme angewandt, um eine Legierung zwischen einem Metall, im allgemeinen einem durch Vakuumbedampfung abgeschiedenen Metall, und dem betreffenden Halbleitermaterial zu bilden. Typische Bindungen dieser Art sind Legierungsbindungen zwischen metallischem Aluminium und einem Halbleiter aus Silicium oder zwischen metallischem Gold und einem Halbleiter aus Germanium. Da bei dem zum Legieren des Leiters mit der . Halbleiteroberfläche durchgeführten Erhitzungsvorgang die di-The current-regulating barrier layers used according to the invention consist of a binder and metallic particles dispersed in it Filler particles. The polymeric binder has a glass transition temperature of at least 60 ° C., preferably at least 100 ° C, it should with the metallic filler particles do not react, and it has to withstand the thermal stresses involved in producing the system of which it is one Part forms, e.g. in the production of low-resistance contacts between conductors and semiconductor devices, for action come. According to one method of making ohmic contacts, heat is applied to an alloy between a metal, generally one deposited by vacuum evaporation Metal, and the semiconductor material in question. Typical bonds of this type are alloy bonds between metallic aluminum and a semiconductor made of silicon or between metallic gold and a semiconductor from germanium. Since the one to alloy the conductor with the. Semiconductor surface performed heating process the di-

- 8 60 9 8 26/0835 "- 8 60 9 8 26/0835 "

elektrische Masse der stromregelnden Sperrschicht sich auf mindestens einem Teil der Haltleiteroberfläche befindet, und da die zum Legieren erforderlichen Temperaturen normalerweise im Bereich von 200 bis 450° C liegen, muss das mit Füllstoffen versehene Bindemittel bei diesen Temperaturen beständig sein. So werden z.B. Kontakte zwischen Gold und Germanium bei ihrer Herstellung etwa 5 bis 30 Minuten auf 300° C erhitzt, und die noch üblicheren Kontakte zwischen Aluminium und Silicium werden bei ihrer Herstellung für ähnliche Zeitdauern auf 450° C. erhitzt. Die Fähigkeit des mit Füllstoffen versehenen Bindemittels, die hohe Temperatur, bei der der Kontakt mit der Sperrschicht hergestellt wird, ohne Zersetzung und Unbrauchbarwerden zu überstehen, kann durch einen einfachen Versuch bestimmt werden, indem man die Masse 2 Stunden auf die für die Legierungsbildung in Aussicht genommene Temperatur erhitzt und den Gewichtsverlust bestimmt; Aus Bindemittel und Füllstoffen bestehende dielektrische Massen, die dabei einen Gewichtsverlust von nicht mehr als 3 %, vorzugsweise von nicht mehr als 1 %, erleiden, eignen sich als Sperrschichtmassen. Wenn man sich des Vergiessens aus Lösung in einem Lösungsmittel bedient, um die Sperrschichtmasse bei der Kontaktherstellung abzuscheiden, soll das Lösungsmittel durch Erhitzen der Masse auf 100° C, erforderlichenfalls unter vermindertem Druck, bis zur Gewichtskonstanz abgetrieben werden, bevor die Masse bei der Eignungsprüfung auf die zum Legieren erforderlichen Temperaturen erhitzt wird.electrical ground of the current-regulating barrier layer is located on at least part of the semiconductor surface, and since the temperatures required for alloying are normally in the range of 200 to 450 ° C, the binder provided with fillers must be stable at these temperatures. For example, contacts between gold and germanium are heated to 300 ° C for about 5 to 30 minutes during their production, and the even more common contacts between aluminum and silicon are heated to 450 ° C for similar periods of time during their production. The ability of the filled binder to withstand the high temperature at which contact with the barrier layer is made without decomposing and becoming unusable can be determined by a simple experiment by taking the mass 2 hours into the prospect for alloy formation temperature taken heated and weight loss determined; Dielectric masses consisting of binders and fillers, which suffer a weight loss of not more than 3%, preferably not more than 1 % , are suitable as barrier layer masses. If casting from solution in a solvent is used to deposit the barrier layer compound when making contact, the solvent should be driven off to constant weight by heating the compound to 100 ° C, if necessary under reduced pressure, before the compound is subjected to the suitability test the temperatures required for alloying are heated.

Zu den für die Sperrschichtmassen verwendbaren polymeren Bindemitteln gehören ausser reinen Polymerisaten auch Polymerisate, die geringe Mengen an Lösungsmitteln oder anderen Stoffen enthalten, die ihre Einfriertemperatur etwas herabsetzen, indem sie als Weichmacher wirken. Normalerweise haben solche Zusätze kaum einen Einfluss auf die Wärmebeständigkeit der Polymerisate, da sie gewöhnlich niedrige Siedepunkte haben und leicht verdampfen. Bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen sollen solche Zusätze aber durch Verflüchtigung aus den PoIy-About the polymeric binders that can be used for the barrier compositions In addition to pure polymers, it also includes polymers that contain small amounts of solvents or other substances which lower their freezing temperature somewhat by acting as plasticizers. Usually have such additives hardly any influence on the heat resistance of the polymers, since they usually have low boiling points and easily evaporate. In the manufacture of microcircuits, however, such additives should be avoided by volatilization from the poly-

609825/08 35609825/08 35

merisaten entfernt werden, bevor metallische Leiter durch Vakuumbedampfung aufgetragen werden, um Entgasungsprobleme und die Verunreinigung des Pumpenöls zu vermeiden. Unter einem reinen Polymerisat ist ein organisches Polymerisat zu verstehen, das keine zusätzlichen Reaktionsteilnehmer benötigt, um in seinen steifen Endzustand (hohe T) überzugehen (das z.B.merisates are removed before metallic conductors by vacuum evaporation should be applied to avoid degassing problems and contamination of the pump oil. Under a Pure polymer is to be understood as an organic polymer that does not require any additional reactants transition to its stiff end state (high T) (e.g.

keine Vernetzungsmittel, wie Polyamine, die zum Aushärten von Epoxyharzen verwendet werden, benötigt). Zu den erfindungsgemäss verwendbaren steifen, reinen Polymerisaten gehören im wesentlichen lineare thermoplastische Polymerisate und Polymerisate, wie aromatische Polyimide, die, obwohl sie theoretisch linear sind, offenbar auf Grund von intermolekularen Reaktionen zwischen den funktionellen Gruppen des Polymerisats einen gewissen Grad von Vernetzung zwischen den Polymerisatketten aufweisen (was sich aus ihrer hochgradigen Unlöslichkeit ergibt). Trotz der Möglichkeit der Vernetzung zwischen Polymerisatketten ermöglicht die Verwendung solcher Polymerisate "einteilige" Formulierungen für die Herstellung der elektrisch aktivierbaren Sperrschichten, da zusätzliche Vernetzungsmittel nicht erforderlich sind. Die erfindungsgemäss verwendbaren polymeren Bindemittel ermöglichen daher eine schnelle und einfache Herstellung der Sperrschichten.no crosslinking agents such as polyamines, which are used to cure epoxy resins, are required). According to the invention Usable rigid, pure polymers include essentially linear thermoplastic polymers and polymers, like aromatic polyimides, which, although theoretically linear, appear to be due to intermolecular Reactions between the functional groups of the polymer have a certain degree of crosslinking between the polymer chains exhibit (which results from their high degree of insolubility). Despite the possibility of crosslinking between polymer chains enables the use of such polymers "one-part" formulations for the production of the electrically activatable barrier layers, since additional crosslinking agents are not required. The polymers which can be used according to the invention Binders therefore enable the barrier layers to be produced quickly and easily.

Der Wert der Elemente gemäss der Erfindung ist stark von der Einfriertemperatur (T ) des verwendeten Polymerisats abhängig. Je höher die Einfriertemperatur ist, desto höher ist die Beständigkeit des niederohmigen Zustandes der Sperrschicht. Wenn die T zu niedrig ist, geht die Sperrschicht spontan vonThe value of the elements according to the invention is very different from that Freezing temperature (T) of the polymer used depends. The higher the glass transition temperature, the higher the resistance the low-resistance state of the barrier layer. If the T is too low, the barrier will spontaneously go off

dem niederohmigen in den hochohmigen Zustand über. Im allgemeinen sind Polymerisate mit einer Einfriertemperatur von mindestens 60° C erforderlich, und diejenigen mit einer Einfriertemperatur gleich oder grosser als 100° C werden für Elemente bevorzugt, die der Einwirkung höherer Temperaturen ausgesetzt werden können.the low-resistance to the high-resistance state. In general, polymers have a glass transition temperature of at least 60 ° C required, and those with a freezing temperature equal to or greater than 100 ° C for elements preferred, which can be exposed to the action of higher temperatures.

- 10 -- 10 -

609825/0 835609825/0 835

Repräsentative polymere Bindemittel mit Einfriertemperaturen von mindestens 60° C sind organische Polymerisate, wie beispielsweise die bekannten Polybenzimidazole, aromatischen Polyimide, Poly-(amid-imide), Poly-(ester-imide), Polysulfone, Polyamide, Polycarbonate, Polyacrylnitrile, Polymethacrylnitri-Ie, Polymethacrylsäuremethylester, Polystyrole, Poly-(α-methyl styrole), Cellulosetriacetate, Polyvinylalkohole und Polyvinylacetate. Repräsentative Vertreter dieser Gruppen sowie ihre Einfriertemperaturen sind in Tabelle I aufgeführt. ·Representative polymeric binders with freezing temperatures of at least 60 ° C are organic polymers, such as the well-known polybenzimidazoles, aromatic polyimides, poly- (amide-imides), poly- (ester-imides), polysulfones, Polyamides, polycarbonates, polyacrylonitriles, polymethacrylnitri-Ie, Polymethacrylic acid methyl ester, polystyrenes, poly (α-methyl styrenes), Cellulose triacetates, polyvinyl alcohols and polyvinyl acetates. Representative representatives of these groups as well as theirs Freezing temperatures are listed in Table I. ·

TabelleTabel

Organische PolymerisateOrganic polymers

Aromatisches Polyimid (DAPE-PMDA)Aromatic polyimide (DAPE-PMDA)

Aromatisches Poly-(amid-imid) (MAB/PPD-PMDA)Aromatic poly (amide-imide) (MAB / PPD-PMDA)

Aromatisches Polysulfon PolycarbonatAromatic polysulfone polycarbonate

Aromatisches Polyamid (70 % IP/30 % TP-MPD)Aromatic polyamide (70 % IP / 30 % TP-MPD)

Polyacrylnitril 'Polyacrylonitrile '

Polymethacrylnitril " ·Polymethacrylonitrile "

Polymethacrylsäuremethylester CellulosetriacetatPolymethacrylic acid methyl ester cellulose triacetate

PolystyrolPolystyrene

PoIyvinylalkoho1Polyvinyl alcohol 1

PolyindenPolyindene

PolyvinylcarbazolPolyvinyl carbazole

PolyvinylchloridPolyvinyl chloride

Poly-(vinylchlorid/vinylacetat), 95:5 Polymethacrylsäureäthylester Poly-(vinylchlorid/vinylacetat) , 88:12Poly (vinyl chloride / vinyl acetate), 95: 5 Ethyl polymethacrylate, poly (vinyl chloride / vinyl acetate), 88:12

380 265 190 150 130380 265 190 150 130

87, 120 105 105 10087, 120 105 105 100

85 84-8585 84-85

8282

6363

DAPE = Diaminodiphenyläther PMDA = Pyromellithsäuredianhydrid MAB = m-Aminobenzoesäure PPD = p-PhenylendiaminDAPE = diaminodiphenyl ether PMDA = pyromellitic dianhydride MAB = m-aminobenzoic acid PPD = p-phenylenediamine

IP TP MPD = m-Phenylendiamin.IP TP MPD = m-phenylenediamine.

Isophthalsäurechlorid Isophthalic acid chloride

Terephthalsäurechlorid Terephthalic acid chloride

- 11 -- 11 -

6U9825/Q8356U9825 / Q835

0R-5526-A0R-5526-A

Aromatische Polyimide mit Einfriertemperaturen von mindestens 100 C sind eine bevorzugte Klasse von erfindungsgemäss als Bindemittel verwendbaren Polymerisaten. Solche Polyimide und ihre Herstellung sind an sich bekannt, z.B. aus den USA-PSen 3 179 630, 3 179 631, 3 179 632, 3 179 633, 3 179 634 und 3 287 311. Geeignete Polyimide haben die allgemeine FormelAromatic polyimides with glass transition temperatures of at least 100 ° C. are a preferred class of compounds according to the invention Binder usable polymers. Such polyimides and their preparation are known per se, e.g. from the USA patents 3,179,630, 3,179,631, 3,179,632, 3,179,633, 3,179,634, and 3,287,311. Suitable polyimides have the general formula

- R1 - R 1

in der η eine so grosse ganze Zahl bedeutet, dass das Polymerisat die für die Verwendung als Bindemittel erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweist, R einen von einem aromatischen Tetracarbonsäuredianhydrid abgeleiteten vierwertigen Rest bedeutet, wobei der aromatische Molekülteil mindestens einen Ring mit 6 Kohlenstoffatomen aufweist und durch benzolartige ungesättigte Bindungen gekennzeichnet ist, während Rf einen von einem Diamin abgeleiteten zweiwertigen Rest bedeutet. Zu den aromatischen Tetracarbonsauredianhydriden, die sich zur Herstellung von erfindungsgemäss verwendbaren Polyimiden eignen, gehören diejenigen, bei denen "jede der vier Carbonylgruppen des Dianhydrids an ein anderes Kohlenstoffatom eines Benzolringes gebunden ist, wobei die Kohlenstoffatome eines jeden Paares von Carbonylgruppen unmittelbar an benachbarte Kohlenstoffatome eines Benzolringes gebunden sind. Beispiele für Dianhydride, die sich zur Herstellung von als Bindemittel verwendbaren Polyimiden eignen, sind Pyromellithsäuredianhydrid, Naphthalin-2,3,6,7-tetracarbonsäuredianhydrid, Diphenyl-3,31,4,4'-tetracarbonsäuredianhydrid, Naphthalin-1,2,5,6-tetracarbonsäuredianhydrid, Diphenyl-2,2',3,3'-tetracarbonsäuredianhydrid , 2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-propandianhydrid, Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-sulfondianhydrid und Benzophenon-3,3'»4,4'-tetracarbonsäuredianhydrid.in which η means such a large whole number that the polymer has the mechanical properties required for use as a binder, R means a tetravalent radical derived from an aromatic tetracarboxylic dianhydride, the aromatic moiety having at least one ring with 6 carbon atoms and benzene-like unsaturated ones Bonds, while R f means a divalent radical derived from a diamine. The aromatic tetracarboxylic dianhydrides which are suitable for the preparation of polyimides which can be used according to the invention include those in which "each of the four carbonyl groups of the dianhydride is bonded to a different carbon atom of a benzene ring, the carbon atoms of each pair of carbonyl groups directly to adjacent carbon atoms of a benzene ring Examples of dianhydrides which are suitable for the production of polyimides which can be used as binders are pyromellitic dianhydride, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic dianhydride, diphenyl-3,3 1 , 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1 , 2,5,6-tetracarboxylic dianhydride, diphenyl-2,2 ', 3,3'-tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride and benzophenone-3,3 '»4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride.

