DE2536809A1 - Verfahren und vorrichtung zum verhindern des schwellenspannungsverfalls stromleitfadenbildender speicherhalbleitervorrichtungen - Google Patents

Description

VftteatanwSIt«
DipL-Ing. H.-J. Mültar

Dr. Th. Berendt

D 8 München 80 Gase 10 383

Eudte-Gr.fan-Str. 38, TeL 47515$ As/P 2536809

Energy Conversion Devices, Inc, Troy, Mich. 48084 (V.S"t.A. )

1675 West Maple Road

Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern des Schwellenspannungsverfalls stromleitfadenbildender Speicherhalbleitervorrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf das Speichern von Nachrichten in nicht-flüchtigen Speicherschaltvorrichtungen, wie der gemäß US-PS 3 271 591 (entsprechend der DT-Patentanmeldung P 14 64 574.0-33 vom 25. September I963), und ihre wichtigste (jedoch nicht einzige) A_nwendungsmöglichkeit ist die Speicherung von Nachrichten in einer auf einem Halbleitersubstrat, wie gemäß US-PS 3 699 543 (entsprechend der DT-Patentanmeldung P 20 11 851.8 vom 12. März 1970) integrierten Speicheranordnung. Die Speicherschaltvorrichtungen, für die die Erfindung besonders nützlich ist, sind vorzugsweise aus einem amorphen Halbleitermaterial gebildet, das einen (amorphen) Film aus chaleogenidem Glas auf Tellurbasis der folgenden allgemeinen Formel gebildet ist:

^GeA^TeB^XC^YD'

worin:

A = 5 bis 60 at.#
B = 30 bis 95 at.%

C = O bis 10 at. ^, wenn X Antimon (Sb) oder

Wismut (Bi) ist,

C=O bis hO at.5ε, wenn X Arsen (As) ist,

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D=O bis 1O.at.9i, wenn Y Schwefel (s) ist, oder D=O bis 20 at.9ε, wenn Y Selen (Se) ist.

Eine bevorzugte Zusammensetzung ist

^Gl4^Te72^Sb2^S2.

Die erwähnten Speicherschaltvorrichtiangen sind bistabile Vorrichtungen mit zwei Polen oder Klemmen, und der Film des Speicherhalb lwitermaterials ist aus einem stabilen Zustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand niedrigen Widerstandes umschaltbar, indem ein an den in einem Abstand voneinander befindlichen Elektroden dieses Filmes angelegter rechteckiger oder schrägflankiger Einstellungsimpuls von verhältnismäßig langer Dauer (beispielsweise I/2 bis 100 ms oder darüber) mindestens zu Beginn einen sogenannten Schwellenspannungswert überschreitet. Dieser Wert basiert auf einer kontinuierlichen Gleichspannung oder einer langsam ansteigenden Spannung. (Wenn ein Impuls mit steilen Flanken von sehr kurzer, in Mikrosekunden gemessener Dauer zur Wirkung gebracht wird, erfordert das Umschalten der Vorrichtung in einen Zustand riedrigen Widerstandes eine erheblich höhere Schaltspannung.) Ein solcher Einstellspannungsimpuls bewirkt einen elektrischen Stromfluß innerhalb eines schmalen Fadens (von im allgemeinen weniger als 10 /um Durchmesser). Der Einstellstromimpuls erhitzt das Halbleitermaterial bis über seine Glasübergangs- und Kristalli-sationstemperatur, bei der unter der verhältnismäßig langen Dauer ausreichend Hitze angesammelt wird, um nach Beendigung oder langsamer, allmählicher Verminderung des Einstellstromimpulses ein langsames Kühlen des Materials zu bewirken, so daß das Material in dem Faden kristallisiert. Einstellstromimpulse haben im allgemeinen einen Wert von 0,5 bis ca. 15 mA, obwohl sie für die meisten Speicherschaltanwendungen im allgemeinen ziemlich unter 10 mA liegen. Die Größe des Einstellstromimpulses wird von der Amplitude des Einstellspannungsimpulses bei offenem Stromkreis und vom gesamten Reihenwiderstand des Stromkreises

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einschließlich der Speichervorrichtung bestimmt. Ein kristallisierter Faden von geringem Widerstand bleibt unbegrenzt erhalten, auch wenn die angelegte Spannung und der Strom unterbrochen werden, bis der Faden in seinen ursprünglichen amorphen Zustand hohen Widerstandes rückgestellt wird.

Der eingestellte, kristallisierte Faden in den oben beschriebenen Halbleitermaterialien kann im allgemeinen zerstört werden, indem ihm ein oder mehrere Rückstellstromimpulse von verhältnismäßig kurzer Dauer, wie in der Größenordnung von 10 /us, zugeführt werden. Ursprünglich nahm man an, daß zum vollständigen Rückstellen eines eingestellten kristallinen Fadens, der beispielsweise mittels eines Einstellstromimpulses von ca. 7 mA eingestellt wurde, ein oder mehrere Rückstellstromimpulse in der Größenordnung von 100 mA und darüber gebraucht werden, da nur so der ganze Faden des Halbleitermaterials auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisations- und Schmelztemperatur des Materials erhitzt werden könnte, bei denen mindestens der kristalline Faden zum Schmelzen gebracht oder in anderer Weise zu der ursprünglichen amorphen Masse rückgebildet werden könnte. Wenn ein solcher Rückstellstromimpuls beendet wird, kühlt das Material schnell ab, und es bleibt eine allgemein amorphe Masse zurück, die der ursprüngjichen gleicht. Es bedarf mitunter einer Anzahl von Rückstellstromimpulsen, um einen vorher eingestellten Faden in einen Zustand zurückzuführen, bei dem er vollends rückgestellt zu sein scheint.

Es wurde nun gefunden, daß, obwohl die Werte des Widerstandes und der Schwellenspannung eines zurückgestellten Fadenbereiches darauf hindeuten, daß der Faden anscheinend (mit Ausnahme einiger nicht rückstellbarer Kristalliten, die gewährleisten, daß spätere kristalline Fäden an der gleichen Stelle gebildet werden) vollends in seinen ursprünglichen, amorphen Zustand zurückgestellt worden ist, der zurückgestellte Fadenbereich häufig inhomogen ist, indem die kristallisierbaren Elemente wie Tellur, in verschiedenen Konzentrationsgraden vorhanden sind. Es wurde festgestellt, daß die amorphen Bereiche, die höheren Konzentration en

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des kristallisierbaren Elementes oder der kristallisierbaren Elemente als normal enthalten, bei erhöhten Temperaturen innerhalb normaler Umgebungstemperaturbereich^ (die üblicherweise 70 C oder mehr erreichen) fortschreitend kristallisieren könnten. Derartige erhöhte Temperaturen sind in verschiedenen Anwendungsfällen von Speicherschaltern nicht unüblich. Eine solche fortschreitende Kristallisation führt zu einer fortschreitenden Verschie-chterung oder einem Verfall der Schwellenspannung des Halbleitermaterials. Diese Schwierigkeit wurde dadurch teils überwunden, daß durch einen scheinbar voll rückgestellten Fadenbereich eine Anzahl zusätzlicher Rückstellstromimpulse geschickt wurde, die den Bereich (mit Ausnahme der erwähnten wenigen nicht-rückstellbaren Kristalliten) homogenisieren, wie dies in der US- Patentanmeldung Serial No. 4O9 135 vom 24. Oktober 1973 (Morrel H. Cohen) beschrieben und beansprucht ist. Während die soeben genannte Erfindung (Cohen) nicht auf eine bestimmte Anzahl von Rückstellstromimpulsen irgendeines bestimmten Wertes beschränkt war, wurden bei einem deifc beschriebenen Beispiel eines Rückstellvorganges acht Rückstellstromimpulse von je 150 mA in Zeitabständen von 100 ms verwendet.

Wie in der US-PS 3 699 543 offenbart, ist eine Speicheranordnung in und auf einem Halbleitersubstrat oder -träger, beispielsweise einem Siliciumchip gebildet, das zur Bildung von in Abständen voneinander liegenden, parallele Y— oder X-Achsleiter bildenden Bereichen innerhalb des Körpers dotiert ist, die voneinander durch isolierende Bereiche entgegengesetzen Leitfähigkeit styps getrennt sind. Das Substrat ist ferner zur Bildung einer Isoliervorrichtung, beispielsweise eines Transistors oder einer Diode, an jedem aktiven Kreuzungspunkt dotiert, der durch den Punkt bestimmt ist, an dem ein an der isolierten Oberfläche des Substrates aufgetragener oder niedergeschlagener X- oder Y—Achsleiter quer zu einem dotierten Y- oder X-Achsleiter in dem Substrat verläuft. An jedem Kreuzungspunkt der Anordnung befinden sich Substratanschlüsse, die ursprünglich durch Öffnungen in einem äußeren Isolierfilm auf dem Substrat

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freiliegen, und die Speicheranordnung weist in ihrer bevorzugten Form über jedem Substratanschluß an jedem Kreuzungspunkt eine niedergeschlagene oder aufgetragene Speicherschaltvorrichtung einschließlich eines dünnen Filmes aus amorphem SpeicherhalbleitermateiL al (beispielsweise gewöhnlich unter 2 /um Dicke) auf. Jeder Film aus Speicherhalbleitermaterial ist auf diese Weise mit der zugeordneten Isoliervorrichtung zwischen den betreffenden Y- oder X-Achsleitern in Reihe geschaltet.

Die Kosten und die Gedrungenheit einer solchen Speicheranordnung hängen teilweise von der Anzahl der Isoliervorrichtungen und aufgetragenen Filmspeichervorrichtungen je Flächeneinheit in bzw. auf dem Substrat ab. Die Strombelastbarkeiten sind für die aufgetragenen Filmspeicherschaltvorrichtungen größer als für die dotierten Dioden und Transistoren in dem Substrat, und je kleiner die von den in dem das Substrat bildenden Siliciumchip gebildeten dotierten Dioden und Transistoren eingenommene Fläche ist, um so niedriger ist der Nennstrom.