- 12 -- 12 -

6.098 2 5/ 0 83 56,098 2 5/0 83 5

Für die Herstellung erfindungsgemäss verwendbarer Polyimide geeignete organische Diamine sind diejenigen der allgemeinen Formel HpN-R1-NHp» *n ^er der zweiwertige Rest R' ein aromatischer, aliphatischen cycloaliphatische^ aromatisch-aliphatischer, heterocyclischer Rest oder ein organischer Brückenrest sein kann, bei dem das Brückenatom Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium oder Phosphor sein kann. Der Rest R1 kann in bekannter Weise substituiert oder unsubstituiert sein. Bevorzugte Reste R1 sind diejenigen, die mindestens 6 Kohlenstoffatome enthalten und sich durch benzolartige ungesättigte Bindungen kennzeichnen, z.B. p-Phenylen, m-Phenylen, Biphenylen, Naphthylen und der Rest der allgemeinen FormelOrganic diamines suitable for the production of polyimides which can be used according to the invention are those of the general formula HpN-R 1 -NHp »* n ^ where the divalent radical R 'can be an aromatic, aliphatic, cycloaliphatic, aromatic-aliphatic, heterocyclic radical or an organic bridging radical which the bridging atom can be carbon, oxygen, nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus. The radical R 1 can be substituted or unsubstituted in a known manner. Preferred radicals R 1 are those which contain at least 6 carbon atoms and are characterized by benzene-like unsaturated bonds, for example p-phenylene, m-phenylene, biphenylene, naphthylene and the remainder of the general formula

in der R" einen Alkylen- oder Alkylidenrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom oder den Rest SOp bedeutet.in which R "is an alkylene or alkylidene radical with 1 to 3 carbon atoms, denotes an oxygen atom, a sulfur atom or the radical SOp.

Die oben beschriebenen Diamine können auch zur Herstellung von erfindungsgemäss als Bindemittel verwendbaren Polyamiden dienen. Zu den Diaminen, die für die Herstellung der erfindungsgemäss als Bindemittel verwendbaren Polyamide und Polyimide bevorzugt werden, gehören m-Phenylendiamin, p-Phenylen-· diamin, 2,2-Bis-(4-aminophenyl)-propan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, Benzidin, 4,4t-Diaminodiphenylsulfid, 4,4*-Diaminodiphenylsulfon, 3,3'-Diaminodiphenylsulfon und 4"#4r-Diaminodiphenyläther. The diamines described above can also be used to produce polyamides which can be used as binders according to the invention. The diamines which are preferred for the production of the polyamides and polyimides which can be used as binders according to the invention include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,2-bis- (4-aminophenyl) propane, 4,4'- Diaminodiphenylmethane, benzidine, 4,4 t -diaminodiphenyl sulfide, 4,4 * -diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone and 4 "# 4 r -diaminodiphenylether.

Einige Polyimide lassen sich nicht leicht verarbeiten, weil sie zu hohe Schmelzpunkte haben. In solche Polyimide müssen die für die Sperrschichtmasse erforderlichen Metallteilchen bei der Herstellung eingelagert werden. Zum Beispiel können die Metallteilchen zu der Polyamidsäure zugesetzt werden, die ein verarbeitbares Zwischenprodukt bei der Herstellung des Po-Some polyimides are not easy to process because their melting points are too high. In such polyimides must the metal particles required for the barrier layer compound are incorporated during manufacture. For example can the metal particles are added to the polyamic acid, which is a processable intermediate in the manufacture of the po-

- 13 - .- 13 -.

609826/0835609826/0835

lyimids bildet. Polyamidsäuren lösen sich bekanntlich in geeigneten Trägerlösungsmitteln. Nach solchen Methoden lassen sich die Metallteilchen in einer Polyamidsäure in einem Trägerlösungsmittel dispergieren, und die Mengen an Polyamidsäure und durch das Dispergieren innig damit gemischten Metallteilchen werden zu bemessen, dass sich bei der Umwandlung mindestens eines Teiles der Polyamidsäure zum Polyimid und beim Entfernen mindestens eines Teiles des Trägerlösungsmittels die oben beschriebene Masse aus Polyimid und Metallteilchen bildet. Solche Massen aus Polyamidsäure, Trägerlösungsmittel und Metallteilchen haben dielektrische Eigenschaften und lassen sich vor der Umwandlung der Polyamidsäure zum Polyimid und dem Entfernen des Trägerlösungsmittels je nach Wunsch verformen.lyimids forms. As is known, polyamic acids dissolve in suitable ones Carrier solvents. In such methods, the metal particles can be immersed in a polyamic acid in a carrier solvent disperse, and the amounts of polyamic acid and metal particles intimately mixed therewith by the dispersion are to be measured that in the conversion of at least part of the polyamic acid to the polyimide and the Removing at least a portion of the carrier solvent forms the above-described composition of polyimide and metal particles. Such compositions of polyamic acid, carrier solvent and Metal particles have dielectric properties and before the conversion of the polyamic acid to the polyimide and the Removal of carrier solvent, deform as desired.

Ein besonders bevorzugtes Polyimid mit einer Einfriertemperatur von 380° C kann aus der entsprechenden Polyamidsäure als Zwischenprodukt in N-Methyl-2-pyrrolidon hergestellt werden (im Handel erhältlich als »PYRE-ML»-Drahtlack RC-5057). Das sich aus einer solchen Polyamidsäure bildende und Aluminiumteilchen in Dispersion enthaltende Polyimid verträgt eine Temperatur von 450° C lange genug, um (durch Legieren) niederohmige Widerstandskontakte zwischen Leitern aus Aluminium und Halbleitervorrichtungen aus Silicium in den gleichen oder benachbarten Elementen eines veränderbaren ROM-Speichers herzustellen, und es
gesetzt werden.
A particularly preferred polyimide with a glass transition temperature of 380 ° C. can be prepared from the corresponding polyamic acid as an intermediate in N-methyl-2-pyrrolidone (commercially available as " PYRE-ML" wire enamel RC-5057). The polyimide formed from such a polyamic acid and containing aluminum particles in dispersion can withstand a temperature of 450 ° C long enough to produce (by alloying) low-resistance contacts between conductors made of aluminum and semiconductor devices made of silicon in the same or adjacent elements of a variable ROM memory , and it
be set.

stellen, und es kann dauernd einer Temperatur von 220 C aus-and a temperature of 220 C can be

Aromatische Polyamide mit der erforderlichen Einfriertemperatur sind in den US-PSen 3 006 899, 3 094 511, 3 232 910, 3 240 760 und "3 354 127 beschrieben. Ein solches Polymerisat, das erfindungsgemäss verwendet werden kann, lässt sich durch die Formel -£- COCgH^CONHCgH^NH -4-n darstellen, in der η eine grosse ganze Zahl ist. Besonders bevorzugt wird ein Polymerisat dieser Formel, bei der die -COCgH^CO-Einheiten Isophthaloyl- und/oder Terephthaloyleinheiten und die NHCgH^NH-Einheiten m-Phenylendiamineinheiten sind. Ein solches, als Bin-Aromatic polyamides with the required glass transition temperature are described in US Pat. Nos. 3,006,899, 3,094,511, 3,232,910, 3,240,760 and 3,354,127. Such a polymer, which can be used according to the invention, can be expressed by the formula - £ - COCgH ^ CONHCgH ^ NH -4- n , in which η is a large integer A polymer of this formula in which the -COCgH ^ CO units are isophthaloyl and / or terephthaloyle units and the NHCgH ^ NH are particularly preferred Units are m-phenylenediamine units.

- 14 6ü982b/0835 - 14 6ü982b / 0835

demittel besonders bevorzugtes aromatisches Polyamid erhält man durch Umsetzung von äquimolekularen Mengen m-Phenylendiamin und Phthalsäurechlorid, wobei das letztere ein Gemisch aus etwa 70 Molprozent IsophthalsäureChlorid und 30 Molprozent Terephthalsäurechlorid ist. Ein solches Polymerisat mit einer Einfriertemperatur von 130° C ist bei 300° C beständig genug für die Bildung einer Legierung aus Gold und Germanium und eignet sich in Form einer dispergiertes Metallpulver enthaltenden Lösung zur Herstellung von den elektrischen Strom regelnden Sperrschichten für Germaniumvorrichtungen.A particularly preferred aromatic polyamide is obtained by reacting equimolecular amounts of m-phenylenediamine and phthalic acid chloride, the latter being a mixture from about 70 mole percent isophthalic acid chloride and 30 mole percent Is terephthalic acid chloride. Such a polymer with a glass transition temperature of 130 ° C is stable at 300 ° C enough to form an alloy of gold and germanium and is useful in the form of a dispersed metal powder containing Solution for making electrical current regulating barriers for germanium devices.

Die in der aus Bindemittel und Füllstoff bestehenden Masse verwendeten Metallteilchen tragen isolierende Überzüge, so dass von einem Metallteilchen zum anderen kein elektrischer Strom durch das polymere Bindemittel fliessen kann. Obwohl die Teilchen selbst ein elektrisch leitendes Inneres haben (10 bis 10 S.cm), genügt eine dünne, dielektrische Oberfläche, um den Teilchen einen Oberflächenwiderstand zu verleihen, selbst wenn sie sich in dem Bindemittel gegenseitig berühren. Infolgedessen lässt sich durch blosses Dispergieren von Metallteilchen in dem polymeren Bindemittel ein niederohmiger elektrischer Leitungsweg nicht herstellen. Die dielektrische Oberfläche, die die Metallteilchen nichtleitend macht, kann durch Überziehen der Teilchenoberfläche mit einer isolierenden chemischen Verbindung des zu überziehenden Metalls, wie einem Oxid, Sulfid oder Nitrid des Metalls, erzeugt werden. Leicht erhältliche Metalle, die mit einer Oxidschicht überzogen sind, welche das Teilchenaggregat in dem Bindemittel elektrisch isolierend macht, sind Aluminium, Antimon, Wismut, Cadmium, Chrom, Kobalt, Indium, Blei, Magnesium, Mangan, Molybdän, Niob, Tantal, Titan und Wolfram. Ein bevorzugtes Metall ist Aluminium mit einem Anlauffilm von isolierendem Aluminiumoxid, der sich leicht an der Atmosphäre bildet. The metal particles used in the mass consisting of binder and filler have insulating coatings, see above that no electric current can flow through the polymeric binder from one metal particle to the other. Although the Particles themselves have an electrically conductive interior (10 to 10 S.cm), a thin, dielectric surface is sufficient, to impart surface resistance to the particles even when they touch each other in the binder. As a result, by simply dispersing metal particles Do not create a low-resistance electrical conduction path in the polymeric binder. The dielectric Surface that makes the metal particles non-conductive can be achieved by coating the particle surface with an insulating chemical compound of the metal to be coated, such as an oxide, sulfide or nitride of the metal. Easily available metals that are coated with an oxide layer that electrically binds the aggregate of particles in the binder makes insulating, are aluminum, antimony, bismuth, cadmium, chromium, cobalt, indium, lead, magnesium, manganese, molybdenum, Niobium, tantalum, titanium and tungsten. A preferred metal is aluminum with a tarnish film of insulating aluminum oxide that easily forms in the atmosphere.

Das Metall für die Metallteilchen der Sperrschichtmasse gemäss der Erfindung soll so gewählt werden, dass es mit der darunter-The metal for the metal particles of the barrier layer mass according to the invention should be chosen so that it

- 15 60982B/0835 - 15 60982B / 0835

liegenden Halbleiteroberfläche verträglich ist. Das gewählte Metall kann ein Nichtdotierungsmittel für den Wirtshalbleiter, z.B. Silicium, des kontaktbildenden Oberflächenbereichs der Halbleitervorrichtung sein. Es kann auch ein Dotierungsmittel für den Wirtshalbleiter sein, sofern nur der Leitfähigkeitstyp, den es normalerweise erteilt, der gleiche ist wie derjenige des kontaktbildendeh Oberflächenbereichs der Halbleitervorrichtung. Mit anderen Worten: Das Metall wird so gewählt, dass es den Wirtshalbleiter nicht in einem Sinn dotiert, der demjenigen entgegengesetzt ist, in dem er bereits bei der Bildung der Halbleitervorrichtung dotiert wurde. Es ist z.B. bekannt, dass Aluminium ein p-Dotierungsmittel und Antimon ein n-Dotierungsmittel für Silicium ist. Daher ist eine aluminiumhaltige Sperrschicht mit einer p-dotierten Siliciumoberfläche und eine antimonhaltige Sperrschicht mit einer n-dotierten Siliciumoberfläche verträglich.lying semiconductor surface is compatible. The chosen metal can be a nondoping agent for the host semiconductor, e.g., silicon, of the contact-forming surface area of the semiconductor device. It can also be a dopant for the host semiconductor, as long as the conductivity type it normally gives is the same as that of the contact-forming surface area of the semiconductor device. In other words: The metal is chosen so that it does not dop the host semiconductor in a sense that is opposite to that in which it was already doped when the semiconductor device was formed. It is e.g. it is known that aluminum is a p-type dopant and antimony is an n-type dopant for silicon. Hence it is aluminous Barrier layer with a p-doped silicon surface and an antimony-containing barrier layer with an n-doped Silicon surface compatible.