Bei dem Ausführungsbeispiel der in der US-Patentanmeldung Serial No. 4O9 135 beschriebenen Erfindung sind typische Werte des Rückstellstromes mit über 100 inA angegeben. Die Notwendigkeit für so hohe Rückstellstromimpulse zum Rückstellen und Homogenisieren des Speicherhalbleitermaterials von Speicherschaltvor— richtungen würde die praktischen Anwendungsmöglichkeiten von Spexcherschaltvorrichtungen in Speicheranordnungen erheblich einschränken, wenn zur Vermeidung hoher Kosten und hohen Raumbedarfs Speicheranordnungen mit Siliciumchipsubstrat mit hoher Packungs-dichte mit maximalen Nennstromstärken von weniger als 50 mA und insbesondere vorzugsweise weniger als 10mA zu fordern wären. Es besteht also ein großes Bedürfnis nach der Möglichkeit, eine in solchen Speicheranordnungen verwendete Speicherschaltvorrichtung mit Rückstellstromimpulsen von weniger als 50 mA und vorzugsweise weniger als 10 mA in verläßlicher Weise zurückzus t e11en.

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Ein Durchbruch bei der Beschäftigung mit der Schwierigkeit der Verminderung der Größe der Rückstellströme auf niedrigere Pegel gelang bei der in der US-Patentanmeldung Serial No. 41O 412 (Jan Helbers, eingereicht am 29. Oktober 1973) beschriebenen Erfindung. Helbers entdeckte nämlich, daß der kristalline Faden in einer Speicherschaltvorrichtung vom beschriebenen Typ durch Verwendung einer "Garbe" einer großen Anzahl von Ruckstellstromimpulsen von je einer Amplitude zerstört werden kann, die nur als kleiner Bruchteil der Amplitude gilt, die bisher zur Erzielung des Rückstellens des gesamten fadenförmigen Strompfades für erforderlich gehalten wurde. Die bei der Durchführung dieser Rückstelltechnik verwendeten Rückstellstromimpulse wurden durch eine Quelle konstanten Stromes geliefert, die eine variable Spannung erzeugte, die auf einen Wert unterhalb der Schwellenspannung derjenigen vollständig zurückgestellten Speicherschaltvorrichtung beschränkt war, die die niedrigste erwartete Schwellenspannung hatte, so daß die Schwellenspannungswerte aller Speicherschaltvorrichtungen, an die die Stromquelle angelegt wurde, trotz der etwas variierenden Schwellenspannungswerte der verschiedenen einzelnen Speieherschaltvorrichtungen der Anordnung auf identische oder nahezu identische Werte stabilisiert wurden. Der Schwellenspannungswert eines Fadens der fortschreitend rückgestellt wird, nimmt mit dem Grad der erzielten Rückstellung allmählich zu. Wenn die Schwellenspannung des teilweise rückgestellten Fadens der in Rückstellung begriffenen Speicherschaltvorrichtung die maximal mögliche Lieferspannung der Rückstellstromquelle mit konstantem Strom überschreitet, die mit Absicht auf einem Wert unterhalb des maximal möglichen Wertes eingestellt ist, kann die Speicherschaltvorrxchtung nicht mehr durch irgendwelche später erzeugten Rückstellspannungsimpulse leitend gemacht werden, und es ist also kein weiteres Rückstellen mehr möglich. Es gibt dann keine Möglichkeit, den Fadenbereich zu homogenisieren, um einen Schwellenverfall unter Bedingungen erhöhter Temperatur zu verhindern, da unter diesem Rückstellvorgang die Vorrichtung niemals vollständig zurückgestellt

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wird und keine Rückstellstromirapulse erhält, die einen vollständig zurückgestellten Faden homogenisieren. Wenn ferner bei einer solchen Rückstelltechnik mit beschränkter Spannung die maximale Lieferspannung der Quelle konstanter Stromstärke geringer ist als die mindeste Schwellenspannung sämtlicher rückzustellender Speichervorrichtungen, muß der Abstand der Rückstellstromimpulse derart sein, daß die Temperatur des teilweise rückgestellten Fadens im wesentlichen bis auf Raumtemperatur sinken kann, bevor der nächste Rückstellstromimpuls auftritt, damit die gewünschte Übereinstimmung der Schwellenspannungswerte erzielt werden kann.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Speicherschaltvorrichtungen der beschriebenen Gattung in Stromkreisen mit niedriger Nennstromstärke, bei denen ein fortschreitendes Rückstellen der Speicherschaltvorrichtungen erforderlich ist, eine Rückstelltechnik zu entwickeln, bei der eine Homogenisierung eines voll rückgestellten Fadens erzielt wird.

Eine Technik des fortschreitenden Rückstell.ens laut obiger Be* Schreibung, bei der bei je*·» Rückstellvorgang automatisch eine identische Schwellenspannung hergestellt wird, unabhängig von der tatsächlichen Schwellenspannung der in voller Rückstellung begriffenen Speicherschaltvorrichtung, würde anscheinend das Problem des Schwellenwertverfa.lles vollständig vermeiden. Es wurde jedoch unerwarteterweise festgestellt, daß die Schwellenspannung solcher teilweise rückgestellter Speicherschaltvorrichtungen eine fortschreitende Verschlechterung erfährt, wenn diese wiederholten Einstell- und Rückstellvorgängen des bisher durchgeführten Typs unterworfen werden. Die Größe dieses Schwellenwertverfalls nimmt mit der Anzahl der bei jedem Rückstellvorgang verwendeten Rückstellstromimpulse ab. Dieser Schwellenwertverfall bei wiederholtem Einstellen und Rückstellen tritt auch bei homogenisierten, vollständig rückgestellten Speicherschaltvorrichtungen auf. Hier schafft also die Dicke eines Speicherhalbleiterfilms eine Schwellenspannung von beispielsweise 14 V bei Raumtemperatur, wenn die Matrix frisch

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hergestellt ist und den üblichen Prüflingen unterzogen wird, bei denen die Speichervorrichtung ca. 20-bis 30-mal eingestellt und rückgestellt wird, jedoch nimmt die Schwellenspannung nach weiterem 1000—maligem Ein- und Rückstellen fortschreitend bis unter 8 V ab. Ein solcher Schwellenverfall verursacht ernsthafte Schwierigkeiten, wenn die Lesespannung eine so abgesunkene Schwellenspannung überschreitet, da dann die Lesespannung

sie

alle nicht-eingestellten Speichervorrichtungen, an die angelegt wird, einstellt und die in der betreffenden Matrix gespeicherte Binärnachricht zerstört. Eine bisher typischer— weise verwendete Aus gäbespannung liegt in der Gegend von 5 V, und die dabei verwendete Eins teilspannung liegt in der Gegend von 25V. Auf den ersten Blick würde man nicht annehmen, daß der beschriebene Schwellenverfall ein ernstliches Problem darstellt, solange die Schwellenspannung der Filme 5V (oder den sonstigen Pegel der Lesespannungen unter Berücksichtigung der auftretenden tolerierten Abweichungen) nicht erreichen. Eine Speichervorrichtung mit einer gegebenen ursprünglichen Schwellenspannung bei Raumtemperatur hat jedoch eine erheblich niedrigere Anfangsschwellenspannung bei wesentlich höhreren Umgebungstemperaturen, so daß beispielsweise eine Speichervorrichtung mit einer Schwellenspannung von 8 V bat Raumtemperatur eine Schwellenspannung von nur 5 V bei Umgebungstemperaturen von 100 C haben kann. Ein Schwellenverfall kann _; daher bei Geräten, die bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden sollen oder für die bei solchen ein verläßlicher Betrieb garantiert werden soll, besonders gefährlich sein. (Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß Schwellenspannungen mit abnehmender Umgebungstemperatur steigen, so daß die Dicke eines Speicherhalbleiterfilmes durch die bei einem gegebenen System verwendeten genormten Einsteilspannungen begrenzt ist.) In jedem Falle lemchtet ein, daß es wichtig ist, daß die SpeichervorcLchtungen der erwähnten Speichermatrizen eine ziemlich stabilisierten.Schwellenspannung für eine gegebene Bezugsoder Raumtemperatur haben, damit die Verläßlichkeit der Matrix üder eine sehr lange nutzbare Lebensdauer innerhalb breiter Temperaturbereiche, wie von 0 bis 100°C, gewährleistet werden

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Vie in der US-PS 3 886 577, entsprechend der Dt-Patentschrift P 24 43 178.5 vom 10. September 1974, beschrieben und beansprucht, wurde eine merkliche Stabilisierung der Schwellenspannung einer Speicherschaltvorrichtung vom Fadentyp nach einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Einstell- und Rückstellvorgängen (unter Verwendung von vollständig rückstellen— den Rückstellstromimpulsen beim Rückstellen) erreicht, wenn bei der Herstellung dieser Vorrichtungen mindestens eine der Elektroden einen Grenzflächenbereich zwischen Elektrode und Halbleiter mit einer wesentlichen Anreicherung (d.h. hohen Konzentration) des Elementes erhält , das sonst beim Fließen des Rückstellstromes durch den rückzustellenden Faden aus Halbleitermaterial zur Elektrode wandern würde. Bei dem Beispiel einer Gern;anium-Tellur-Masse als Speicherhalbleiter wird also ein Tellurbereich von weit höherer Konzentration als der in der amorphen Masse des Halbleitermaterials in der Nähe der positiven Elektrode mindestens an dem Punkt vorgesehen, an dem der aus kristallinem Tellur bestehende Fadenpfad des Halbleitermaterials endet. Der Schwellenverfall dürfte durch Ionenwanderung (Elektromigration) von Tellur während des Fließens des Rückstellstromes verursacht werden, deren Ausmaß zu der jeweiligen Stromdichte in direkter Beziehung zu stehen scheint. Eine solche Elektromigration des Tellurs führt zum Aufbau einer fortschreitend größeren Dicke von kristallinem Tellur bei der einen der betreffenden Hektroden, wodurch die Schwellenspannung der Speicherschaltvorrichtung fortschreitend vermindert wird, bis zwischen der Wanderung der Telluratome während des Fließens des Rückstellstromes und einer Rückdiffusion in die allgemein amorphe Masse des rückgestellten Fadenbereiches nach Unterbrechung des Rückstellstromflusses das Gleichgewicht erreicht ist. Die ursprüngliche Anreicherung mit Tellur in dem Bereich nächst der betreffenden Elektrode verminderte die Anzahl der Einstell- und Rückstellvorgänge, wie anscheinend zur Erzielung eines stabilen Gleichgewichtes der Elektromigration und der Diffusion erforderlich. Obwohl bei der Fertigung der erwähnten, verhältnismäßig wenigen geprüften Speicher schal tvorric htungen eine vor-