Man kann auch ein Gemisch aus Metallen verwenden, sofern es nur mit der Halbleitervorrichtung, wie oben beschrieben, verträglich ist. Ein solches Gemisch kann in Form von Teilchen einer Legierung und/oder in Form eines Gemisches aus reinen Metallteilchen vorliegen.A mixture of metals can also be used as long as it is compatible with the semiconductor device as described above is. Such a mixture can be in the form of particles of an alloy and / or in the form of a mixture of pure Metal particles are present.

Die Grosse der Metallteilchen kann im Bereich* von etwa 0,01 bis 250 u liegen. Der Teilchengrössenbereich von etwa 0 05 bis 20 ja wird bevorzugt. Im allgemeinen beträgt die mittlere Teilchengrösse nicht mehr als das 0,1 fache der Sperrschichtdicke.The size of the metal particles can be in the range * of about 0.01 up to 250 u. The particle size range of about 0.05 to 20 yes is preferred. In general, the mean particle size is no more than 0.1 times the barrier layer thickness.

Die Metallteilchen sind in der Sperrschichtmasse gemäss der Erfindung in einer für die elektrische Aktivierung ausreichenden Menge enthalten. Im allgemeinen beträgt der Metallteilchengehalt 10 bis 90 Volumprozent, gewöhnlich mindestens 25 Volumprozent und vorzugsweise 25 bis 85 Volumprozent, um bei der Aktivierung einen niedrigen Widerstand zu erreichen. Der an 100 % fehlende Rest besteht im wesentlichen aus dem polymeren Bindemittel. Die Menge der Metallteilchen soll nicht soThe metal particles are contained in the barrier layer composition according to the invention in an amount sufficient for electrical activation. Generally, the metal particle content is 10 to 90 volume percent, usually at least 25 volume percent, and preferably 25 to 85 volume percent in order to achieve low resistance upon activation. The remainder missing 100% consists essentially of the polymeric binder. The amount of metal particles should not be so

- 16 609825/0835 - 16 609825/0835

gross sein, -dass die mechanische Festigkeit des Bindemittels darunter ernsthaft leidet oder die Oberfläche der Sperrschicht zu rauh wird.be great, -that the mechanical strength of the binder seriously suffers or the surface of the barrier layer becomes too rough.

Die normalerweise isolierende, aber elektrisch aktivierbare Sperrschichtmasse ist in Anbetracht der Steifigkeit des Bindemittels ein formhaltender fester Stoff. Die Masse und die Sperrschicht können nach vielen bekannten Methoden zur homogenen Verteilung von Metallteilcheh in einem polymeren Bindemittel zur Erzeugung einer Sperrschicht von der gewünschten Dicke und Form hergestellt werden. Zum Beispiel erhält man einen Überzug auf einer Halbleiteroberfläche, indem man eine die Metallteilchen in Dispersion enthaltende Lösung des Bindemittels in einem geeigneten flüchtigen Lösungsmittel aufträgt. Die Dispersion kann auf den Halbleiter durch Anstreichen, Spritzen, Tauchen oder nach anderen herkömmlichen Methoden, zu denen auch das Trocknen durch Verdunstung gehört, aufgetragen werden, um *die aus Bindemittel und dispergierten Metallteilchen bestehende Sperrschicht zu erhalten. Wenn man als Bindemittel ein hochschmelzendes Polyimid verwendet, kann es zweckmässiger sein, dieses Bindemittel in Form der als Zwischenprodukt anfallenden Polyamidsäure in Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel zu verarbeiten. Eine solche. Polyamidsäurelösung kann für die oben beschriebenen Sperrschichtbildungsverfahren verwendet werden. Das Lösungsmittel für die Polyamidsäure soll sich sowohl mit der Polyamidsäure als auch mit dem Polyimid, welches anschliessend daraus hergestellt wird, stark assoziieren und durch Verflüchtigung abtreibbar sein. Geeignete Lösungsmittel sind Ν,Ν-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dime thyIsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon und Tetramethylharnstoff. Nach dem Auftragen auf den Halbleiter lässt sich die Polyamidsäure leicht an Ort und Stelle durch Erhitzen in das Polyimid überführen, wobei ein Ringschluss unter Abspaltung von Wasser erfolgt; vor der Umwandlung zum Polyimid wird das Trägerlösungsmittel abgetrieben.The normally insulating but electrically activatable barrier compound is in consideration of the stiffness of the binder a shape-retaining solid material. The crowd and the Barrier layers can be used by many known methods to homogeneously distribute metal particles in a polymeric binder to create a barrier layer of the desired thickness and shape. For example, you get one Coating on a semiconductor surface by applying the metal particles applied in dispersion containing solution of the binder in a suitable volatile solvent. the Dispersion can be applied to the semiconductor by painting, spraying, dipping or other conventional methods, including those belonging to the drying by evaporation, applied to * which consists of binder and dispersed metal particles Preserve barrier. If a high-melting polyimide is used as the binder, it may be more appropriate to this binder in the form of the polyamic acid obtained as an intermediate product in solution in a suitable solvent to process. Such. Polyamic acid solution can be used for the barrier formation methods described above can be used. The solvent for the polyamic acid should be both with the polyamic acid as well as with the polyimide, which then is made from it, strongly associate and volatilized. Suitable solvents are Ν, Ν-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone and tetramethylurea. After this When applied to the semiconductor, the polyamic acid can easily be converted into the polyimide on the spot by heating, a ring closure takes place with elimination of water; before conversion to polyimide becomes the carrier solvent aborted.

- 17 -- 17 -

609825/08 3 5609825/08 3 5

0R-5526-A 1* 25013420R-5526-A 1 * 2501342

Wenn das polymere Bindemittel leicht schmelzbar ist, kann man eine Sperrschicht aus der die dispergierten Metallteilchen . enthaltenden Polymerisatschmelze durch Vergiessen oder Strangpressen auf den halbleitenden Träger aufbringen. Andernfalls kann man eine Folie auf einen Träger giessen, sie sodann von. dem Träger abziehen und sie gegen den Halbleiterkontakt anpressen, um eine Sperrschicht herzustellen. ; . . If the polymeric binder is easily meltable, one can create a barrier layer of the dispersed metal particles. Apply containing polymer melt by casting or extrusion onto the semiconducting carrier. Otherwise, you can cast a film on a carrier, then from. peel off the carrier and press it against the semiconductor contact to produce a barrier layer. ; . .

Die stromregelnde Sperrschicht ist gewöhnlich eine Schicht, deren Form und Abmessungen sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck richten. Wenn die Schicht mit Bereichen einer Halbleitervorrichtung in Kontakt steht, die n-Leitfähigkeit oder p-Leltfähigkeit aufweisen, kann sie für Mikroaufbauelemente (microassembly elements) 25,4 bis 2540 μ und für Mikroschaltkreiselemente (microcircuit elements) 0,1 bis 25,4 ti dick sein. Ihre Breite beträgt gewöhnlich mindestens das Doppelte ihrer Dicke, und ihre Länge längs des halbleitenden Trägers kann erheblich grosser sein. Der elektrische Widerstand durch die Schicht hindurch beträgt in nicht-aktiviertem Zustand normalerweise mehr als 10 Ohm. Der elektrische Widerstand in der dielektrischen Sperrschichtmasse in ihrem nicht-aktivierten Zustand, z.B. in Form einer stromregelnden Sperrschicht, beruht auf der.dielektrischen Natur des polymeren Bindemittels und dem isolierenden Überzug auf den in dem Bindemittel dispergierten Metallteilchen. Er kann aber überwunden werden, indem man an die Masse ein elektrisches Potential anlegt, welches den für die elektrische Aktivierung ausreichenden Schwellenwert übersteigt. Es ist anzunehmen, dass bei einer solchen elektrischen Aktivierung elektrische Hochspannungsentladungen die isolierenden Überzüge auf denjenigen Metallteilchen zerstören, die sich auf dem Weg befinden, auf dem die elektrischen Entladungen von der Sperrschicht zu der Halbleitervorrichtung gelangen. Bei der ersten Entladung bildet sich offenbar mindestens ein elektrisch leitender Weg durch die Sperrschicht hindurch. Infolgedessen ist die elektrische Aktivierung durch einen plötzlichen anfänglichen Über-The current-regulating barrier layer is usually a layer whose shape and dimensions depend on the intended use. If the layer is in contact with areas of a semiconductor device that have n-conductivity or p-conductivity, it can be 25.4 to 2540 μ for microassembly elements and 0.1 to 25.4 ti for microcircuit elements be fat. Their width is usually at least twice their thickness and their length along the semiconducting support can be considerably greater. The electrical resistance through the layer in the non-activated state is normally more than 10 ohms. The electrical resistance in the dielectric barrier layer compound in its non-activated state, for example in the form of a current-regulating barrier layer, is based on the dielectric nature of the polymeric binder and the insulating coating on the metal particles dispersed in the binder. However, it can be overcome by applying an electrical potential to the ground, which exceeds the threshold value sufficient for electrical activation. It can be assumed that with such an electrical activation, electrical high-voltage discharges destroy the insulating coatings on those metal particles which are located on the path on which the electrical discharges arrive from the barrier layer to the semiconductor device. During the first discharge, at least one electrically conductive path is evidently formed through the barrier layer. As a result, electrical activation is prevented by a sudden initial over-

- 18 609825/08 3 5- 18 609825/08 3 5

gang in den niederohmigen Zustand gekennzeichnet.gear to the low-resistance state.

Eine bevorzugte Methode der elektrischen Aktivierung ist das kurzzeitige Anlegen eines Gleichstromimpülses, gewöhnlich für einen Zeitraum von 1 Mikrosekunde bis 1 Millisekunde, an das Element. Die Polarität des Impulses ist unerheblich. Wenn die Dicke der Sperrschicht weniger als 25 W beträgt, genügt gewöhnlich eine Spannung von 5 bis 15 V; für grössere Dicken können Spannungen bis zu mehreren hundert Volt erforderlich sein. Vorzugsweise wird die Stromstärke auf etwa 100 mA begrenzt; wenn empfindliche Teile im Weg des Stromes liegen, kann jedoch eine Begrenzung auf niedrigere Stromstärken erforderlich sein.A preferred method of electrical activation is this brief application of a DC pulse, usually for a period of 1 microsecond to 1 millisecond, to the Element. The polarity of the pulse is irrelevant. If the thickness of the barrier layer is less than 25 W, it usually suffices a voltage of 5 to 15 V; For greater thicknesses, voltages of up to several hundred volts may be required be. The current intensity is preferably limited to approximately 100 mA; however, if sensitive parts are in the path of the current, a limitation to lower currents may be necessary be.

Ferner ist für die elektrische Aktivierung auch das kurze Anlegen einer Wechselstromspannung allgemein anwendbar. In diesem Falle soll die Einwirkung der Spannung nicht wesentlich kürzer als 1/2 Periode sein. In anderen Beziehungen ist das Verfahren das gleiche, wie oben für die Gleichstromaktivierung beschrieben.Furthermore, the short application is also for the electrical activation an alternating current voltage generally applicable. In this case, the effect of the tension should not be significant be shorter than 1/2 period. In other respects the procedure is the same as above for DC activation described.

Wenn die Sperrschicht sich in ihrem niederohmigen Zustand befindet, kann sie durch einen kleinen, strombegrenzten Impuls von etwa 0,1 bis 10 mA in den hochohmigen Zustand umgeschaltet werden, wobei der Impuls so geregelt wird, dass die Stromstärke am Ende des Impulses sehr schnell auf einen neuen niedrigen Wert, gewöhnlich Null, abfällt. Für den Impuls wird der untere Teil des angegebenen Bereichs bevorzugt; jedoch können gelegentlich Stromstärken von sogar 50 mA erforderlich sein. Unter einem strombegrenzten Impuls ist ein kurzer Stromfluss zu verstehen, der mit Hilfe eines mit der Schaltvorrichtung in Reihe geschalteten Widerstandes unter einer bestimmten Grosse gehalten wird.When the junction is in its low resistance state, it can be switched to the high-resistance state by a small, current-limited pulse of around 0.1 to 10 mA the pulse is regulated in such a way that the current strength at the end of the pulse to a new low very quickly Value, usually zero, decreases. The lower part of the specified range is preferred for the pulse; however can occasionally currents of even 50 mA may be required. Under a current limited pulse is a brief current flow to understand that with the help of a resistor connected in series with the switching device below a certain Big is kept.

Wenn die Sperrschicht sich in ihrem hochohmigen Zustand befindet, kann sie mit Hilfe eines Spannungsimpulses von typischWhen the barrier layer is in its high resistance state, can it with the help of a voltage pulse of typical

- 19 609826/Ü835 - 19 609826 / Ü835

4040

etwa 10 bis 800 V in den niederohmigen Zustand umgeschaltet werden, wobei dieser Impuls so geregelt wird, dass die Stromstärke am Ende des Impulses verhältnismässig langsam auf einen niedrigen Wert absinkt.about 10 to 800 V switched to the low-resistance state , whereby this pulse is regulated in such a way that the current strength falls relatively slowly to a low value at the end of the pulse.