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teilhafte anfängliche Schwellenstabilisierung mit einigen wenigen Einstell- und Rückstellvorgängen (unter Verwendung von Rückstellstromimpulsen von 8 bis 150 mA und 6 /us Dauer in Abständen von 100 /us ) erzielt werden konnte, hat sich nachher gezeigt, daß die beobachtete Schwellenspannungsstabilisierung bei den meisten geprüften Speicherschaltvorrichtungen nicht unbegrenzt erhalten blieb.

Dementsprechend soll die Erfindung eine einzigartige Rückstelltechnik schaffen, bei der ein Schwellenwertverfall infolge wiederholten Einsteilens und Rückstellens der Speicherschaltvorrichtungen beseitigt oder doch wesentlich vermindert wird.

Die Erfindung basiert auf der unerwarteten Feststellung, daß ein Schwellenwerirverfall unter wiederholtem Einstellen und Rückstellen einer Speicherschaltvorrichtung der beschriebenen Art im wesentlichen dadurch ausgeschaltet werden kann, daß eine Rückstelltechnik verwendet wird, bei der nacheinander eine Anzahl von teilweise oder vollständig rückstellenden Stromimpulsen zugeführt wird, wobei in erster Linie der Abstand und in zweiter Linie die Dauer der bei jeder Rückstelltätigkeit verwendeten Rücksteilimpulse gesteuert wird. Es wurde auch gefunden, daß aus praktischen Gründen die Anzahl der Rückstellimpulse in jeder Garbe solcher Impulse, die bei der Durchführung eines Rückstellens verwendet werden, nicht übermäßig groß sein sollte (wenn auch ihre Anzahl ausreichen muß, um nicht nur den betreffenden Faden vollständig rückzustellen, sondern auch bei Bedarf den vollständig rückgestellten Faden zu homogenisieren). Dementsprechend wurde beispielsweise eine Schwellenwertverschlechterung ausgeschaltet, wenn jeder Rückstellvorgang aus einer Impuls— garbe von mindestens um etwa 10 und weit weniger als 100 Rückstellstromimpulsen (beispielsweise 40 bis 60 Impulsen) bestand, von denen jeder im wesentlichen weniger als 10 ;us (beispielsweise 3 /us) dauerte und deren Abstände im wesentlichen weniger als 10 /us (beispielsweise 3/us) betrugen, was weniger als das Doppelte und vorzugsweise ziemlich viel weniger als der einfache Wert der olefinischen Zeitkonstante der Vorrichtung ist,

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so daß der betreffende Fadenbereich, zwischen denRückstell-

impulsen nicht im wesentlichen vollständig auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird, sondern viel mehr eine Temperatur zwischen der Rückstell— und der Umgebungstemperatur erreicht. Wenn der Abstand der Impulse zu eng wird, tritt zwischen den Impulsen im wesentlichen keine Abkühlung auf, und die aufeinanderfolgenden Impulse wirken ähnlich einem einzigen Impuls, dessen Gesamtdauer dem von der Rückstellimpulsgarbe eingenommenen Zeitraum entspricht, und diese bewirken somit eher ein Einstellen als ein Rückstellen.

Das Auftreten eines Schwellenverfalls bei einer Garbe von Rückstellimpulsen der gewünschten Breite und den gewünschten Abständen, deren Anzahl sich jedoch der Zahl von 100 Impulsen nähert, ist in der Tat rätselhaft. In ähnlicher Weise rätselhaft ist das Auftreten eines Schwellenspannungsverfalles bei Verwendung einer begrenzteren Anzahl von Impulsen in einwandfreien Abständen bei Impulsbreiten in der Größenordnung von 10 /us oder darüber. Die Wichtigkeit eines engen Abstandes der Rückstellimpulse bei jeder Rückstellimpulsgarbe ist jedoch durch die Theorie erklärbar, daß der Schwellenwertverfall die Folge eines Ungleichgewichtes zwischen der Ionenwanderung des Tellurs während des Fließens des Rückstellstromes und der Diffusion desselben in der anderen Richtung zwischen den Rückstellimpulsen ist. Für Rückstellstromimpulse in Abständen von weniger als der thermischen Zeitkonstantan des betreffenden amorphen Halbleiterfilmes ist der Fadenbereich noch heiß, wenn der nächste Rückstellimpuls eintrifft. Folglich besteht ein Bereich höherer Leitfähigkeit, und dies hat eine niedrigere maximale Stromdichte und eine Verminderung der Ionenwanderung zur Folge. Wenn die während des Fließens des Rückstellstromes bestehende Ionenwanderung derart vermindert ist, wird sie durch die Diffusion, die nach Beendigung jedes Rückstellimpulses besteht, ausgeglichen.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird die Erkenntnis

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der Wichtigkeit der Impulsbreite und des ImpulsabStandes auf das fortschreitende Rückstellen der kristalli-nen Fäden der Speicherschaltvorrichtungen des beschriebenen Typs mit niedrigerer Stromstärke in einer Weise angewendet, die zu einer Homogenisierung nach vollständiger Rückstellung derselben führt und somit einen Schwellenverfall verhindert, wenn die Speicherschaltvorrichtung unter hohen Umgebungstemperaturen geschaltet wird. Hierzu kann das fortschreitende Rückstellen mit kleinen Rückstellstromimpulsen unter Verwendung einer Rückstellenergiequelle konstanter Stromstärke erzielt werden, die für jeden Rückstellvorgang eine Garbe von ca. 20 bis 80 Rückstellstromimpulsen in Abständen von nicht mehr als dem einfachen Wert der thermischen Zeitkonstante des rückzustellenden Speicherhalbleitermaterials erzeugt und deren

maximale Eingangsspannung auf einen Wert eingestelltist, der höher ist als die höchste Schaltspannung aller rückzustellender Speicherschaltvorrichtungen. In einem solchen Falle werden Rückstellstromimpulsgarben den oben beschriebenen Profilen den betreffenden Speicherschaltvorrichtungen zugeführt, um eine vollständige Homogenisierung des Speicherhalbleitermaterials und einen stabilisierten Schwellenwert sowohl unter Bedingungen hoher Temperatur und bei wiederholtem Einstellen und Rückstellen derselben sicherzustellen.

Zusammenfassend kann ausgesagt werden: Die Anzahl der Eins tell- und Rückstellvorgänge, bis zu \eLcher eine amorphe Speicherschalt vorrichtung vom Fadentyp ohne Schwellenverfall betrieben werden kann, ist, wie unerwarteterweise festgestellt wurde, eine Funktion der Breite sowie der Zahl der zur Durchführung jedes Ruckstellvorganges verwendeten Rückstellstromimpulse sowie deren Abstand. In einem Falle wurde festgestellt, daß jeder Rückstellvorgang aus einer Garbe von mindestens ca. 10 und vorzugsweise ca. kO bis 60 Rückstellstromimpulsen bestehen sollte, damit eine Homogenisierung des rückgestellten Fadens bewirkt wird, und daß jeder Rucksteilstromimpuls eine Breite von wesentlich weniger als 10 /us haben sollte und die Impulsabstände wesentlich geringer als die zur Wiederherstellung des Schwellen-

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wertes der Speicherschaltvorrichtung erforderliche Zeitspanne und vorzugsweise weit geringer als 10 /us sein sollten. Eine solche Garbe aus einer großen Anzahl von Rückstellstromimpulsen ist besonders nützlich beim Rückstellen von Speicherschaltvorrichtungen in Schaltungen mit sehr niedriger Nennstromstärke. In einem solchen Falle sind die Rückstellstromimpulse in der einleitenden Gruppe Rückstellstromimpulse niedriger Amplitude, die den fadenförmigen Pfad vollständig rückstellen, und die nachfolgenden Rückstellstromimpulse solche zum Homogenisieren des fadenförmigen Pfades.