Um den Übergang in den hochohmigen Zustand herbeizuführen, kann man sich verschiedener Mittel zum Zuführen von ausschaltenden Strömen oder Stromimpulsen bedienen. Eine vorteilhafte Möglichkeit ist eine geregelte Spannungsquelle in Kombination mit einem Begrenzungsreihenwiderstand, die beide zusammen eine Stromquelle darstellen, die imstande ist, eine Ausgangsleistung von etwa 50 mA für einen Zeitraum von 0,1 bis 1 Sekunde zuzuführen. Man stellt fest, dass in dieser kurzen Zeitspanne der durch die Sperrschicht fliessende Strom stetig bis auf Null abnimmt, was darauf hindeutet, dass das metallisch leitende Material in den elektrisch leitenden Wegen dem Schaltvorgang unterliegt. Noch plötzlicher (schnelles Abklingen) lässt sich der Übergang mittels einer Kondensatorenladung herbeiführen, die einen Spitzenstrom oder Spitzenstromimpuls von 25 bis 50 mA für einen Zeitraum von 1 Millisekunde zur Verfügung stellt, was darauf hindeutet, dass die elektrisch leitenden Wege durch den schnell absinkenden Stromimpuls plötzlich unterbrochen werden. Für verhältnismässig dicke Sperrschichten in Mikroaggregaten (mierοassemblies) und für dünne Sperrschichten in MikroStromkreisen (microcircuits) genügt ungefähr der gleiche Abschaltstrom. Ein geeigneter Wert für den Abschaltstrom lässt sich für eine gegebene Sperrschicht leicht durch Versuche ermitteln.To bring about the transition to the high-resistance state, one can use various means of supplying switching-off currents or current pulses. An advantageous one The possibility is a regulated voltage source in combination with a limiting series resistor, both of which are one Represent a current source that is capable of an output power of approximately 50 mA for a period of 0.1 to 1 second to feed. It can be seen that in this short period of time the current flowing through the barrier layer is steady up to Zero decreases, suggesting that the metallically conductive material is in the electrically conductive path of the switching process subject. The transition can be brought about even more suddenly (rapid fading) by means of a capacitor charge, which provide a peak current or peak current pulse of 25 to 50 mA for a period of 1 millisecond represents, which suggests that the electrically conductive paths suddenly become due to the rapidly decreasing current pulse to be interrupted. For relatively thick barrier layers in micro-assemblies (mierοassemblies) and for thin barrier layers in microcircuits, roughly this is sufficient same cut-off current. A suitable value for the cut-off current can easily be passed through for a given junction Identify attempts.

Die Spannung, die zum Umschalten vom hochohmigen auf den niederohmigen Zustand erforderlich ist, ist geringer als die zum Aktivieren der gleichen Sperrschicht erforderliche Spannung. In anderen Beziehungen sind die Verfahren zum Aktivieren und zum Herunterschalten vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand im wesentlichen die gleichen. Der Fachmann versteht jedoch, dass für sehr schnelles Umschalten vom hochohmigen inThe voltage that is used to switch from high-resistance to low-resistance State is less than the voltage required to activate the same junction. In other respects are the methods for activating and downshifting from the high impedance to the low impedance state essentially the same. However, the person skilled in the art understands that for very fast switching from high-impedance to

- 20 •609826/0835 '- 20 • 609826/0835 '

den niederohmigen Zustand eine WechselStromspannung mitunter unpraktisch ist.the low-resistance state sometimes an alternating current voltage is impractical.

Eine andere Methode zur elektrischen Aktivierung oder Umschaltung vom hochohmigen Zustand ist die Anwendung einer Wechselstromentladung. Häufig eignet sich für diesen Zweck eine Teslaspule oder ein Vakuumtester (im Handel erhältlich); mit einer solchen Vorrichtung ist es jedoch schwierig, die Aktivierung genau zu lokalisieren. Normalerweise genügt eine sehr kurze Einwirkung der Entladung des Vakuumtesters, wobei die Elektrode des Vakuumtesters mit der Sperrschicht ausser Kontakt gehalten wird.Another method of electrical activation or switching from the high resistance state is to use a AC discharge. A Tesla coil or vacuum tester (commercially available) is often suitable for this purpose; however, with such a device it is difficult to precisely localize the activation. Usually one is enough very brief exposure to the discharge of the vacuum tester, whereby the electrode of the vacuum tester with the barrier layer outside Contact is kept.

Die Teslaspule ist ein Transformator besonderer Art, der verwendet wird, um aus schwachen Gleichstromspannungen sehr hohe Sekundärspannungen zu erhalten. Der Primärstromkreis des Transformators führt durch einen automatischen Unterbrecher', der mit einer hohen Frequenz von etwa 500 bis 2000 Hz geöffnet und geschlossen wird. Beim Öffnen und Schliessen des Stromkreisunterbrechers kommt es im sekundären Stromkreis zu Entladungen von ungleicher Stärke. Die stromregelnde Sperrschicht wird in den Sekundärstromkreis geschaltet. Der niederohmige Zustand der Sperrschicht wird vorzugsweise hergestellt, indem man (1) in den Sekundärstromkreis einen Luftspalt einlagert, z.B, indem man den Pol der Teslaspule in einen Abstand von etwa 0,65 bis 1,3 cm von der Sperrschicht bringt, um die Unterbrecherentladung zu begünstigen und den Entladungsstrom schwächer und mehr einseitig gerichtet zu machen, (2) den Teslaspulenpol von einer Seite zur anderen führt, so dass die Entladungen über die ganze Oberfläche der Sperrschicht gelenkt und viele Durchschlagswege erzeugt werden, und (3) die Sperrschicht und die mit ihr in Kontakt stehende Halbleitervorrichtung gegen die Erde isoliert, indem man das Element entweder für sich selbst oder als Teil einer Matrix auf eine elektrisch isolierende Trägeroberfläche stellt, so dass der Spannungsabfall und der Stromfluss in der Sperr-The Tesla coil is a special type of transformer that is used to convert very high voltages from weak direct current To maintain secondary stresses. The primary circuit of the transformer runs through an automatic breaker ', which opens at a high frequency of around 500 to 2000 Hz and is closed. When the circuit breaker opens and closes, it occurs in the secondary circuit Discharges of unequal strength. The current-regulating junction is switched into the secondary circuit. The low resistance The state of the barrier layer is preferably established by adding (1) an air gap in the secondary circuit intercalated, for example by placing the pole of the Tesla coil about 0.65 to 1.3 cm away from the barrier layer brings to favor the interrupter discharge and to make the discharge current weaker and more unidirectional, (2) leads the Tesla coil pole from side to side so that the discharges cover the entire surface of the Barrier layer and many breakdown paths are created, and (3) the barrier layer and those in contact with it Semiconductor device isolated from earth by having the element either on its own or as part of a matrix on an electrically insulating support surface, so that the voltage drop and the current flow in the blocking

- 21 609325/083.5 - 21 609325 / 083.5

schicht vermindert werden. Normalerweise genügen Teslaspulenentladungen von etwa 1 bis 5 Sekunden Dauer, um den Widerstandsabnahme-Umkehrpunkt (point of diminishing return) zu erreichen und einen Übergang der dielektrischen Sperrschichtmasse in den niederohmigen Zustand herbeizuführen. Sobald dieser Zustand erreicht ist, bleibt der Widerstandswert bei Anwendung eines schwachen Lesestromes im wesentlichen unverändert. ,layer can be reduced. Usually, Tesla coil discharges are sufficient from about 1 to 5 seconds to reach the point of diminishing return and bring about a transition of the dielectric barrier layer ground to the low-resistance state. As soon as this state is reached, the resistance value remains essentially unchanged when a weak read current is used. ,

Der elektrische Widerstand der Sperrschicht in ihrem niederohmigen Zustand, bestimmt mit dem Simpson-Ohmmeter, Modell 269, reicht von weniger als 1 Ohm bis etwa 1000 Ohm und liegt gewöhnlich im Bereich von 5 bis 50 0hm. Dieser Widerstand wird durch Verwendung grosser Metallteilchen, durch Aktivierung mit hoher Spannung (in beliebiger Weise) oder dadurch, dass man den Stromweg durch die Sperrschicht hindurch kurz macht, herabgesetzt. Höhere Widerstandswerte für den niederohmigen·Zustand treten auf, wenn der Anteil des Metalls unter 25 Volumprozent liegt. The electrical resistance of the barrier layer in its low-ohmic state, determined with the Simpson ohmmeter, model 269, ranges from less than 1 ohm to about 1000 ohms and is usually in the range of 5 to 50 ohms. This resistance will by using large pieces of metal, by activating with high voltage (in any way) or by shortens the current path through the barrier layer. Higher resistance values for the low-ohmic state occur when the proportion of metal is less than 25 percent by volume.

Der Widerstand im hochohmigen Zustand (für eine Sperrschicht, die noch niemals mit einer Teslaspule behandelt worden ist) beträgt typisch mehr als 10 0hm. Wenn die Sperrschicht aber erst einmal mit einer Teslaspule behandelt worden ist, erreicht der Widerstand in einem nachfolgenden hochohmigen Zu-The resistance in the high-ohmic state (for a barrier layer that has never been treated with a Tesla coil) is typically more than 10 ohms. However, once the barrier has been treated with a Tesla coil, it is achieved the resistance in a subsequent high-ohmic supply

3 7 stand nur noch 10 bis 10 0hm.3 7 was only 10 to 10 ohms.

Das Verhältnis zwischen dem hochohmigen und dem niederohmigenThe relationship between the high-resistance and the low-resistance

2 Zustand beträgt für eine gegebene Sperrschicht mindestens 10 , was für einen weiten Anwendungsbereich genügt. (Digitale Festkörperschaltkreise arbeiten gut bei einer Änderung um eine Grössenordnung, obwohl eine grössere Änderung erwünscht ist, um einen SicherheitsSpielraum zu haben.) Das Umschalten zwischen dem hochohmigen und dem niederohmigen Zustand kann mindestens 10mal und häufig mehr als lOOmal durchgeführt werden. Sowohl der hochohmige als auch der niederohmige Zustand sind über Monate hinweg stabil und werden durch schwache Leseströme nicht beeinflusst.2 condition is at least 10 for a given barrier layer, which is enough for a wide range of applications. (Solid-state digital circuits work well when changed by one Order of magnitude, although a larger change is desired, to have a margin of safety.) Switching between the high-resistance and the low-resistance state can be carried out at least 10 times and often more than 100 times. Both the high-resistance and the low-resistance state are stable for months and are caused by weak read currents unaffected.

- 22 -- 22 -

60982S/083560982S / 0835

Das Element gemäss der Erfindung, das aus einer Kombination einer verträglichen stromregelnden Sperrschicht mit einer Halbleitervorrichtung besteht, eignet sich allgemein für änderbare Speichersysteme von hoher Packungsdichte, die aus vielen derartigen Elementen in Form einer Matrix mit daran befestigten Kontaktleitern und geeigneten Schreib- und Leseorganen zusammengesetzt sind. Durch die Leichtigkeit, mit der das Schema der aktiven Halbleiter in einer Matrix durch einfache elektrische Behandlungen geändert werden kann, gestaltet sich die Berichtigung von Fehlern oder die Änderung des Speicher systems beim praktischen Einsatz sehr einfach. Bei der Herstellung der zu einer Matrix zusammengefassten Elemente kann die bevorzugte stromregelnde Sperrschicht auf Polyimidbasis der Einwirkung erhöhter Temperaturen widerstehen, die normalerweise angewandt werden, um niederohmige Kontakte zwischen metallischen Leitern znd Halbleitervorrichtungen herzustellen, z,B. einer Temperatur von 450 C, die zur Legierungsbindung von Aluminium an Silicium angewandt wird. Auch hinsichtlich der Herstellung solcher Elemente kann die Erzeugung einer Sperrschicht durch Beschichten mit Polymerisat einfacher sein als durch Vakuumbedampf ung . The element according to the invention that consists of a combination a compatible current regulating junction with a semiconductor device is generally suitable for changeable Storage systems of high packing density, which are made up of many such elements in the form of a matrix attached to them Contact conductors and suitable writing and reading organs are put together. The ease with which the scheme of the active semiconductors in a matrix can be changed by simple electrical treatments, the correction is designed errors or changes to the storage system when practical use very easy. When producing the elements combined to form a matrix, the preferred Current-regulating polyimide-based barrier layer withstand the elevated temperatures normally used to create low-resistance contacts between metallic Manufacture conductors and semiconductor devices, e.g. a temperature of 450 C, which is used for the alloying of aluminum applied to silicon. Also with regard to the production of such elements, the creation of a barrier layer can be achieved by Coating with polymer can be easier than with vacuum vapor deposition.

In den folgenden Beispielen beziehen sich, falls nichts anderes angegeben wird, die Teile auf Gewichtsmengen.In the following examples, unless otherwise specified, parts relate to amounts by weight.

Beispiel 1example 1

A. Zur Herstellung einer Sperrschicht für eine Mikrobaugruppe wird das folgende Verfahren angewandt: 2 Teile eines im Handel erhältlichen zerstäubten Aluminiumpulvers mit kugelförmigen Teilchen (mit einer mittleren Teilchengrösse von 20 μ) werden unter Rühren in einer 15-gewichtsprozentigen Lösung von 1 Teil eines festen Polyamids in N,N-Dimethylacetamid dispergiert. Das Polyamid ist ein Polykondensationsprodukt von hohem Molekulargewicht aus äquimolekularen Mengen m-Phenylendiamin und einem Gemisch aus 70 Teilen IsophthalsäurechloridA. To produce a barrier layer for a microassembly, the following procedure is used: 2 parts of a commercially available atomized aluminum powder with spherical particles (with an average particle size of 20 μ) are stirred into a 15% by weight solution of 1 part of a solid polyamide dispersed in N, N-dimethylacetamide. The polyamide is a high molecular weight polycondensation product of equimolecular amounts of m-phenylenediamine and a mixture of 70 parts of isophthalic acid chloride

. - 23 60982b/0835 . - 23 60982b / 0835

und 30 Teilen Terephthalsäurechlorid. Das Polyamid hat eine Einfriertemperatur von 130° C und ein spezifisches Gewicht von 1,32. Das Gemisch wird auf eine mit einem Polytetrafluoräthylenfilm beschichtete Platte gegossen, die auf 50° C vorerhitzt worden ist, und dann auf 150° C erhitzt, um das Lösungsmittel zum Verdampfen zu bringen und einen Film herzustellen. Der Film wird mit Hilfe eines mit Polytetrafluoräthylen überzogenen und auf 1500C erhitzten Eisens verpresst. Der Zweck des Verpressens ist die Erzeugung einer glatteren Oberfläche; das Verpressen führt nur zu einer geringen Dickenabnahme. Die endgültige Dicke beträgt 0,6 mm.and 30 parts of terephthalic acid chloride. The polyamide has a glass transition temperature of 130 ° C and a specific weight of 1.32. The mixture is poured onto a plate coated with a polytetrafluoroethylene film which has been preheated to 50 ° C. and then heated to 150 ° C. to cause the solvent to evaporate and to produce a film. The film is pressed with the aid of a plated with polytetrafluoroethylene and heated to 150 0 C iron. The purpose of grouting is to create a smoother surface; pressing only leads to a slight decrease in thickness. The final thickness is 0.6 mm.