Fig. 1 ist ein schemzairisches Diagramm, teilweise in Blockform zur Veranschaulichung einer Speicheranordnung mit einer Speicherschaltvorrichtung und einer Trennvorrichtung an jedem Kreuzungspunkt sowie Einstell-Rücksteil- und Lesespannungsquellen und Schalteinrichtungen zum wahlweisen Anschließen einer der Spannungsquellen an die Anordnung zum Eingeben (Schreiben) und Ausgeben (Lesen) von Nachrichten sowie zum Rückstellen der Speicheranordnung (Löschen der Nachrichten);

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Speicherschalt- und -Trennvorrichtung an einem Kreuzungspunkt einer bevorzugten Ausführungsform der Speicheranordnung, bei der die Erfindung eine ihrer wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten hat, in größerem Maßstab;

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Strom-Spannungskurve der Speicherschaltvorrichtungen der Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. k zeigt ein vereinfachtes Schema der Schaltung während des Einstellens einer der Speicherschaltvorrichtungen der Speicheranordnung gemäß Fig. 1 und 2 in den Zustand niedrigen Widerstandes;

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-H- j nachqereicht]

Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Diagramm des Schaltzustandes während des Rückstellens einer der Speicherschaltvorrichtungen der Speicheranordnung gemäß Pig. 1 und 2 in einen Zustand hohen Widerstandes;

Pig. 6 zeigt ein vereinfachtes Diagramm des Schaltzustandes während des Lesens von Nachrichten aus einem gewählten Kreuzungspunkt der Speicheranordnung gemäß Pig. 1;

Pig. 7A und Pig. 7B zeigen beispielsweise Wellenformen von Spannungs- und Stromimpulsen, die in der Schaltung der Speicheranordnung gemäß Pig. 1 während des Eingehens von Nachrichten in die Speicheranordnung gemäß Pig. 1, der Ausgabe von Nachrichten aus dieser und des Rückstellens derselben auftreten;

Pig. 8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung von Einstell- und Rückstellvorgängen, die an einer Speicherschaltvorriohtung ähnlich der gemäß Pig. 2 zur Wirkung gebracht werden müssen, um ihren Schwellenspannungswert fortschreitend von einem Anfangswert von 14 auf einen Endwert von 8V zu verschlechtern, wenn jeder Rückstellvorgang durch eine G-arbe von Rückstellimpulsen von 1 xxa Dauer und einer wechselnden Anzahl sowie wechselnden Abständen herbeigeführt wird;

Pig. 9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Anzahl von Einstell- und Rückstellvorgängen, die an einer Speicherschal tvorrichtung ähnlich der gemäß Pig. 2 zur Wirkung gebracht werden müssen, um ihren Schwellenspannungswert fortschreitend von dem Anfangswert von 14V auf 8V zu verschlechtern, wenn jeder Rückstellvorgang durch eine G-arbe von 10 Rückstellimpulsen in Abständen von 5 yus bewirkt wird und die Impulsbreite fortschreitend variiert wird;

Pig. 10 zeigt Kurven zur Veranschaulichung der Änderung des Schwellenapannungswertes einer Speicherschaltvorrichtung ähnlich jener gemäß Pig. 2 mit der Anzahl von Ein-

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stell- und Rückstellvorgängen und für Ruckstellimpulse wechselnder Breite, wenn der Rückstellvorgang durch eine Garbe von 10 Rucksteilstromimpulsen in Abständen von 5/us bewirkt wird;

Pig. 11a zeigt die Weilenform der ausgangsspannung der Impulsquelle für den Rückstellstrom, die für das Rückstellen einer ausgewählten Speicherschaltvorrichtung in der Speicheranordnung gemäß Fig. 1 betätigbar ist;

Fig. 11B veranschaulicht die Änderung der Schwellenspannungswerte der Speicherschaltvorrichtung während ihrer fortschreitenden/Rückstellspannungsimpulse gemäß Fig. 11A und

Fig. 11C zeigt die als Folge der Rückstellspannungsimpulse gemäß Fig. HA fließenden Rückstellstromimpulse.

In Fig. 1 ist schematisch eine Speicheranordnung 2 dargestellt, die eine Gruppe von zueinander parallelen X-Achsleitern X1, X2 ....Xn und eine Gruppe von zueinander parallelen Y-Achsleitern Y1, Y2....Yn aufweist, welch letztere sich quer zu den X-Achsleitern erstrecken, so daß Zeilen und Spalten von Kreuzungspunkten gebildet sind. An jedem Kreuzungspunkt zwischen einem X-Achsleiter und einem Y-Achsleiter sind zwischen diese eine Speicherschaltvorrichtung 4 der oben beschriebenen allgemeinen Ausbildung sowie eine Trennvorrichtung 6 geschaltet, die vorzugsweise ein pn-übergang oder eine Diode ist. Bei der wichtigsten Anwendung der Erfinuung sind die Leiter der einen der genannten Gruppen, beispielsweise die Y—Achsleiter und die trennenden pn-Übergänge oder Dioden 6 unter Verwendung mehr oder weniger herkömmlicher Dotierungstechniken in ein Halbleitersubstrat, das ein Siliciumchip sein kann, integriert. Die Y-Achsleiter und die Speicherschaltvorrichtungen 4 sind vorzugsweise in einer noch eingehender zu beschreibenden und in Fig. 2 veranschaulich-

- 16 X) Rückstellung durch aufeinanderfolgenden

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Sjls
ten ¥eiseauf das Substrat aufgetragene Filme gebildet.

bwohl es verschiedene Möglichkeiten gibt, verschiedene Spannungsquellen mit den X-und Y-Achsleitern zu verbinden, um das Eingeben (oder Einstellen), Rückstellen und Lesen bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung zu bewirken, geschieht dies hier mit Hilfe einer mehr oder weniger herkömmlichen X-Leiter-Bltauswahlschalteinheit 8 und einer Y-Leiter-Wortauswahlschalteinheit 10. Die X-rLeiter-Bitauswahl s ehalt einheit 8 hat eine Anzahl von Binärcodeeingangsklemmen B1, B2, ...Bn, und die Y-Leiter-Wortauswahl schalteinheit 10 hat eine Anzahl von Binärcode-Eingangsklemmen WI, W2, ...Wn. Für jede nutzbare Kombination von binär codierten Signalen, die an den Binärcode-Eingangsklemmen B1, B2, ...Bn auftreten, ist eine Eingangsklemme 8a der Schalteinheit 8 mit einem anders bezeichneten X-Achsleiter verbunden. In ähnlicher Weise verbindet die Y-Leiter-Wortauswahlschalteinheit 10 je nach der Kombination der ihren Eingangsklemmen W1, W2 ... Wn zugeführten Kombination von binär codierten Signalen eine ihrer Eingangsklemmen 10a mit einem ausgewählten Y-Achsleiter. Wie dargestellt, ist die Erdungsklemme (Bezugsklemme) 12 mit der Eingangsklemme 10a

der Y-Leiter—Wortauswahlschalteinheit 10 verbunden, so daß der ausgewählte Y-Achsleiter geerdet wird. Bei einem Einstell-Rückstell- oder Lesevorgang sind die Einstell-Rückstellbezv. Lesestromquelle 14, 20 bzw. 26 über ein zugeordnetes UND- und ODER-Gatter mit der Eingangsklemme 8a der Schalteinheit 8 verbunden.

Bei der besonderen in Fig. 1 dargestellten Speicheranordnungsschaltung ist die Einstellstromquelle 14 mit einem der Eingänge 16a eines UND-Gatters 16 verbunden, dessen anderer Eingang 16b mit einer Einstell-Ansteuerleitung 18 verbunden ist, an der ein Signalimpuls auftritt, wenn auf eine gewählte Spei— cherschaltvorrichtung h an einem bestimmten ausgewählten Kreuzungspunkt der Speicheranordnung 2 eine Nachricht geschrieben (eingegeben) j^rden soll. Der Ausgang i6c des UND-Gatters

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ist mit dem Eingang 32a eines ODER-Gatters 32 verbunden, dessen Ausgang 32b mit der obengenannten Eingangsklemme 8a der X— Leiter—Bitschalteinheit 8 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Rückstellstromquelle 20 mit einem der Eingänge 22a eines UND-Gatters 22 verbunden, dessen anderer Eingang 22b mit einer Rückstellansteuerleitung 24 verbunden ist, die einen Impuls erhält, wenn eine ausgewählte Speicherschaltvorrichtung an einem bestimmten Kreuzungspunkt der Speicheranordnung 2 rückgestellt werden soll. Der Ausgang 22c des UND-Gatters 22 ist mit einem Eingang 32c des ODER-Gatters 32 verbunden.

Die Lesestromquelle 26 ist mit dem einen Eingang 28a eines UND-G_atters 28 verbunden, dessen anderer Eingang 28b mit einer Leseansteuerleitung 30 verbunden ist, die einen Impuls erhält, wenn aus der Speicheranordnung 2 eine Nachricht gelesen werden soll. Der Ausgang 28c des UND-G_atters 28 ist mit dem einen Eingang 32d des ODER-Gatters 32 verbunden. Der Eingang 40a einer Spannungsfühlschaltung 40 ist mit dem Ausgang eines UND-Gatters 38 verbunden, deren einer Eingang 38a mit dem Ausgang des UND-Gatters 28 verbunden ist, das der Lesestromquelle 26 zugeordnet ist. Der andere Eingang 38b des UND-Gatters 38 ist mit der Leseansteurleitung 30 verbunden, so daß die Spannungsfühlschaltung 40 dien Ausgangsgröße der Lesestromquelle erfaßt, wenn die Leseansteuerleitung -30 einen Impuls erhält.

Daraus dürfte einleuchten, daß je nach dem, an welcher · der Ansteuerleitungen 18, 24 oder 30 ein Ansteuerimpuls auftritt, einer der Ausgänge der Impulsquellen 14, 20 oder 26 mit der Eingangsklemme 8a der X-Leiter-Bitauswahlschalteinheit 8 während des betreffenden Ansteuerimpulses verbunden wird. Jede Stromquelle 14, 20 und 26 und das zugeordnete UND-Gatter sowie die Ansteuereingangsklemme bilden eine Stromimpulsquelle.

Fig. 4, 5 bzw. 6 zeigen die gleichwertige Schaltung der aktiven und einiger inaktiver Teile der Speicheranordnung 2 während des an ihr vorgenommenen Einsteilens, Rückstellens und Lesens.