B. Es wird ein mechanisches Trägergestell hergestellt, welches eine Matrix von 7x7 Siliciumdioden 3 (vgl. Fig. 2) (im Handel erhältlich) trägt, von denen jede einen federbelasteten Everett & Charles-Kontakt 4 aufweist. Der oben beschriebene Film 5 wird in das Trägergestell so eingesetzt, dass die federbelasteten Kontakte 4 gegen ihn drücken. (Nach einem anderen Verfahren kann man den Film in direkten Kontakt mit den Diodenflächen pressen, die freiliegende Halbleiteroberflächen darstellen, wobei die Metallteilchen so ausgewählt werden, dass sie den Film verträglich mit der Sperrschicht machen.) Leiter 6 bis 12 werden derart in Reihen angeordnet, dass sie mit den freien Diodenanschlüssen in Kontakt stehen. Die Leiter 13 (dargestellt) bis 19 (nicht dargestellt) werden in Kolonnen angeordnet, die die freie Seite des Films gegenüber derjenigen Filmoberfläche, die mit den federbelasteten Kontakten in Berührung steht, berühren. Die Anordnung erläutert ein System für einen ROM-Speicher, der in Reihe geschaltete stromregelnde Sperrschichten und Halbleitervorrichtungen aufweist, wobei jede Kombination ein Element des Speichers bildet. Bei richtiger Ausrichtung der federbelasteten Kontakte lässt sich jedes Element der Matrix gesondert durch eine elektrische 250 V-Entladung eines 0,002 pF-Kondensators zu einem niederohmigen Zustand aktivieren und auf die oben beschriebene Weise sodann von dem niederohmigen in den hochohmigen Zustand umschalten.B. A mechanical support frame is produced, which has a matrix of 7x7 silicon diodes 3 (see. Fig. 2) (commercially available) each of which has a spring loaded Everett & Charles contact 4. The one described above Film 5 is inserted into the carrier frame so that the spring-loaded contacts 4 press against it. (After a Another method can be to press the film into direct contact with the diode areas, the exposed semiconductor surfaces with the metal particles selected to render the film compatible with the barrier layer.) Conductor 6 to 12 are arranged in rows in such a way that they are in contact with the free diode connections. The ladder 13 (shown) to 19 (not shown) are arranged in columns with the free side of the film opposite that Film surface that is in contact with the spring-loaded contacts stands, touch. The arrangement explains a system for a ROM memory which is series-connected current regulating Comprising barrier layers and semiconductor devices, each combination forming an element of the memory. With correct Alignment of the spring-loaded contacts can be made each element of the matrix separately by means of an electrical 250 V discharge a 0.002 pF capacitor to a low resistance state activate and then switch from the low-resistance to the high-resistance state in the manner described above.

- 24 609825/0835 ' - 24 609825/0835 '

Beispiel 2Example 2

A. 2 Teile schwarzes, oberflächenoxydiertes Aluminiumpulver mit Teilchengrössen von 0,01 bis 0 03 η werden mit Hilfe von Mörser und Pistill in 5 Teilen einer im Handel erhältlichen 16,5-prozentigen Lösung einer Polyamidsäure (15,2 % umgewandelte Polymerisatfeststoffe) in N-Methy1-2-pyrrolidon dispergiert. Die Lösung wird auf eine glatte saubere Oberfläche gegossen und 0,5 Stunden auf 135° C und sodann 1 Stunde auf 300° C erhitzt, um die Bildung des als Bindemittel für die dispergierten Aluminiumteilchen dienenden Polyimide zu vervollständigen und das Lösungsmittel sowie das bei der Kondensation der Polyamidsäure zum Polyimid entstehende Wasser abzutreiben. Der ausgehärtete Film aus der Sperrschichtmasse ist 0,5 μ dick undA. 2 parts of black, surface-oxidized aluminum powder with particle sizes from 0.01 to 0.03 η are mixed with the aid of a mortar and pestle in 5 parts of a commercially available 16.5 percent solution of a polyamic acid (15.2 % converted polymer solids) in N. -Methy1-2-pyrrolidone dispersed. The solution is poured onto a smooth, clean surface and heated to 135 ° C for 0.5 hour and then to 300 ° C for 1 hour to complete the formation of the polyimide binder for the dispersed aluminum particles and the solvent and condensation the polyamic acid to drive off the resulting polyimide water. The cured film of the barrier compound is 0.5μ thick and

hat einen elektrischen Widerstand von mindestens 10 0hm, gemessen durch den Film hindurch von seiner Oberfläche bis zur Unterfläche des leitenden Trägers.has an electrical resistance of at least 10 ohms measured through the film from its surface to the Lower surface of the conductive support.

B. Der Film wird durch die folgende Behandlung vom hochohmigen dielektrischen Zustand in einen niederohmigen leitenden Zustand umgeschaltet: Eine Teslaspule* die imstande ist, hochfrequente Hochspannungsentladungen zu erzeugen, wird 1,3 cm über dem Film angeordnet, und Entladungen von der Spule werden über die ganze Filmoberfläche gerichtet, während das Element sich auf einem isolierenden keramischen Ständer befindet. Nach 2 bis 3 Sekunden wird die Spule ausgeschaltet. Der elektrische. Widerstand wird wieder gemessen und beträgt nun 50 0hm.B. The film is made from high resistance by the following treatment dielectric state switched to a low-resistance conductive state: A Tesla coil * which is capable of high-frequency Generating high voltage discharges is placed 1.3 cm above the film, and discharges are taken from the coil directed across the film surface while the element is on an insulating ceramic stand. To The coil is switched off for 2 to 3 seconds. The electric one. Resistance is measured again and is now 50 ohms.

C. Die Fähigkeit der oben beschriebenen Sperrschicht, sich zwischen dem niederohmigen und dem hochohmigen Zustand hin- und herschalten zu lassen und diese Umschaltbarkeit über eine Zeitspanne hinweg beizubehalten, wird folgendermassen aufgezeigt: Die Sperrschicht wird mit Hilfe von Kontaktleitern an eine im Handel erhältliche, geregelte Stromquelle angeschlossen, die so eingestellt ist, dass sie durch einen Begrenzungswiderstand einen Strom von etwa 25 mA liefert. Durch oszillo-C. The ability of the barrier described above to between the low-resistance and the high-resistance state and to let switch and this switchability via a Maintaining the time span is shown as follows: The barrier layer is attached with the help of contact conductors connected to a commercially available regulated power source that is set to pass through a limiting resistor supplies a current of about 25 mA. By oscillo-

- 25 6U982&/083 5.- 25 6U982 & / 083 5.

skopische Beobachtung eines dem Stromfluss zu dem Element proportionalen Signals wird festgestellt, dass der Strom in 100 Millisekunden stetig bis auf den Wert Null abnimmt. Darin wird der elektrische Widerstand des Elements nochmals gemessen und beträgt nunmehr 2,5 Megohm; dieser Widerstand reicht aus, um eine Halbleiterdiode beim normalen Betrieb einer elektronischen Rechenanlage zu inaktivieren. Die Sperrschicht wird dann wieder mit Hilfe der oben beschriebenen Teslaspule in ihren niederohmigen Zustand zurückgeschaltet. Das Hin- und Herschalten wird noch dreimal wiederholt und das Element im aktiven Zustand gelagert. Nach drei Monaten wird das Element untersucht, wobei sich herausstellt, dass es seinen niedrigen Widerstand behalten hat; es lässt sich immer noch nach der oben beschriebenen Methode hin- und herschalten. Scopic observation of a flow proportional to the flow of current to the element Signal, it is determined that the current decreases steadily to zero in 100 milliseconds. In it will the electrical resistance of the element measured again and is now 2.5 megohms; this resistance is enough to to inactivate a semiconductor diode during normal operation of an electronic computing system. The barrier then becomes switched back to its low-resistance state again with the help of the Tesla coil described above. Switching back and forth is repeated three more times and the element is stored in the active state. After three months the element is examined, it turns out to have retained its low resistance; it can still be toggled back and forth using the method described above.

D. Die obigen Daten und die bekannte Wärmebeständigkeit des als Bindemittel dienenden Polyimids lassen vermuten, dass die Sperrschichtmasse dieses Beispiels sich besonders zur Herstellung von Sperrschichten für Halbleitervorrichtungen eignen könnte, die der Einwirkung verhältnismässig hoher Temperaturen ausgesetzt werden sollen, wie es bei Halbleitervorrichtungen auf der Basis von Silicium der Fall ist, die folgendermassen hergestellt werden können: Halbleiterdioden aus einkristallischem Silicium können aus einer Schmelze hergestellt werden, indem man nach herkömmlichen Züchtungsmethoden (unter Verwendung eines Kristallkeims) einen einkristallischen, dotierten Siliciumstab herstellt, der dann zu Mikroplättchen oder Trägern zerschnitten werden kann. Durch anschliessendes Eindiffundierenlassen eines p-Dotierungsmittels, wie Bor, in die Oberfläche erhält man eine Gleichrichterdiode. Eine solche Diode ist in direktem Kontakt mit einer Sperrschicht gemäss der Erfindung in Fig. 3 dargestellt.D. The above data and the known heat resistance of the polyimide used as a binder suggest that the Barrier compounds of this example are particularly useful in making barrier layers for semiconductor devices that are to be subjected to relatively high temperatures, as is the case with semiconductor devices on the basis of silicon is the case, which can be produced as follows: semiconductor diodes made of single-crystal Silicon can be made from a melt by conventional growth methods (using a crystal nucleus) produces a single-crystal, doped silicon rod, which then becomes microplates or carriers can be cut up. By then allowing it to diffuse in a p-type dopant, such as boron, into the surface results in a rectifier diode. Such a diode is shown in direct contact with a barrier layer according to the invention in FIG.

Nach bekannten Verfahren wird eine SiO2-Schicht 20, die etwas weniger als 0,5 u dick ist, auf dem grössten Teil der Diodenoberfläche derart erzeugt, dass über einem Teil des BereichsAccording to known methods, an SiO 2 layer 20, which is somewhat less than 0.5 μm thick, is produced on most of the diode surface in such a way that over part of the area

- 26 609825/0335 - 26 609825/0335

21 mit p-Leitfähigkeit und einem Teil des Bereichs 22 mit η-Leitfähigkeit in einem Abstand von etwa 5 bis 10 u von dem Bereich mit p-Leitfähigkeit Öffnungen bleiben.21 with p-conductivity and part of the area 22 with η-conductivity at a distance of about 5 to 10 µ from that Area with p-conductivity openings remain.

Der offenliegende Teil des Bereichs mit p-Leitfähigkeit wird mit einer 2 bis 5 U dicken Schicht 23 aus der oben beschriebenen Sperrschichtmasse überzogen. Dann wird die Diode 1/2 Stunde auf 135° C und 1 Stunde auf 300° C erhitzt, um das Lösungsmittel abzutreiben und die Polyamidsäure in das Polyimid überzuführen. Die Sperrschicht besteht aus Aluminiumteilchen 24, die in dem Polyimid 25 verteilt sind. Wiederum nach bekannten Verfahren werden die leitenden Aluminiumschichten 26 und 27 auf die Sperrschicht bzw. den Bereich mit η-Leitfähigkeit aufgetragen. Dann wird der Aluminiumleiter 27 auf der Unterlage The exposed part of the area with p-conductivity is covered with a 2 to 5 U thick layer 23 of the one described above Barrier compound coated. The diode is then heated to 135 ° C. for 1/2 hour and to 300 ° C. for 1 hour to remove the solvent drive off and convert the polyamic acid into the polyimide. The barrier layer consists of aluminum particles 24, distributed in the polyimide 25. The conductive aluminum layers 26 and 27 are again made using known methods applied to the barrier layer or the area with η conductivity. Then the aluminum conductor 27 is on the base

22 mit n-Leitfähigkeit durch 5 bis 30 Minuten langes Erhitzen auf 450° C mit dem Silicium legiert. Hierauf wird das Sperrschicht-Halbleiterelement gemäss der Erfindung durch Behandeln mit Entladungen einer Teslaspule 28, wie in Teil B beschrieben, aktiviert. Das Element kann nach dem in Teil C beschriebenen Umschaltverfahren zwischen dem aktiven, niederohmigen Zustand und dem inaktiven, hochohmigen Zustand hin- und hergeschaltet werden.22 with n-conductivity by heating for 5 to 30 minutes alloyed to 450 ° C with the silicon. The junction semiconductor element is then placed according to the invention by treating with discharges of a Tesla coil 28, as described in part B, activated. The element can switch between the active, low-resistance state using the switching process described in Part C. and the inactive, high-resistance state can be switched back and forth.

Beispiel 3Example 3

Eine Sperrschichtmasse wird hergestellt, indem man 1,0 g handelsübliches Aluminiumpulver mit 2,5 g der in Beispiel 2 beschriebenen Polyämidsäurelösung und 3 ml Dimethylformamid mischt. Ein Mikroskopobjektträger (2,5 cm χ 7,5 cm) wird in Querrichtung mit einer Reihe von 5 Paaren von rechteckigen Streifen aus Aluminiumfolie, die auf ihrer Rückseite Klebstoff aufweist, beklebt. Die Streifenpaare werden so aufgeklebt, dass sie längs der Mittellinie des Objektträgers nahezu zusammentreffen, und jeder Streifen erstreckt sich bis zum Rand des Objektträgers. Die Streifenpaare werden mit 1 bis 5 numeriert, und der Trennungsspalt an der Stelle, wo ein jedes Streifen-A barrier compound is made by adding 1.0 g of commercially available Aluminum powder with 2.5 g of the polyamic acid solution described in Example 2 and 3 ml of dimethylformamide mixes. A microscope slide (2.5 cm 7.5 cm) is transverse with a series of 5 pairs of rectangular Strips of aluminum foil that glue on their back has, glued. The pairs of strips are glued on so that they almost meet along the center line of the slide, and each strip extends to the edge of the slide. The pairs of stripes are numbered 1 to 5, and the separation gap at the point where each strip

- 27 60982b/08 3 5- 27 60982b / 08 3 5

0R-5526-A H 0R-5526-A H

paar gerade nicht zusammentrifft, wird mit d bezeichnet (der Abstand ist in mm angegeben). Die Streifen sind 3,175 mm breit. Jeder Spalt und ein Teil des dazugehörigen Streifenpaares wird dann mit einer 50 bis 75 Ji dicken Schicht aus der Sperrschichtmasse überzogen. Die so vorbereitete Glasplatte wird dann 1/2 Stunde bei 135° C und 1 Stunde bei 300° C getrocknet. Hierauf werden die Sperrschichten, wie oben beschrieben, mit einer Teslaspule aktiviert, und der Widerstand einer Jeden Sperrschicht wird mit einem Simpson-Ohmmeter, Modell 269, bestimmt. Diese Widerstandswerte werden in Ohm angegeben und mit L-1 bezeichnet. Jede Sperrschicht wird dann durch kurzzeitiges Anlegen von 18-20 V in den hochohmigen Zustand umgeschaltet. Darauf wird der Widerstand nochmals bestimmt und mit H-1 bezeichnet. Hierauf werden die Sperrschichten mit der Teslaspule in den niederohmigen Zustand zurückgeschaltet, worauf sie den Widerstand L-2 aufweisen. In dieser Art und Weise werden die Sperrschichten weiter hin- und hergeschaltet, wobei die Widerstandswerte H-2, L-3, H-3, L-4, H-4 usw. bis L-22, H-22 erhalten werden; vgl. Tabelle II.pair does not meet at the moment, is denoted by d (the distance is given in mm). The strips are 3.175 mm wide. Each gap and part of the associated pair of strips is then covered with a 50 to 75 Ji thick layer of the barrier compound overdrawn. The glass plate prepared in this way is then dried for 1/2 hour at 135.degree. C. and 1 hour at 300.degree. On that the barrier layers are activated with a Tesla coil as described above, and the resistance of each barrier layer is determined with a Simpson Model 269 ohmmeter. These resistance values are given in ohms and labeled L-1. Each barrier layer is then switched to the high-resistance state by briefly applying 18-20 V. The resistance is then determined again and designated as H-1. The barrier layers with the Tesla coil are then switched back to the low-resistance state, whereupon they have the resistance L-2. In this way, the barriers are switched back and forth, with the Resistance values H-2, L-3, H-3, L-4, H-4, etc. to L-22, H-22 are obtained; see table II.

- 28 -- 28 -

609825/0835609825/0835

Tabelle II g Table II g

VJl VJIVJl VJI

II. Paar
Nr. .
Pair
No. .
dd L-1L-1 H-1H-1 L-2L-2 H-2H-2 L-3L-3 H-3H-3 L-4L-4 H-4H-4 L-22L-22 H-2H-2
J\)
VO
J \)
VO
1 '1 ' 0,50.5 6,06.0 2OK2OK 6,56.5 2OK2OK •X·• X · >20K> 20K . *. * 2OK2OK 55 15K15K
II. 22 0,50.5 9,59.5 2OK2OK 8,08.0 2OK2OK ** 2OK2OK ** 2OK2OK 99 15K15K 33 0,50.5 7,07.0 2OK2OK 5,05.0 2OK2OK ** 1,5K1.5K ** 2OK2OK 33 2OK2OK 44th 0,640.64 9,09.0 2OK2OK 5,55.5 2OK2OK ** 500500 ■X-■ X- 2OK2OK 6,56.5 8K8K 6098260982 5
Paar
Nr.
5
Pair
No.
0,38
L-5
0.38
L-5
5,0
H-5 ,
5.0
H-5,
2OK
L-6
2OK
L-6
4,0
H-6
4.0
H-6
2OK2OK *
H-7
*
H-7
1000
L-8
1000
L-8
H-8H-8 250K250K 3,03.0 25K25K
cn
—-
cn
---
11 1212th ■X·■ X · 3030th >20K> 20K 66th ** 22 30K30K ****
ODOD 22 1212th ** 1111 2OK2OK ;. 4;. 4th ** 22 30K30K co
cn
co
cn
33 7,57.5 ■*■ * 13,513.5 2OK2OK 99 •X-• X- 44th .20K.20K •X·*• X *
44th 88th 10,510.5 2OK2OK 6,56.5 ** 3,5 .3.5. 5K5K -X-*-X- * 55 1212th ** 8,58.5 2OK2OK 7,57.5 •X-• X- 88th 25K25K -X-* .-X- *.

* Widerstand nicht bestimmt.* Resistance not determined.

** Schalttakte L«9, H-9 bis L-21, H-21 nicht angegeben.** Switching cycles L «9, H-9 to L-21, H-21 not specified.

> = grosser als. ^1 > = greater than. ^ 1

5K= 5000 usw. ■ O5K = 5000 etc. ■ O

Beispiel 4Example 4

Es werden Sperrschichtmassen unter Verwendung (unterschiedlicher Gewichtsmengen) von Aluminiumpulver und 10,0 g der in Beispiel 3 "beschriebenen Polyamidsäurelösung hergestellt. Ebenfalls nach Beispiel 3 werden Mikroskopobjektträger beklebt, wobei jedoch die Spaltweiten 3,175 mm betragen. Die Spalte werden bis zu einer Tiefe von 0,15 bis 0,25 mm mit der Sperrschichtmasse bedeckt und die Glasplatten gemäss Beispiel 3 bei 135° C und 300° C wärmebehandelt. Eine jede Sperrschicht (nach Messung des Widerstandes H-1 mit einem Simpson-Ohmmeter, Modell 269) wird dann durch Anlegen von 600 V über einen Widerstand von 10 0hm aktiviert und der Widerstand L-1 gemessen. Nach kurzzeitigem Anlegen von 20 V über einen Widerstand wird der Widerstandswert H-2 gemessen. Dann werden 50 V über einen Widerstand von 10 0hm angelegt, und der Widerstand L-2 wird bestimmt. Die letzten beiden Behandlungen werden wiederholt (hierbei werden die Widerstandswerte H-3 und L-3 erhalten) . Die Ergebnisse finden sich in Tabelle III.There are barrier compounds using (different amounts of weight) aluminum powder and 10.0 g of the in Example 3 "prepared polyamic acid solution. Also according to Example 3, microscope slides are glued, however, the gap widths are 3.175 mm. The gaps are to a depth of 0.15 to 0.25 mm with the Covered barrier layer and the glass plates according to Example 3 at 135 ° C and 300 ° C heat-treated. One every barrier (after measuring the resistance H-1 with a Simpson ohmmeter, Model 269) is then activated by applying 600 V via a resistance of 10 ohms and the resistance L-1 is measured. After briefly applying 20 V across a resistor, the resistance value H-2 is measured. Then 50V will be across a resistance of 10 ohms is applied and the resistance L-2 is determined. The last two treatments are repeated (Here the resistance values H-3 and L-3 are obtained). The results can be found in Table III.

- 30 609825/0835 - 30 609825/0835

O) O QU ODO) O QU OD

Al, gAl, g ■ Vol.-96
Al
■ Vol.-96
Al
T a b e 1T a b e 1 1 e1 e CIICII L-2L-2 H-3H-3 L-3L-3 O
►T)
O
►T)
Paar
Nr.
Pair
No.
0,5080.508 1515th 240240 UU 250250 VJl
VJi
ro
cn
I
VJl
VJi
ro
cn
I.
1-11-1 titi 1515th H-1H-1 L-1L-1 Widerstand, OhmResistance, ohm 12001200 UU 175175 >> 1-21-2 IlIl 1515th U*U * 240240 H-2H-2 270270 UU 280280 1-31-3 IlIl 1515th UU 150150 UU 400400 UU 450450 1-41-4 0,7180.718 2020th UU 200200 UU 200200 UU 190190 2-12-1 ItIt 2020th UU 380380 UU 500500 UU 500500 2-22-2 IlIl 2020th . U s. U s 200200 UU 210210 UU 210210 2-32-3 IlIl 2020th UU 400400 UU 600600 UU 680 ·680 2-42-4 1,2391,239 3030th yy 200200 UU 150150 UU 160160 CC. 3-13-1 ItIt 3030th UU 600600 ■ U■ U "325"325 UU 140140 mm 3-23-2 UU 3030th UU 140140 UU 100100 UU 9090 3-33-3 IlIl 3030th UU 100100 UU 140140 UU 135135 3-43-4 UU 9090 UU UU 125125 UU UU

* U ■ unendlich.* U ■ infinite.

Beispiel 5Example 5

Es werden Massen aus gleichen Gewichtsmengen handelsüblichen Aluminiumpulvers und verschiedener Bindemittel hergestellt. Jede Masse wird in einer nach dem Trocknen gemessenen Schichtdicke von etwa 20 bis 50 u auf einen Mikroskopobjektträger aufgetragen. Die Filme werden 24 Stunden bei Raumtemperatur und dann 4 Stunden bei 40-50 C getrocknet. In den getrockneten Massen beträgt der volumprozentuale Anteil des metallischen Aluminiums etwa 25 bis 40 %. Auf die Oberfläche werden in einer Entfernung von 1 cm voneinander zwei Tupfen aus handelsüblicher Silberfarbe aufgetragen, die als Elektroden dienen. Die Überzüge werden dann durch Anlegen von 400 V Gleichstromspannung über einen Widerstand von 10 000 0hm aktiviert; der Kontakt wird durch Berühren der aufgetragenen Sübertupfen hergestellt. Dann wird der Widerstand zwischen den Tupfen in den in Tabelle IV angegebenen Zeitabständen mit einem Simpson-Ohmmeter, Modell 269, bestimmt.Masses are made from equal amounts by weight of commercially available aluminum powder and various binders. Each mass is applied to a microscope slide in a layer thickness of about 20 to 50 μm, measured after drying. The films are dried at room temperature for 24 hours and then at 40-50 ° C. for 4 hours. The percentage by volume of metallic aluminum in the dried masses is about 25 to 40 %. Two dots of commercially available silver paint, which serve as electrodes, are applied to the surface at a distance of 1 cm from each other. The coatings are then activated by applying 400 V DC voltage across a resistor of 10,000 ohms; contact is made by touching the applied super dots. The inter-dot resistance is then determined using a Model 269 Simpson Ohmmeter at the intervals shown in Table IV.

- 32 -60 982 5/083 - 32 - 60 982 5/083

Tabelle IVTable IV

ο co coο co co

Einflussinfluence ** Bindemittelbinder von T auffrom T to 6161 die Stabilität der Sperrschichtthe stability of the barrier layer 2 Monate2 months 4 Monate4 months Zeitspannen)Time spans) S
UI
V η
S.
UI
V η
ApiezonfettApiezon fat 8282 Widerstand (0hm nach den angegebenenResistance (0hm according to the specified UU UU 6 Monate6 months VJl
(V)
σ>
I
VJl
(V)
σ>
I.
ApiezonwachsApiezon wax T 0CT 0 C 87, 10387, 103 00 UU UU UU StearinsäureStearic acid «-121«-121 100100 UU UU UU UU BienenwachsBeeswax «-121«-121 105105 150K*150K * UU UU UU ParaffinwachsParaffin wax <-121<-121 5OK*5OK * üü UU U .U. PolyäthylenPolyethylene <—121<-121 105105 1OK*1OK * UU UU UU PolyätherharzPolyether resin -121-121 130130 5K*5K * UU UU UU Kunststoffkitt (Du Pont)Plastic putty (Du Pont) -121-121 ^ 130^ 130 5-10K*5-10K * UU UU UU "Duco»-Kitt"Duco" putty -67, -85-67, -85 60-20060-200 ■ υ■ υ UU UU PolyvinylbutyralPolyvinyl butyral -- 200 .200 1212th 11,911.9 UU PolyvinylchloridPolyvinyl chloride 17K17K 4,34.3 4,44.4 -- PolyacrylnitrilPolyacrylonitrile 1212th 9,59.5 9,39.3 -- PolystyrolPolystyrene 4,34.3 3,03.0 3,03.0 mmmm CellulosetriacetatCellulose triacetate 9,59.5 1414th 11,311.3 3,03.0 Polymethacrylsäure-Polymethacrylic acid 3-103-10 methylestermethyl ester 1414th 55 55 PolycarbonatPolycarbonate 6,06.0 6,16.1 -- Aromatisches PolyamidAromatic polyamide 55 1010 1010 -- EpoxyharzEpoxy resin 6,06.0 1010 1010 1010 10-2010-20 1010 7-137-13

« »' viel kleiner als < = kleiner als«» 'Much smaller than <= smaller than

* = · Widerstand wird nach wenigen Sekunden unendlich ro* = · Resistance becomes infinitely ro after a few seconds