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Die Einstell-Rückstell- und Lesestromquellen 14, 20 bzw. 26 können je eine herkömmliche Quelle konstanter Stromstärke sein, die ihre Aus gangs spannung automatisch derart anpaßt, daß bis zu einer gegebenen Grenzspannung Stromimpulse einer unveränderlichen Amplitude geliefert werden. (Bine solche Quelle konstanter Stromstärke kann aus einer einstellbaren Gleichspannungsquelle l4a, 20a bzw. 26a bestehen, die mittels einer Stromstärkefühleinrichtung i4b, 20b bzw. 26b eingestellt wird, die die Stromstärke erfaßt, indem sie den Spannungsabfall über einen Widerstand i4c, 20c bzw. 26c feststellt.)

Fig. 2 zeigt bei 42 vollständig eine der auf einen Siliciumchip als Substrat integrierten Speicherschaltvorridtungen 4. Einer, Yl, der Y-AeusLeiter ist in dem Substrat 42 als n+-Dereich unmittelbar unterhalb eines n-Bereiches 48 dargestellt, der seinerseits unmittelbar unter einem p-Bereich 50 liegt. Der p-Bereich 50 und der n-Bereich 48 des Siliciumchips 42 bilden die Diode 6 an dem betreffenden Kreuzungspunkt und sind, zusammen mit der Speicherschaltvorrichtung 4, zwischen je einen zugeordneten der X- und Y-Achsleiter in Reihe geschaltet. Ein Teil einer Speicherschaltvorrichtung 4 und der zugeordnete n+-Bereich, der den benachbarten Y-Achsleiter Y2 bildet, sind in Fig. 2 gezeigt. Jedes Paar benachbarter n+-dotierter Y-Achsleiter, wie Y1 und Y2, sind durch einen p-Bereich 49 voneinander getrennt,

Das erwähnte Siliciumchip 42 weist einen Film 42a aus einem Isoliermaterial, beispielsweise Siliciumdioxyd, auf. Dieser Siliciumdioxydfilm ist mit Öffnungen, wie 54, versehen, durch deren jede ursprünglich das Halbleitermaterial des Silioiumchips freiliegt, und über dieser Stelle soll eine Speicherschalt vorrichtung 4 angebracht werden. Über jf»dem solchen freiliegenden Abschnitt des Siliciumchips wird eine geeignete Elektrodenschicht 55 selectiv (gezielt) aufgetragen, und diese kann eine Schich^^alladiumsilicid .oder einem anderen geeigneten elektrodenbildönden Material sein. Jede Speicherschalt-

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vorrichtung h wird aus einer Schicht aus amorphem Halbleitermaterial 56, vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung» über dem ganzen Isolierfilm 42a aufgetragen und dann durch eine Photoabdeclcmaske hindurch weggeätzt, so daß getrennte Bereiche derselben übrigbleiben, die über den Öffnungen 5^· in dem Isolierfilm 42a zentriert sind, in die sich der Speicherhalbleiterfilin hinein erstreckt. Die Speicherhalbleiterschicht 56 ist, wie bereits angedeutet, im besonders bevorzugten Falle ein chalcogenides Material, das als vorwiegende Elemente Tellur und Germanium enthält, obwohl die tatsächliche Zusammensetzung des für die Speicherhalbleiterschicht 56 brauchbaren Speicherhalbleitermaterials nach dem allgemeineren Erfindungsgedanken in weiten Grenzen abwandelbar ist.

Obwohl dies für solche Zwecke nicht unbedingt erforderlich ist, wird die Schwellenstabilisierung durch Bildung eines angereicherten Bereiches desjenigen Elementes, das normalerweise gegen die benachbarte Elektrode wandern würde, bei der vorliegenden Tellur-Germanium-Masse also eines mit Tellur .angereicherten Bereiches, im Trennflächenbereich zwischen einer eine Barriere bildenden Elektrodenschicht 58 aus hitzebeständigem Metall wie Molybdän, und der Speicherhalbleiterschicht 56 unterstützt. (Die eine Barriere bildende Elektrodenschicht 58 verhindert ein Wandern von Metallionen aus der hochiextfähigen Elektrodenschicht 59 aus Aluminium o.dgl. in die Speicherhalbleiterschicht 56. ) Unter einem mit Tellur angereicherten Bereich ist ein Bereich zu verstehen, in dem Tellur in größerer Konzentration vorhanden ist als in der betreffenden Halbleitermasse. .Dies kann am besten dadurch erzielt werden, daß eine Schicht 57 aus kristallinem Tellur auf der ganzen Außenfläche der Speicherhalbleiterschicht

56 durch Kathodenzerstäubung aufgetragen wird. Die Tellurschicht

57 erstreckt sich im vorteilhaftesten Falle im wesentlichen über die ganze Außenfläche der .Speicherhalbleiterschicht 56 und liegt an der Innenfläche der die Barriere bildenden Metallschicht aus hitzebeständigem Metall an, so daß der Tellurbereich ohne Rücksicht darauf, wo in der Speicherhalbleiterschicht 56 ein

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fadenförmiger Strompfad 56a gebilder wird, am Ende dieses Strompfades liegt und infolgedessen mit der Schicht 58 aus hitzebeständigem Metall in einem ausgedehnten Bereich mit niedrigem Widerstand in Berührung steht.Die Tellurschicht 57 vermindert daher den Gesamtwiderstand der Speicherschaltvorrichtung k in deren leitfähigem Zustand. Über der inneren barrierenbildenden Schicht 58 aus hitzebeständigem Metall befindet sich die äußere, hochleitfähige Metallelektrodenschicht 59 aus Aluminium o.dgl., die,wie dargestellt, ein Teil eines durchgehenden Bandes aus leitfähigem Material, wie Aluminium, ist, das auf der Schicht aus hitzebeständigem Metall aufgetragen ist und einen der X-Achsleiter bildet. Durch Auftrag einer T_ellurschicht 57 von ausreichender Dicke (eine Schicht aus sichern Tellur mit 0,7 /tun Dicke reichte bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus, bei dem die Speicherhalbleiterschicht 16 mindestens 1,5 /um dick war) wurde die Schwellenspannung der Speicherschaltvorrichtung k nach einer Verschlechterung von einem Ausgangswert nach ca. 10 bis 20-maligem Einstellon und Rückstellen stabilisiert. Vie jedoch aus dem folgenden hervorgeht, kann sich diese scheinbare stabilisierte Schwellenspannung nach mehrtausendmaligem Einstellen und Rückstellen möglicherweise fortschreitend weiter verschlechtern, wenn dieses weitere wiederholte Rückstellen nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.

Beispiele für die Ausgangsgrößen der Stromquellen für das Einstellen, Rückstellen und Lesen, 14, 20, bzw. 26, sind in Fig. 7A dargestellt, und Fig. 7B zeigt unter den entsprechenden Spannungsimpulsen beispielsweise die von den Stromquellen erzeugten Stromstärken. Wie dargestellt, ist die Ausgangsspannung der Einstellimpulsquelle 14 höher als der als Schwellengleichspannung (VT) der vollständig rückgestellten Speicherschaltvorrichtung k der Anordnung mit der höchsten Schwellenspannung bezeichnete Wert und kleiner als die Durchschlagspannung der isolierenden Dioden 6 oder Sie Y-Achsleiter isolierenden Bereiche 49 des Siliciumchipsubstrates kz. Damit ein Einstellspannungsimpuls beim Einstellen einer Speicherschaltvorrichtung h

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aus einem Ausgangs-zustand hohen Widerstandes in einen Zustand niedrigen Widerstandes möglichst wirksam ist, wird, wie oben beschrieben, eine Impulswellenform von allgemein langer Dauer in der Größenordnung von Millisekunden benötigt. Der von der Rückstellimpulsquelle 20 ausgehende Rückstellimpuls jedoch ist nur von kurzer D_auer, nämlich in der Größenordnung von Microsekunden anstatt von Millisekunden.(Es ist angenommen, daß im Zustand hohen Widerstandes einer Speichervorrichtung ihr Widerstand um so viel höher als jede mit ihr in Reihe geschaltete Impedanz ist, daß damit gerechnet werden kann, daß im wesentlichen die ganze angelegte Spannung an der Speichervorrichtung angelegt ist, bis diese in einen Zustand niedrigeren Widerstandes umgeschaltet wird, bei dem die an ihr wirksame Spannung auf einen ziemlich konstanten, sehr niedrigen Wert abfällt.)

In dem amorphen Ausgangszustand oder Rücksteilzustand einer Speicherschaltvorrichtung K ist deren Speicherhalbleiterschicht 56 meist ein durchwegs amorphes Material, das im wesentlichen als Isolator wirkt, so daß sich die Speichervorrichtung in einem Zustand sehr hohen Widerstandes befindet. Wenn hingegen an ihre Elektroden ein Einstel!spannungsimpuls angelegt wird, der den Schaltspannungswert oder den als Gleichspannungsschwelle bezeichneten Wert der Speicherschaltvorrichtung überschreitet, beginnt in der amorphen Halbleiterschicht 56 derselben in einem fadenförmigen Pfad 56a (Fig. 2) ein Strom zu fließen, und dieser Pfad wird über seine Glasübergangstemperatur erhitzt. Der fadenförmige Pfad 56a hat im allgemeinen einen Durchmesser von unter 10/um, und sein genauer Durchmesser hängt von der Stromstärke des hlndurclfließenden Stromes ab. Die Stromstärke, die bei Anlegen eines Einstellspannungsimpulses von der betreffenden Quelle auftritt, beträgt im allgemeinen weniger als 10 mA. Nach Beendigung des Einstellspannungsimpulses kristallisieren in dem fadenförmigen Pfad ein oder mehrere Elemente der Masse,

bei der beispielsweise oben angegebenen Zusammensetzung hauptsächlich Tellur, anscheinend wegen der Gesamterhitzung in dem fadenförmigen Pfad 56a und dem umgebenden Material infolge

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der verhältnismäßig langen Dauer des Stromimpulses sowie wegen der Art der kristallisierbaren amorphen Masse der Schicht 56, beispielsweise der beschriebenen Germanium-Tellur- Massen. Dieses kristalli-sierte Material des fadenförmigen Pfades bilded einen Strompfad geringen Widerstandes, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Ausgangsspannung einer Leseimpulsquelle 26 erforderlich ist, um durch den fadenförmigen Pfad 56a einer eingestellten Speicherschalt— vorrichtung 4 einen Bezugsstrom hindurchzuschicken.