^f ss etwa . · cn ^ f ss about. · Cn

5K - 5000 usw. ο5K - 5000 etc. ο

U = unendlich · ' ' ' ' —*U = infinite '' '' - *

■ ■ ■ ■ ■*>·■ ■ ■ ■ ■ *> ·

Beispiel 6 Example 6

Die Abhängigkeit des Widerstandes nach der elektrischen Aktivierung von dem Gehalt eines im Handel erhältlichen Polystyrols oder verschiedener Polyimidbindemittel an im Handel erhältlichem Aluminiumpulver wird untersucht. Die Proben werden hergestellt, indem das Aluminiumpulver von Hand in (etwa 20-prozentigen) Lösungen des betreffenden Polymerisats dispergiert wird und die Lösungen zum Beschichten von 0,10 bis 0,13 mm dicken Mikroskopobjektträgern (2,5 cm χ 7,5 cm) verwendet werden. Die Polystyrolproben werden mehrere Tage bei 50° C an der Luft trocknen gelassen (da das Polystyrol in Toluol gelöst war). Die Polyimidproben werden Je nach ihrer Art nach einer der drei folgenden Vorschriften behandelt:The dependence of the resistance after electrical activation on the content of a commercially available polystyrene or various polyimide binders on commercially available aluminum powder are examined. The samples are produced by dispersing the aluminum powder by hand in (about 20 percent) solutions of the polymer in question and the solutions are used to coat 0.10 to 0.13 mm thick microscope slides (2.5 cm 7.5 cm) will. The polystyrene samples are allowed to air dry at 50 ° C for several days (as the polystyrene is in Toluene was dissolved). The polyimide samples are treated according to one of the following three rules, depending on their type:

A. "5057 Polyimid": Übernacht bei 80° C an der Luft getrocknet, dann 30 Minuten bei 135° C und 60 Minuten bei 300° C gehalten. Man verwendet eine 15>1-prozentige Lösung der Polyamidsäure in N-Methyl-2-pyrrolidon.A. "5057 polyimide": air dried overnight at 80 ° C, then 30 minutes at 135 ° C and 60 minutes at 300 ° C held. A 15> 1 percent solution of the polyamic acid is used in N-methyl-2-pyrrolidone.

B. "Polyimid 10301-91": Übernacht an der Luft bei 80-90° C getrocknet, dann 30 Minuten bei 250° C wärmebehandelt. Man verwendet eine 22,3-prozentige Lösung der Polyamidsäure in Kresol.B. "Polyimide 10301-91": Overnight in air at 80-90 ° C dried, then heat treated at 250 ° C for 30 minutes. A 22.3 percent solution of the polyamic acid in Cresol.

C. "Pyre ML-111": Übernacht bei 50° C an der Luft getrocknet, dann 30 Minuten bei 250° C wärmebehandelt. Man verwendet eine 31,3-prozentige Lösung der Polyamidsäure in Aceton.C. "Pyre ML-111": Air dried overnight at 50 ° C, then heat-treated at 250 ° C for 30 minutes. A 31.3 percent solution of the polyamic acid in acetone is used.

Nachdem die Filme getrocknet und/oder wärmebehandelt worden sind, werden auf jede Platte Streifen aus handelsüblicher Silberfarbe in einem Abstand von 2,54 cm voneinander aufgetragen und übernacht trocknen gelassen. Dann wird der Widerstand mit einem Simpson-Gerät "269 Series 2 VOM" bestimmt. Die Platten werden mit Hilfe einer handelsüblichen Teslaspule aktiviert, worauf der Widerstand wieder gemessen wird«, Die Werte werdenAfter the films have been dried and / or heat treated, strips of commercially available silver paint are placed on each plate Applied 2.54 cm apart and allowed to dry overnight. Then the resistance with a Simpson device "269 Series 2 VOM". The plates are activated with the help of a commercially available Tesla coil, whereupon the resistance is measured again «, The values are

- 34 609825/0 835- 34 609825/0 835

JSJS

in Ohm/Quadratfläche erhaltens da die getrockneten Filme etwa 25 ρ dick sind.in ohms / square area s condition because the dried films are about 25 ρ thick.

Die Ergebnisse finden sich in Tabelle V. Sie zeigen, dass die Sperrschicht vor der elektrischen Aktivierung immer nichtlei-The results can be found in Table V. They show that the barrier layer is always non-conductive before electrical activation.

tend ist (anfänglicher Widerstand grosser als 10 Ohm/Quadratfläche). Ferner zeigen die Ergebnisse, dass es zwischen Aluminiumpulvergehalten von 7 und 10 Volumprozent einen Schwellenwert zwischen nichtleitend und leitend gibt. Schliesslich ist ersichtlich, dass es zwischen Aluminiumpulvergehalten von
10 und 25 Volumprozent einen Zwischenbereich gibt, in dem der Widerstand nach der Aktivierung vom Gehalt an Aluminiumpulver abhängt, insbesondere zwischen 10 und 15 Volumprozent. Oberhalb dieses Zwischenbereichs ist der Widerstand nach der Aktivierung von dem Gehalt an Aluminiumpulver unabhängig.
tend (initial resistance greater than 10 ohms / square area). The results also show that between aluminum powder contents of 7 and 10 percent by volume there is a threshold value between non-conductive and conductive. Finally, it can be seen that between aluminum powder contents of
10 and 25 percent by volume gives an intermediate range in which the resistance after activation depends on the content of aluminum powder, in particular between 10 and 15 percent by volume. Above this intermediate range, the resistance after activation is independent of the aluminum powder content.

- 35 609825/083 5- 35 609825/083 5

0R-5526-A0R-5526-A

TabelleTabel

Einfluss des Al-Pulvergehalts in verschiedenen BindemittelnInfluence of the Al powder content in various binders

Widerstand (Ohm/Quadratfläche) vor und nach der AktivierungResistance (ohms / square area) before and after activation

mit der Teslaspulewith the Tesla coil

5057 Polyimid5057 polyimide nachherlater nachherlater Polyimid 10301-91Polyimide 10301-91 Widerstandresistance nachherlater nachherlater >1010 > 10 10 >1010 > 10 10 Al vorherAl before >1010 > 10 10 >1010 > 10 10 Vol.-96Vol-96 Widersta'ndResistance 3OK3OK IlIl Vol.-96Vol-96 >1010 > 10 10 3OK3OK IlIl 6,56.5 Al vorherAl before 1K1K ■1,4M■ 1.4M 4,54.5 HH 4K4K IlIl 9,49.4 >1O10 > 1O 10 6060 8K8K 6,66.6 IlIl 1,5K1.5K IlIl 12,212.2 IlIl 3535 1K1K 8,68.6 IlIl 325325 5050 14,714.7 ItIt 2222nd 300300 12,212.2 ItIt 4545 2020th 17,217.2 IlIl 2020th 2020th • 15,8• 15.8 IlIl 1010 1515th 19,519.5 HH 1515th 1010 19,019.0 IlIl 1010 1010 21,721.7 IlIl 1515th 1010 31,931.9 IlIl 1010 1010 23,723.7 9191 1010 1010 41,341.3 IlIl 1010 55 25,725.7 IlIl 1010 48,448.4 IlIl 1010 1010 34,234.2 ItIt 1010 • 65,2• 65.2 ItIt . 10. 10 40,940.9 HH 55 1010 46,446.4 IlIl 55 7070 50,950.9 ItIt 55 3030th 54,854.8 IlIl ' K ='K = M = MillionenM = millions 58,058.0 ItIt Widerstandresistance PolystyrolPolystyrene Widerstandresistance IlIl Al vorherAl before Al . vorherAl. before Pyre ML-111Pyre ML-111 >1010 > 10 10 >1010 > 10 10 Vol.-96Vol-96 ηη Vol.-%Vol% ItIt 3,23.2 ηη 4,04.0 ItIt 4,84.8 titi 5,95.9 ItIt 6,36.3 ItIt 7,77.7 ItIt 9,19.1 IlIl 9,49.4 IlIl 11,811.8 ItIt 11,011.0 ItIt 14,314.3 IlIl 12,712.7 IlIl 25,025.0 IlIl 14,214.2 ItIt 33,433.4 IlIl 15,715.7 ItIt 40,040.0 23,723.7 IlIl 51,251.2 29,329.3 ItIt 34,134.1 ItIt 38,338.3 IlIl 42,042.0 IlIl > = grosser als> = greater than 45,345.3 62,462.4 TausendeThousands

- 36 -- 36 -

60 9 8 25/083560 9 8 25/0835

0R-5526-A Jf 0R-5526-A Jf

Beispiel 7Example 7

Zwei Sperrschichten werden auf ihre Stabilität im niederohmigen Zustand untersucht. Die eine Sperrschicht wird mit einem Polyimid mit einer erfindungsgemäss geeigneten Einfriertemperatur T und die andere mit einem handelsüblichen Bastelkitt (flüssiger Zement "Ambroid") mit einer Einfriertemperatur von 45° C als Bindemittel hergestellt. Für beide Sperrschichten wird ein handelsübliches Aluminiumpulver verwendet. Nach dem Verfahren des Beispiels 3 werden Proben in Form von 3,175 mm breiten Streifen auf Mikroskopobjektträgern (2,5 cm χ 7,5 cm) hergestellt, an die zuvor zwei Elektroden aus Aluminiumfolie, je 3,175 mm breit, in einem Abstand von 6,35 mm voneinander angeklebt worden sind.Two barrier layers are examined for their stability in the low-resistance state. One barrier layer comes with a Polyimide with a freezing temperature T suitable according to the invention and the other with a commercially available craft putty (liquid cement "Ambroid") with a freezing temperature of 45 ° C as a binder. For both barriers a commercially available aluminum powder is used. Following the procedure of Example 3, samples are made in the shape of 3.175 mm wide strips on microscope slides (2.5 cm 7.5 cm) made, to the previously two electrodes made of aluminum foil, each 3.175 mm wide, at a distance of 6.35 mm from each other have been glued on.

10 Der anfängliche Widerstand ist grosser als 10 Ohm. Die Scheiben werden auf eine Heizplatte gelegt und Übernacht an der Luft auf 125° C gehalten. Dann werden die Scheiben entfernt und mit einer Teslaspule aktiviert. Hierauf wird der Widerstand gemessen, und die Scheiben werden wieder auf die Heizplatte gelegt und der Einwirkung der beschleunigten Alterungstemperatur von 125 C ausgesetzt. Hierauf wird der Widerstand (kalt)' von Zeit zu Zeit mit dem Simpson-Gerät VOM (auf der R χ 100-Skala) gemessen. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle VI.10 The initial resistance is greater than 10 ohms. the Discs are placed on a hot plate and kept in air at 125 ° C overnight. Then the discs are removed and activated with a Tesla coil. The resistance is then measured, and the disks are put back on the Placed on the heating plate and exposed to the accelerated aging temperature of 125 C. Thereupon the resistance becomes (cold) 'measured from time to time with the Simpson device VOM (on the R χ 100 scale). The results can be found in Table VI.

Die Ergebnisse der Tabelle VI zeigen, dass die mit dem "Ambroid"-Kitt hergestellten Sperrschichten nach 24 bis 36 Stunden langer Einwirkung von 125° C einen unendlich grossen Widerstand annehmen, während die Polyimidsperrschichten selbst nach 132 Stunden langer Einwirkung einer Temperatur von 125° C verhältnismässig konstant bleiben. Dies bestätigt, dass Bindemittel mit hoher T , wie ein Polyimid, Sperrschichten ergeben, die im "eingeschalteten" Zustand bei erhöhten Temperaturen eine längere Lebensdauer haben, und daher Bindemitteln mit niedriger T überlegen sind.The results in Table VI show that the "Ambroid" putty produced an infinitely large barrier layers after 24 to 36 hours of exposure to 125 ° C Resist the polyimide barrier layers even after 132 hours of exposure to a temperature of 125 ° C remain relatively constant. This confirms that binder with high T, like a polyimide, result in barriers that are "on" at elevated temperatures have a longer lifespan and are therefore superior to lower T binders.