Fig. 3 zeigt Kurven 64 und 66 der Änderung der Stromstärke eines durch eine Speicherschaltvorrichtung 4 fließenden Stromes in Abhängigkeit von der Änderung der angelegten Spannung in rückgestelltem Zustand verhältnismäßig hohen Widerstandes bzw. im eingestellten Zustand verhältnismäßig niedrigen Widerstandes der Speicherschaltvorrichtung. Wenn die Isoliervorrichtung 6 eine Diode ist, verursacht eine in Sperrrichtung der Diode angelegte Spannung bis zu deren Durchschlagspannung einen nennenswerten Stromfluß durch die Speicherschaltvorrichtung. (Die Speicherschaltvorrichtung is im übrigen eine zweiseitig richtende /bidirektionale/ Vorrichtung).

Ein an der dargestellten Anordnung iror-genommener Lesevorgang besteht im Abfragen eines ausgewählten Kreuzungspunktes der Speicheranordnung, das durch Zuführen der Ausgangsgröße der Lesestromquelle 2.6 zu einem ausgewählten X-Achsleiter und gleichzeitiger Erdung des zugeordneten ausgewählten Y-Achsleiters geschieht, so daß die Ausgangsgröße der Lesespannungsquelle 26 zwischen dem gewählten X- und Y-Achsleiter während einer vorzugsweise äußerst kurzen Zeitspanne erscheint, die nur einen kleinen Bruchteil der als maximale Anschaltverzögerungszeit einer Speicherschaltvorrichtung bezeichneten Zeitspanne beträgt. Diese Anachaltverzögerungszeit wird im folgenden noch eingehender beschrieben und definiert. Eine mögliche Art der Feststellung, ob eine abgefragte Speicherschaltvorrichtung an einem bestimmten Kreuzungspunkt sich in ihrem Zustand hohen

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oder niedrigen Widerstandes befindet, besteht darin, daß mittels der bereits erwähnten Spannungsfühlschaltung ^O die Größe der Ausgangsspannung der Lesestromquelle 26 festgestellt wird, während dem ausgewählten Kreuzungspunkt der Speicheranordnung ein Lesestromimpuls zugeführt wird. Die Spannungsgröße ist verhältnismäßig hoch, wenn die Lesestromquelle 26 bestrebt ist, durch eine rückgestellte Speicherschal tvorrichtung einen Strom konstanter Stromstärke hindurchzuschicken, und ist verhältnismäßig niedrig, wenn die Stromquelle Strom durch eine eingestellte Speicherschaltvorrichtung mit niedrigem Widerstand hindurchschickt. Wichtig ist, daß die maximale Ausgangsspannung der Lesestromquelle 26 geringer ist als die Sehaltspannung der betreffenden Vorrichtung, denn wenn ein Leseimpuls die betreffende Speicherschaltvorrichtung leitend machen würde, obwohl sie dadurch nicht dauernd in ihren Zustand niedrigen Widerstandes versetzt würde, wäre es schwierig, den Unterschied zwischen einer eingestellten und einer rückgestellten Speicherschaltvorrichtung festzustellen, da die zum Hindurchschicken eines Stromes konstanter Stromstärke durch eine leitende, obwohl nicht permanent eingestellte, Speicherschaltvorrichtung erforderliche» Spannung von ähnlichar Größenordnung ist wie die Spannung, die erforderlich ist, um einen Strom der gleichen Stromstärke durch eine vollständig und permanent eingestellte Speicherschaltvonichtung hindurchzuschicken.

Es ist zu bemerken, daß natürlich andere Möglichkeiten der Ie ststellung des Zustandes hohen oder niedrigen Widerstandes der Speicherschaltvorrichtung an einem Kxeuzungspunkt verwendet werden können. Wenn beispielsweise die Trenndiode vom Emitter— Basis-Übergang eines in das Siliciumchipsubstrat kZ integrierten Transistors gebildet werden sollte, wird der Zustand hohen bzw. niedrigen Widerstandes einer eingestellten bzw. rückgestellten Speicherschaltvorrichtung aus dem Vorhandensein oder Fehlen eines bedeutenden Kollektorstromes in dem Transistor festzustellen sein.

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NAgHGERElCHT j

Wie bereits angedeutet, "beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß der Schwellenspannungsverfall von Speicherschal tvorrichtungen der beschriebenen Art, die Bedingungen hoher Umgebungstemperatur und wiederholtem Einstellen und Rückstellen ausgesetzt sind, durch einen Rückstellvorgang erzielt werden kann, bei dem eine Garbe von ungewöhnlich eng aufeinanderfolgenden Stromimpulsen durch den rückzustellenden Faden hindurchgeschickt wird, die den Faden sowohl vollständig rückstellen als auch homogenisieren. Die Abstände zwischen den Rückstellstromimpulsen werden genügend eng gehalten, daß die Temperatur des !Fadens nur zu einem Teil gegen die Umgebungstemperatur abgekühlt wird, so daß er zwischen den Rückstellimpuleen verhältnismäßig heiß bleibt. Während die Größe jedes dieser Rückstellstromimpulse wünschenswerterweise sehr niedrig ist, wenn die Speicherschaltvorrichtungen in ein Siliciumohip integriert sind (Fig. 2) kann, wenn es auf eine niedrige Rückstellstromstärke nicht ankommt, jeder Stromimpuls von verhältnismäßig höherer Größe sein, die allein ausreicht, den Faden vollständig in den Zustand hohen Widerstandes rückzustellen. In einem solchen Falle wird gemäß der Lehre der US-Patentanmeldung Serial No. 409 135 (Morrel Cohen, eingereicht am 24· Oktober 1973) zum Homogenisieren des Fadens immer noch eine Anzahl von Rückstellstromimpulsen benötigt, wenn, wie im Falle der zur Zeit gebräuchlichen Speicherhalbleitermaterialien das Material unter Bedingungen nicht ungewöhnlich hoher Umgebungstemperatur kristallisiert.

Zum Nachweis der Wichtigkeit, der Anzahl, der Breite und des Abstandes der Rückstellimpulse in jeder Ruckstellimpulsgarbe für das Rückstellen wird nun auf die Diagramme und Kurven der Figuren 8 bis 10 hingewiesen. Die Figuren 8 bis 10 veranschaulichen den Grad des Schwellenspannungsverfalls, soweit ein solcher auftritt, für eine Speicherschaltvorrichtung ähnlich der gemäß Fig. 2 bei wiederholtem Einstellen und Rückstellen unter Verwendung von Einstellstromimpulsen von 7,5 mA und Rückstellstromimpulsen von 150 mA bei Veränderung der Impulsbreite, des Impulsabstandes und der

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~ ^C-^J ~ NACHQEREICHT

Impulszahl bei jeder Ruckstellstromxmpulsgarbe. Bei den untersuchten Speicherschaltvorrüitungen wurde ein Film aus amorphem Halbleitermaterial von ungefähr 1,5 um Dicke verwendet, die eine Schwellenspannung bei Raumtemperatur von ca. 14 bis 15V ergab. Ein Schwellenverfall bis zu 8 V bei Raumtemperatur wird aus den oben erläuterten Gründen bisher allgemein als unbefriedigend betrachtet, und Fig. 8 und 9 zeigen die Zahl von Exnotell- und Rückstellvorgängen für jedes der angegebenen Rückstellstromimpulsprofile, die an die zu prüfenden Speicherschaltvorrichtungen angelegt wurden, und gegebenenfalls den Punkt, an dem die Schwellenspannung auf 8 V gesunken ist.

Fig. 8 läßt erkennen, daß bei Verwendung von Garben von Rückstellimpulsen von 1 /us Breite bei jedem Rückstellvorgang bei Garben von 2 bis 100 Impulsen keine erkennbare Schwellen-Stabilisierung erreicht wird. In dem Falle, daß nur zwei Rückstellstromimpulse je Rückstellimpulsgarbe verwendet wurden, dürfte die Stabilisierung deshalb nicht erreicht worden sein, weil zwei Impulse den betreffenden Faden nicht genügend vollständig rückzustellen vermögen. Bei 10 Impulsen je Garbe wurde jedoch eine erkennbare Spannungsstabilisierung erzielt, wenn der Rückstellstromimpulsabstand von 4 bis 6/US verändert wurde. Dies führt zu der Theorie, daß, wenn die Ruckstellstromxmpulse einander mit Abständen von nur 1 bis 2 /us folgen, die Rückstellstromimpulse ein Rückstellen nicht einwandfrei bewirken können, da das Material keine Zeit hat, genügend abzukühlen und weil die aufeinanderfolgenden Rückstellstromimpullse wie ein Gesamtimpuls einer Dauer gleich der von den Impulsen in der betreffenden Impulsgarbe überspannten Zeit wirken. In einem solchen Falle treten globale Heizeffekte auf, wie im Falle des Einsteilens des Materials, und die Rückstelltätigkeit ist entweder gänzlich oder zum Teil wirkungslos. Wenn andererseits der Abstand zwischen den Impulsen bei dem dargestellten Beispiel 4 bis 6 /us überschreitet, tritt ein verhältnismäßiges Ungleichgewicht zwischen den Wirkungen des Ionentransports während des Fließens des Rückstellstromes und den Wirkungen der Rück-

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NACHGEREICHT

diffusion zwischen den Ruckstellstromimpulsen auf.

Gemäß Fig. 9 wurden der ideale Abstand von 5/us und die Anzahl von 10 Impulsen je Garbe, wie gemäß Fig. 11 als zufriedenstellend gefunden wurde, den Untersuchungen zugrundegelegt, wobei die Variable die verwendete Rucks tells tr omimpulsbreite war. Fig. 9 läßt erkennen, daß mit Rückstellstromimpulsbreiten von 1 bis 3 Ms eine Schwellenstabilisierung erzielt wird. Es ist nicht bekannt, warum Impulse von wesentlich mehr als 3 us, beispielsweise von 6 yus und darüber, zu einer unvollständigen Schwellenstabilisierung führen, obwohl diese Zeitspannen einen nur minimalen Bruchteil der normalen Einstellimpulsdauer von mehreren Millisekunden beträgt.

Fig. 10 veranschaulicht den fortschreitenden Verfall der Schwellenspannung bei Änaerung der Impulsbreite. Die Impulse von 1/us Breite führen zu einer nahezu vollkommenen Schwellenspannungsstabilisierung. Der Grund dafür, daß die Rückstellstromimpulse von 0,2 iis Breite zu einer ungenügenden Schwellenstabilisierung führen, kann auf der Grundlage erklärt werden, daß mit einer so geringen Breite 10 Impulse in einer Rucksteilimpulsgarbe nicht ausreichen, um ein vollständiges Rückstellen des betreffenden Fadens zu bewirken.

Die von diesen Untersuchungen gemäß Fig. 8 bis 10 abgeleiteten Grundsätze gelten auch für einen Rückstellvorgang, bei dem jeder der Rückstellimpulse nur einen Bruchteil der verwendeten Impulse von 150 mA beträgt. Der genaue Punkt, an dem eine vollständige Schwellenstabilisierung erreicht wird, kann in Abhängigkeit von der Amplitude der Einstell- und Rückstellstromimpulse, der Dicke des betreffenden Halbleiterfilmes sowie anderen Variablen etwas schwanken. Auf jeden Fall muß der Abstand der Rückstellstromimpulse derart sein, daß die Impulse einen genügenden Abstand voneinander haben, damit aufeinanderfolgende Impulse keine Summenwirkung entsprechend der Wirkung eines durchgehenden Impulses erreichen,

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der im wesentlichen die gleiche Dauer wie die betreffenden Rückstellstromimpulse hat, und die Rückstellstromimpulse einander genügend dicht folgen, daß ihr Abstand vorzugsweise weniger beträgt als die thermische Zeitkonstarte des betreffenden ai.iorphen Halbleiterfilmes, so daß der rückzustellende Faden zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellstromimpulsen zwar erhitzt bleibt, jedoch teilweise abgekühlt wird.

Die momentane vorübergehende Schwellenspannung einer Speicherschaltvorrichtung der beschriebenen Art nach Beendigung jedes Rückstellstromimpulses ist entgegengesetzt zur Temperatur des Fadens veränderlich. Unmittelbar nach Beendigung eines Rückstellstromimpulses, der den Faden auf eine Temperatur sowohl oberhalb der Kristallisationstemperatur als auch der Schmelztemperatur des Halbleitermaterials erhitzen dürfte, nimmt die Temperatur des rückgestellten Bereiches allmählich über eine Anzahl von thermischen Zeitkonstanten ab, und entsprechend der Abnahme dieser Temperatur steigt der momentane temporäre Wert der Schwellenspannung der Vorrichtung fortschreitend von einem Minimalwert bis zum stabilisierten Wert. Wenn ein zweiter Rückstellspannungsimpuls eintritt, bevor der momentane Schwellenspannungswert seinen stabilisierten Wert erreicht, kann der Halbleiterfilm durch eine Spannung in seinen leitfähigen Zustand umgeschaltet werden, die geringer ist als der Wert der stabilisierten Schwellenspannung. Die Zeitspanne, die erforderlich ist, um den Schwellenspannungswert vollständig auf den stabilisierten Wert zu bringen, wird hier als Schwellenerholungszeit der Vorrichtung bezeichnet. Eine andere Möglichkeit, den Abstand zwischen den Impulsen in jeder Rückstellimpulsgarbe zu definieren, besteht also darin, daß er bei einer Anwendung der vorliegenden Erfindung wesentlich geringer ist als die Schwellenerholungszeit der SpeicherschalYorrichtungen (worin "wesentlich geringer"in den meisten Fällen "nicht größer als -etwa die Hälfte einer solchen Erholungszeit" bedeutet). In Fig. 7A und 7B wurden die·folgenden Parameter für die Profile der Einstell- und Rückstellstromstärken und -spannungen für Speicherschaltvorrichtungen einer gemäß F^g. 2 aufgebauten

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NACHGEREICHT

Speicheranordnung verwendet: 2536809

Is = 3,5 mA Ir = 27,5 mA

VT = 15 V Tr = 0,5 /us

Ts = 2 ms To = 3,5 /us

Td = 2 ms Zahl der Rückstellimpulse =

worin Is = Einstellstrom; Ir = Rückstellstrom; VT = Schwellenspannung;
Tr = Rückstellzeit; Ts = Ein^tellzeit; Td = Verzögerungszeit.

Unter den obigen Bedingungen wird der verläßlichste Betrieb der Vorrichtung dann erreicht, wenn die Lesestromimpulse 1,5 mA nicht überschreiten. Jeder Ruckstellstromimpuls von 27,5 mA in jeder Rücketellstromimpulsgarbe bewirkt ein Rückstellen des Fadens nur zum Teil.

Ein ähnlich wirksames Rückstellen der Speicherschaltvorrichtung kann bei einer Speicheranordnung mit weit niedrigeren Strombelastbarkeiten als der genannten von 27,5 mA erzielt werden, beispielsweise, indem jeder Ruckstellstromimpuls eine Größe wesentlich unter 10 mA, beispielsweise von 5 mA hat· Ein anderes Ruckstellstromimpulsprofil, das bei in und auf einem Silioiumchipsubstrat mit einer Grenzstromstärke von 5 mA gebildeten Speioheranordnungen zum vollständigen Rückstellen und Homogenisieren eines 1,5 /um dicken Speicherhalbleiterfilms von Nutzen ist, der vorher mittels eines Einstellstromimpulses von 2 mA mit einem 5 ms langen ebenen oberen Abschnitt und einer 5 ms langen, allmählich abnehmenden Hinterflanke eingestellt worden war, ist ein solches, bei dem jede Rückstellimpulsgarbe aus Rucksteilstromimpulsen von 4 mA in Abständen von 5 /us und von 1,0 /us .Dauer besteht.

Fig. 11A, 11B und 110 veranschaulichen die Änderung des vorübergehenden Momentanwertes der Schwellenspannung einer durch eine Folge von Ruckstellstromimpulsen in Abständen

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29 - I NACHSEREIOHT)

voneinander von wesentlich weniger als der Erholungszeit in der beschriebenen Weise fortschreitend teilweise rückgestellten Speicherschaltvorrichtung. Die voll ausgezogenen und die in unterbrochenen Linien dargestellten Teile der Kurven 01, 02, 03 usw. in Fig. 11B veranschaulichen die fortschreitende Steigerung der Momentanwerte der Schwellenspannung der Speicherschaltvorrichtung bei aufeinanderfolgender Einwirkung kleiner Rückstellstromimpulse, die einen ursprünglich kristallinen Faden nur teilweise rückstellen.

Da jeder der aufeinanderfolgenden Ruckstellspannungsimpulse fortschreitend einen zusätzlichen Teilschritt des Rückstellens der Speicherschaltvorrichtung bewirkt, steigen der stabile Schwellenspannungswert der Vorrichtung und der vorübergehende Schwellenspannungswert bei dem jeder Rückstellspannungsimpuls die Speicherschaltvorrichtung fortschreitend schaltet, auf Werte VT1, VT2, VT3 usw. bzw. V1, V2,V3 usw. und erreichen einen maximalen vorübergehenden Wert Vm bzw. einen Stabilisierungswert VT. Wenn einander die Rückstellimpulse in Abständen folgen, die nur einen Bruchteil der Erholungszeiten (ti, t2, t3 usw.) betragen, werden solche stabilen Schwellenspannungswerte durch RucksteIlspannungsimpulse hergestellt, die nur einen Bruchteil dieser stabilen Schwellenspannungswerte betragen, nämlich V1, V2, V3 usw.. Durch Zuführen einer großen Anzahl zusätzlicher Ruckstellimpulse einer Stromstärke geringer Amplitude zusätzlich zu denjenigen, die erforderlich sind, um die Vorrichtung in der durch das Rückstellverfahren mittels Stromimpulsen niedriger Amplitude gemäß Fig. 8 ermöglichten Weise auf einen maximal möglichen Schwellenspannungswert vollständig rückzustellen, wird der scheinbar vollständig rückgestellte fadenförmige Pfad der Schaltvorrichtung homogenisiert, so daß ein Schwellenverfall vermieden wird, wenn die Schaltvorrichtung bei Bedingungen oberhalb der Raumtemperatur betrieben oder gelagert wird, wie dies in der US-Patentanmeldung Serial No. 409 135 (Morrel H. Cohen) erläutert ist.

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ORIGINAL !NEPECTED

Es kann zusammengefaßt werden, daß die vorliegende Erfindung eine wesentliche Schwellenstabilisierung sowohl bei Bedingungen hoher Umgebungstemperaturen als auch bei wiederholten Einstell- und Rückstellvorgängen ermöglicht, wodurch die Verläßlichkeit von Speicherschaltvorrichtungen erhebliche Verbesserung erfährt. Außerdem bedeutet die Erkenntnis, daß dieses verläßliche Rückstellen mit sehr niedrigen Stromstärken erzielbar ist, einen weiteren wichtigen Fortschritt in der Integrierung von Schaltvorrichtungen zum Speichern in Halbleitersubstraten unter Bedingungen, bei denen eine Homogenisierung der Stromleitungsfäden erzielt werden kann.

Natürlich sind mannigfaltige Abwandlungen der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichen vom allgemeineren Erfindungsgedanken ohne weiters möglich.

Patentansprüche

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Claims (18)

1. Pat entansprüche

   Verfahren zum Rückstellen einer Speichervorrichtung vom Fadentyp mit im Abstand voneinander liegenden Elektroden, zwischen denen sich ein Körper aus allgemein amorphem nicht leitendem Spexcherhalbleitermaterial erstreckt, in dem bei Anlegen eines Einstellspannungsimpulses oberhalb eines Schwellenspannungswertes und einer -dauer an die Elektroden ein kristalliner Faden niedrigen Widerstandes gebildet wird, der in einen allgemein amorphen Zustand durch Anlegen eines oder mehrerer Rückstellspannungsimpulse rückstellbar ist, die durch den Faden fließende Ruckstellstromimpülse erzeugen, die ihn auf eine Temperatur erhitzen, bei der im wesentlichen der ganze kristalline Faden zerstört wird, und die von so kurzer Dauer sind, daß nach Beendigung derselben der Faden schnell abgeschreckt wird und mindestens Teile des F_adens in einem im wesentlichen amorphen Zustand zurückbleiben, wobei das Spexcherhalbleitermaterial derart beschaffen ist, daß unmittelbar nach dem Hindurchfließen jedes Rückstellstromimpulses durch den vorher eingestellten fadenförmigen Pfad dessen Schwellenspannungswert auf einen minimalen vorübergehenden Schwellenspannungswert absinkt und während der Dauer einer Erholungszeit allmählich auf einen stabilisierten Schwellenspannungswert ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden eine Garbe von Rückstellspannungsimpulsen angelegt wird, die voneinander in Abständen gleich einem Bruchteil der Erholungszeit liegen und je einen ¥ert oberhalb des vorübergehenden Schwellenspannungswertes haben, so daß Rückstellstromimpulse erzeugt werden, deren jeder den kristallinen, fadenförmigen Pfad mindestens teilweise in einen im wesentlichen amorphen Zustand überführt.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Impulsen weit weniger als 10 ms betragen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Rückstellstromimpulse eine Breite von wesentlich weniger als 10 ms hat.
4. k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede Rückstellstromimpulsgarbe mindestens 10 Impulse und wesentlich weniger als 100 Impulse umfaßt.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Rückstellspannungsimpulee und der von diesen hervorgerufenen Rückstellstromimpulse wesentlich über der Anzahl liegt, die erforderlich ist, um sämtliche rückstellbaren Teile des fadenförmigen Pfades in ihren Zustand maximalen Widerstandes zu bringen, um ihn zu homogenisieren und die Entwicklung einer Kristallisation in diesem unter Bedingungen erhöhter Temperatur zu verhindern.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Rückstellstromimpulsen nicht mehr als 6 /us betragen.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherhalbleitermaterial die allgemeine Formel hat:

   ^GeA^TeB^XC^YD
   worinj

   As=5 bis 60 at.io

   B==30 bis 95 at.#

   C=O bis 10 at.%, wenn X= Antimon (Sb) oder Wismut (Bi)

   ist,
   oder

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   C=O bis *lO at.$, wenn X Arsen (As) ist D=O bis 10 at.$, wenn Y Schwefel (s)ist

   oder D=O bis 20 at.fo, wenn Y Selen (S_e) ist.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rückstellstromimpuls so gering ist, daß er nur einen kleinen Bruchteil des fadenförmigen Pfades in einen amorphen Zustand rückstellt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rückstellspannungsimpulse und der von diesen hervorgerufenen Rückstellstromimpulse wesentlich höher ist als die Anzahl, die notwendig ist, um sämtliche rückstellbaren Teile des fadenförmigen Pfades in dessen Zustand maximalen ¥iderstandes zu bringen, damit dieser homogenisiert wird und die Entwicklung einer Kristallisation in diesem Bedingungen erhöhter Temperatur verhindert wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstellstromimpuls, der normalerweise erforderlich ist, um im wesentlichen den ganzen Faden der Speichervorrichtung auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur zu erhitzen, für einen Impuls von einer Anzahl Microsekunden Dauer im Bereich von 100 bis 200 mA liegt und daß jeder dieser Rückstellstromimpulse in jeder Rückstellstromimpulsgarbe unter 50 mA beträgt.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude jedes der Rückstellstromimpulse in jeder Rucksteilstromimpulsgarbe einen Bruchteil, im wesentlichen weniger als die Hälfte, der Amplitude beträgt, die erforderlich ist, um den ganzen kristallinen Faden im wesentlichen volls tändig rückzustellen, und daß die Anzahl der Impulse in jeder Impulsgarbe mindestens 10, der Abstand zwischen den Impulsen nicht über ca. 6 ms und die Dauer jedes der RückstellstrDmimpulse nur einen

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    kleinen Bruchteil des Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen beträgt.
12. 12. Verfahren zum Rückstellen einer Speichervorrichtung vom Fadentyp mit im Abstand voneinander liegenden Elektroden, zwischen denen sich ein Körper aus allgemein amorphem nicht leitendem Speicherhalbleitermaterxal erstreckt,in dem bei Anlegeneine s Einstellspannungsimpulses oberhalb eines Schwellenspannungswertes und einer -dauer an die Elektroden ein kristalliner Faden niedrigen Widerstandes gebildet wird, der in einen allgemein amorphan Zustand durch Anlegen eines oder mehrerer Rüdeste11spannungsimpulse rückstellbar ist, die durch den Faden fließende Rückstellstromimpulse erzeugen, die ihn auf eine Temperatur erhitzen, bei der im wesentlichen der ganze kristalline Faden zerstört wird, und die von so kurzer Dauer sind, daß nach Beendigung derselben der Faden schnell abgeschreckt wird und mindestens Teile des Fadens in einem im wesentlichen amorphen Zustand zurückbleiben, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden eine Garbe von Rückstellspannungsimpulsen angelegt wird, die in so engen Abständen voneinander liegen, daß die Temperatur des rückzustellenden Fadens in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellstromimpulsen nur teilweise gegen die Umgebungstemperatur hin abgekühlt wird.
13. 13. Speichervorrichtung vom Fadentyp zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, einschließlich von im Abstand voneinander liegenden Elektroden, zwischen denen sich ein Körper aus allgemein amorphem, nicht leitendem Speicherhalbleitermaterxal erstreckt, in dem bei Anlegen eines Einstellspannungsimpulses oberhalb eines Schwellenspannungswertes und einer -dauer an die Elektroden ein kristalliner Faden niedrigen Widerstandes gebildet wird, der in einen allgemein amorphen Zustand druch Anlegen eines oder mehrerer Rückstell-

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    spannungsimpulse rückstellbar ist, die durch den Faden fließende Rückstellstromimpulse einer gegebenen Amplitude hervorrufen, die ihn auf eine Temperatur erhitzen, bei der im wesentlichen der ganze kristalline Faden zerstört wird, und von einer Dauer sind, die so kurz ist, daß nach Beendigung jedes der Rückstellstromimpulse der Faden schnell abgeschreckt wird und daß mindestens Teile des Fadens in einem im wesentlichen amorphen Zustand zurückbleiben, gekennzeichnet durch eine Rückstellspannungsquelle zum Rückstellen des Pfades in seinen ursprünglichen amorphen Zustand, die zum Anlegen einer Garbe von Rückstellspannungsimpulsen in einem Abstand voneinander gleich einem Bruchteil der Erholungszeit und je von einem Wert oberhalb des vorübergehenden Sehwellenspannungswertes an die Elektroden für jeden Rückstellvorgang wahlweise mit den Elektroden verbindbar ist, so daß Rückstellstromimpulse erzeugt werden, deren jeder den kristallinen fadenförmigen Pfad mindestens teilweise in einen im wesentlichen amorphen Zustand überführt .
14. 14. Speichervorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rückstellspannungsimpulse und der von diesen hervorgerufenen Rückstellstromimpulse wesentlich größer ist als die Anzahl, die erforderlich ist, um sämtliche rückstellbaren Teile des fadenförmigen Pfades in dessen Zustand maximalen Widerstandes rückzustellen, so daß dieser homogenisiert wird und die Entwicklung einer Kristallisation in diesem unter Bedingungen erhöhter Temperatur verhindert wird.
15. 15· Speichervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherhalbleitermaterxal die allgemeine Formel hat

    ^GeA^TeB^XC^YD

    worin: _,.

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    A = 5 bis 6O at./o

    B = 30 bis 95 at.96

    C= O bis 10 at.9ε, wenn X Antimon (Sb) oder Wismut

    (Bi) ist,
    oder C=O bis kO at.$, wenn X Arsen (As) ist

    D = O bis tO at.Yo, wenn Y Schwefel (s) ist
    oder D=O bis 20 at.^, wenn Y Selen (Se) ist.
16. 16. Speichervorrichtung nach Anspruch 14 oder 151 dadurch
    gekennzeichnet, daß jeder Rücksteilstromimpuls so
    schwach ist, daß er nur einen kleinen Bruchteil des
    fadenförmigen Pfades in den amorphen Zustand rückstellt.
17. 17· Speichervorrichtung nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß die Amplietude jedes der RücksteHstromimpulse in ,jder Rückstellstromimpulsgarbe einen Bruchteil, im wesentlichen weniger als die Hälfte, der Amplitude hat, die erforderlich ist, um den ganzen kristallinen Faden im wesentlichen vollständig rückzustellen, die Anzahl der Impulse innerhalb jeder Impulsgarbe mindestens ca. 10, der Abstand zwischen den Impulsen nicht über ca. 6 /us und die Dauer jedes der Rückstellstromimpulse einen kleinen Bruchteil des Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen beträgt.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch

    gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Rückstellst romimpuls en in der Rückstellstromimpulsgarbe weit weniger als 10 /us beträgt.

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