- 37 609825/083 5 - 37 609825/083 5

Alle im Rahmen der Erfindung liegenden Sperrschichten der Beispiele 3 bis 7 eignen sich zur Verwendung in direktem Kontakt mit einer verträglichen Halbleitervorrichtung, wie es in Beispiel 2 erläutert ist, zur Herstellung der elektrischen Elemente gemäss der Erfindung,, All barrier layers in the examples within the scope of the invention 3 through 7 are suitable for use in direct contact with a compatible semiconductor device, as in Example 2 is explained for the production of the electrical elements according to the invention,

- 38 609825/0835 - 38 609825/0835

II. Stabilität von Sperrschichten -Barrier Layer Stability - )) Testtest T a b e 1T a b e 1 12 h12 h Ie V3Ie V3 36 h36 h tt ι der Zeitι the time 125° C125 ° C O
PO
O
PO
VjJPrevious year )) 11 PolyimidPolyimide 270270 [[ «_«_ 72 h72 h -552-552 VO
I
VO
I.
22 150150 im Vergleich zucompared to 170170 11 Ambroid"-Kitt bei 11 Ambroid "putty 200200 (1250C)(125 0 C) cn
I
cn
I.
Probesample 3 · Abhängi gke itDependency 230230 230230 180180 132 h132 h 1. Hergestellt
aus 4 g Alu
1. Manufactured
made of 4 g aluminum
)) O hOh (0hm) vor(0hm) .230.230 190190
minium inminium in )) 11 160160 420420 des Widerstandesof resistance >1O10 > 1O 10 60 h60 h 170170 10 g Polyamid
säurelösung
10 g polyamide
acid solution
22 140140 400400 24 h24 hours UU __ >1010 > 10 10 230230
O
CO
O
CO
33 230230 290290 IlIl 190190 IlIl
0000 2. Hergestellt
aus 4 g Alu
2. Manufactured
made of 4 g aluminum
160160 230230 IlIl >1010 > 10 10
cncn minium inminium in 380380 230230 titi OOOO 10 g "Ambroid"-
Kitt
10 g "Ambroid" -
putty
350350 >1010 > 10 10 UU
co
cn
co
cn
"> = grosser als."> = greater than. 300300 430430 JlJl ff
>1O10 > 1O 10 IlIl 330330

0R-5526-A ff 0R-5526-A ff

Beispiel 8Example 8

Leicht erhältliche Teilchen aus den in Tabelle VII angegebenen Metallen, die (durch Einwirkung atmosphärischer Bedingungen erzeugte) Oxidüberzüge tragen, werden in gleichen Volumenmengen zweier verschiedener isolierender Bindemittel dispergiert, nämlich einmal in dem Polyamid-Bindemittel des Beispiels 1 und das andere Mal in einem im Handel erhältlichen Polystyrol-Bindemittel (als 20-prozentige Lösung in Toluol). Durch Vergiessen und Trocknen der Filme bis auf eine Dicke von etwa 0,6 mm werden quadratische Sperrschichten aus den Metallteilchen enthaltenden Bindemitteln mit einer Seitenlänge von 2,54 cm hergestellt. Jeder Film wird dann durch Hochfrequenz-Hochspannungsentladungen mit Hilfe einer Teslaspule, die 5 Sekunden über die Oberfläche der betreffenden Sperrschicht hinwegge-Easily available particles of the metals listed in Table VII which (by exposure to atmospheric conditions generated) oxide coatings are dispersed in equal volumes of two different insulating binders, namely once in the polyamide binder of Example 1 and the other time in a commercially available polystyrene binder (as a 20 percent solution in toluene). By casting and drying the films to a thickness of about 0.6 mm square barriers made of the binders containing metal particles with a side length of 2.54 cm manufactured. Each film is then subjected to high frequency high voltage discharges using a Tesla coil that lasts 5 seconds across the surface of the barrier in question

führt wird, von dem hochohmigen Zustand (mindestens 10 Ohm durch die Schicht hindurch) in den niederohmigen Zustand übergeführt. Tabelle VII gibt den spezifischen Widerstand (in Ohm/Quadratfläche) an, der zwischen leitenden Elektroden bestimmt wird, die an gegenüberliegenden Rändern der quadratischen Sperrschichten angebracht sind. Solche Schichten eignen sich als elektrisch betätigte Schalter in Kombination mit Halbleitervorrichtungen, wobei die oben beschriebenen Verfahren angewandt werden, um den Übergang in den-hochohmigen Zustand und die Rückschaltung zu im wesentlichen dem gleichen niedrigen Widerstandswert zu bewerkstelligen, wie es in Tabelle VII angegeben ist.is transferred from the high-resistance state (at least 10 ohms through the layer) to the low-resistance state. Table VII gives the resistivity (in ohms / square area) determined between conductive electrodes attached to opposite edges of the square barriers. Such layers are suitable as electrically operated switches in combination with semiconductor devices using the methods described above be applied to the transition in the -high-resistance state and to accomplish the shift back to substantially the same low resistance as in the table VII is indicated.

- 40 -- 40 -

609825/083 5609825/083 5

OR-5526-AOR-5526-A Tabelle VIITable VII .2 501842.2 501842 Polystyrol-
Bindemittel
Polystyrene
binder
44,244.2 Spezifischer Widerstand der Sperrschicht
(Ohm/Quadratfläche)
Specific resistance of the barrier layer
(Ohms / square area)
18,218.2
Metallmetal Polyamid
Bindemittel
polyamide
binder
3,73.7
Antimonantimony 37,237.2 2,42.4 Wismutbismuth 31,231.2 3,73.7 Cadmiumcadmium 13,213.2 1,41.4 Chromchrome 4,04.0 13,213.2 Kobaltcobalt 2,22.2 1,01.0 . Indium. Indium 2,02.0 1,31.3 Bleilead 99,299.2 7,27.2 Magnesiummagnesium 1,01.0 8,28.2 Molybdänmolybdenum 1,21.2 52 '52 ' Niobniobium 10,210.2 1,71.7 TantalTantalum 9,29.2 Titantitanium 3838 Wolframtungsten 2,72.7

809825/0835809825/0835

Claims (18)

PatentansprücheClaims ( 1.^Elektrisches Element für änderbare ROM-Speichermatrizen, ^-'gekennzeichnet durch eine Halbleitervorrichtung in direktem Kontakt mit einer damit verträglichen, stromregelnden elektrischen Sperrschicht, die zu 10 bis 90 Volumprozent aus einem polymeren Bindemittel mit einer Einfriertemperatur von mindestens 60° C sowie zu den restlichen 90 bis Volumprozent aus Metallteilchen besteht, die einen isolierenden Überzug aufweisen und in dem Bindemittel dispergiert sind.(1. ^ electrical element for changeable ROM memory matrices, ^ - 'characterized by a semiconductor device in direct contact with a compatible current regulating device electrical barrier made up of 10 to 90 percent by volume of a polymeric binder with a glass transition temperature of at least 60 ° C as well as the remaining 90 to volume percent consists of metal particles, which are an insulating Have coating and are dispersed in the binder. 2. Elektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitervorrichtung eine Diode ist.2. Electrical element according to claim 1, characterized in that the semiconductor device is a diode. 3. Elektrisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyimid ist. ' .3. Electrical element according to claim 1 or 2, characterized in that that the polymeric binder is a polyimide. '. 4. Elektrisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyamid ist.4. Electrical element according to claim 1 or 2, characterized in that that the polymeric binder is a polyamide. 5. Elektrisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel Polystyrol ist.5. Electrical element according to claim 1 or 2, characterized in that that the polymeric binder is polystyrene. 6. Elektrisches Element nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel eine Einfriertemperatur von mindestens 100° C aufweist.6. Electrical element according to claim 1 to 5, characterized in that that the polymeric binder has a glass transition temperature of at least 100 ° C. - 42 -60 9 8 25/0835 - 42 - 60 9 8 25/0835 0R-5526-A * 0R-5526-A * 7. Elektrisches Element nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den isolierenden Überzug aufweisenden Metallteilchen eine mittlere Grosse von 0,01 bis 250 μ auf- 7. Electrical element according to claim 1 to 6, characterized in that the metal particles having the insulating coating have an average size of 0.01 to 250 μ ! weisen. ! point. 8. Elektrisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den isolierenden Überzug aufweisenden Metallteilchen eine mittlere Grosse von 0,05 bis 20 η aufweisen.8. Electrical element according to claim 7, characterized in that the metal particles having the insulating coating have an average size of 0.05 to 20 η . 9. Elektrisches Element nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den isolierenden Überzug aufweisenden Metallteilchen Aluminiumteilchen sind.9. Electrical element according to claim 1 to 8, characterized in that that the metal particles having the insulating coating are aluminum particles. 10. Elektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht zu 15 bis 75 Volumprozent aus Bindemittel und zu den restlichen 25 bis 85 Volumprozent aus Metallteilchen besteht, die einen isolierenden Überzug aufweisen.10. Electrical element according to claim 1, characterized in that the barrier layer to 15 to 75 percent by volume Binder and the remaining 25 to 85 percent by volume consists of metal particles that form an insulating coating exhibit. 11. Elektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Halbleitervorrichtung in direktem Kontakt mit einer damit verträglichen stromregelnden elektrischen Sperrschicht besteht, die sich zu einem niederohmigen Zustand aktivieren lässt, in dem sie einen verhältnismässig schwachen Lesestrom leitet, und sich zwischen dem niederohmigen und dem hochohmigen Zustalt umschalten lässt.11. Electrical element according to claim 1, characterized in that it consists of a semiconductor device in direct Contact with a compatible current-regulating electrical barrier layer exists, which becomes a low-resistance Can activate state in which it conducts a relatively weak reading current, and between the low-resistance and the high-resistance state can be switched. 12. Elektrisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyimid mit einer Einfriertemperatur von mindestens 100° C ist, die den isolierenden Überzug aufweisenden Metallteilchen Aluminiumteilchen sind und der halbleitende Träger ein Halbleiter aus Silicium ist.12. Electrical element according to claim 11, characterized in that that the polymeric binder is a polyimide with a glass transition temperature of at least 100 ° C, the insulating Metal particles having a coating are aluminum particles and the semiconducting carrier is a semiconductor is made of silicon. 13. Elektrisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die stromregelnde elektrische Sperrschicht in13. Electrical element according to claim 11, characterized in that that the current regulating electrical barrier in - 43 -609825/0835- 43 -609825/0835 0R-5526-A0R-5526-A Form einer Schicht angeordnet ist, und dass' der hochohmige Zustand der Sperrschicht einen Widerstand aufweist, der mindestens das 1Ofache des niederohmigen Widerstandes beträgt .Form of a layer is arranged, and that 'the high resistance State of the barrier layer has a resistance that is at least 10 times the low resistance . 14. Elektrisches Element nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel eine Einfriertemperatur von mindestens TOO C aufweist und die Metallteilchen AIu-• miniumteilchen mit einem isolierenden Überzug sind.14. Electrical element according to claim 13 »characterized in that that the polymeric binder has a glass transition temperature of at least TOO C and the metal particles AIu- • are minium particles with an insulating coating. 15. Elektrisches Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die stromregelnde elektrische Sperrschicht eine Dicke von 0,1 bis 25,4 u aufweist und die Aluminiumteilchen eine mittlere Grosse von nicht mehr als dem 0-1 fachen der Dicke der Sperrschicht haben.15. Electrical element according to claim 14, characterized in that that the current-regulating electrical barrier layer has a thickness of 0.1 to 25.4 µm and the aluminum particles have an average size no more than 0-1 times the thickness of the barrier layer. 16. Elektrisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-' net, dass die Sperrschicht durch Anlegen eines kurzzeitigen16. Electrical element according to claim 11, characterized in that ' net that the barrier layer by applying a momentary Gleich- oder Wechselstromimpulses aktivierbar ist.DC or AC pulse can be activated. 17. Elektrisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sperrschicht im hochohmigen Zustand befindet, in den sie durch Einwirkung eines strombegrenzten Impulses von 0,1 bis 10 mA aus dem niederohmigen Zustand umgeschaltet worden ist.17. Electrical element according to claim 11, characterized in that that the barrier layer is in the high-resistance state, in which it is due to the action of a current-limited Impulse from 0.1 to 10 mA from the low-resistance state has been switched. 18. Elektrisches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht sich in dem niederohmigen Zustand befindet, in den sie durch Anlegen eines Spannungsimpulses von 10 bis 800 V aus dem hochohmigen Zustand umgeschaltet worden ist.'18. Electrical element according to claim 11, characterized in that that the barrier layer is in the low-resistance state into which it is switched from the high-resistance state by applying a voltage pulse of 10 to 800 V has been.' - 44 -- 44 - 609825/0835609825/0835
DE19752501842 1974-12-12 1975-01-17 ELECTRICAL ELEMENT FOR CHANGEABLE ROM MEMORY MATRICES Pending DE2501842A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US53229774A 1974-12-12 1974-12-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2501842A1 true DE2501842A1 (en) 1976-06-16

Family

ID=24121193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752501842 Pending DE2501842A1 (en) 1974-12-12 1975-01-17 ELECTRICAL ELEMENT FOR CHANGEABLE ROM MEMORY MATRICES

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5171748A (en)
DE (1) DE2501842A1 (en)
FR (1) FR2294513A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245554A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Infineon Technologies Ag Nanoparticles as a charge sink in resistive storage elements

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1440830A (en) * 1972-12-22 1976-06-30 Du Pont Dielectric composition for forming electric current regulating junctions
US3926916A (en) * 1972-12-22 1975-12-16 Du Pont Dielectric composition capable of electrical activation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245554A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Infineon Technologies Ag Nanoparticles as a charge sink in resistive storage elements
DE10245554B4 (en) * 2002-09-30 2008-04-10 Qimonda Ag Nanoparticles as charge carrier sinks in resistive storage elements

Also Published As

Publication number Publication date
FR2294513A2 (en) 1976-07-09
FR2294513B2 (en) 1979-06-22
JPS5171748A (en) 1976-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69606316T3 (en) IMPROVED POLYMER PTC COMPOSITIONS
DE3721799C2 (en) Integrated redox component circuit and method of manufacture
DE2752540C2 (en) Pressure sensitive electrical resistance element and method for making the same
US4359414A (en) Insulative composition for forming polymeric electric current regulating junctions
DE69634777T2 (en) ELECTRICAL DEVICE
DE2235783C2 (en) Metal oxide varistor element
DE1197549B (en) Semiconductor component with at least one pn junction and at least one contact electrode on an insulating layer
DE2114648A1 (en) Storage element
DE602004000449T2 (en) Artoffthermistor with positive temperature coefficients and process for its preparation
DE2238185C2 (en) Metal oxide varistor element
DE2501843C3 (en) Dielectric ground
DE2445627A1 (en) LOW VOLTAGE VARISTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING IT
DE2501842A1 (en) ELECTRICAL ELEMENT FOR CHANGEABLE ROM MEMORY MATRICES
DE1149462B (en) Semiconductor arrangement with at least one pn junction and method for its production
DE2042111C3 (en) Electronic solid-state switching element
DE2501841A1 (en) DIELECTRIC GROUND
DE2002404C3 (en) Voltage-dependent resistance made of an insulating film with embedded grains of semiconductor material
DE3236139A1 (en) XERORADIOGRAPHIC RECORDING MATERIAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE112005002274T5 (en) Transistor with tunnel effect powder electrode
DE2600321B2 (en) Method for producing a glass over-eye on a semiconductor device
DE1765542A1 (en) Heating element
EP1342250B1 (en) Electrical component and method for producing the same
DE69634599T2 (en) MELTABLE RESISTANCE TO FAULT CURRENT AND METHOD THEREFOR
DE2937708A1 (en) CONDUCTING POLYMERS
EP0483679B1 (en) Superconducting device

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee