NL8006769A

NL8006769A - Programmeerbare cel.

Info

Publication number: NL8006769A
Application number: NL8006769A
Authority: NL
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1981-07-16
Also published as: AU6531480A; SG82784G; DE3046721A1; MX148783A; FR2472246A1; IL61678A; IL61678A0; IT1194002B; IE50698B1; CA1158782A; BE886629A; IT8026644A0; SE8008737L; SE451514B; US4599705A; GB2065972B; IE802614L; GB2065972A; FR2472246B1; DE3046721C2

Description

* % VO 1300

Titel : Programmeerbare cel.

De uitvinding heeft betrekking op een programmeerbare cel voor gebruik in programmeerbare elektronische reeksen, zoals PROM-organen, logische reeksen, poortreeksen en stempelverbindingsreeksen. In het bijzonder heeft elke cel een geheugengebied, gemaakt van een materiaal met faze-5 verandering, welk materiaal vanuit een vrijwel niet-geleidende toestand kan worden ingesteld in een sterk geleidende toestand en in hoofdzaak niet kan worden teruggesteld. De uitvinding heeft betrekking op het opslaan van informatie met schakelorganen met faz ever ander ing, zoals bijvoorbeeld geopenbaard in het .Amerikaanse octrooischrift 3.271-591· 10 Tot nu toe zijn verschillende geheugenstelsels voorgesteld, die in een aantal soorten worden verdeeld. Eên soort is de seriesoort, waarbij de informatie in het geheugenstelsel door seriebewerking wordt verkregen, en waarbij de leestijd voor het uitlezen van een bepaald bit met informatie in het geheugen afhankelijk is van de plaats van dit bit in 15 het geheugen. Dit heeft lange leestijden tot gevolg voor het uit het geheugen verkrijgen van de informatie. Deze soorten geheugenstelsels bevatten geheugenorganen, zoals een magnetisch lint of een magnetische schijf, zoals de z.g. "floppjr-disc"- en magnetische bellengeheugenorganen.

Een andere soort van geheugenstelsels is het vrij toegankelijke 20 geheugenstelsel (RAM), waarbij de uitleestijd voor elk bit in hoofdzaak gelijk is voor elk ander bit.

Hoewel de opslaginformatie in bellengeheugenorganen de mogelijkheid heeft de afmetingen en kosten van geheugenstelsels te verminderen en hoge informatiepakdichtheden te verschaffen, d.w.z. een kleine hart afstand 25 tussen naburige geheugengebieden, waar de informatiebits zijn opgeslagen, zijn dergelijke bellenstelsels beperkt tot het serielezen van informatie, en verschaffen zij niet vrije toegang met snel lezen tot de opgeslagen informatie.

Eveneens is reeds de kortdurende gegevensopslag verschaft door 30 RAM-geheugenorganen, die transistoren of condensatoren bevatten op de kruispunten van X- en Y-asgeleiders. Een dergelijk geheugenorgaan kan in êên van twee werktoestanden worden ingesteld. Dergelijke geheugenorganen verschaffen een betrekkelijk hoge pakdichtheid, d.w.z. een kleine hartaf-stand tussen geheugenplaatsen. Een hoofdnadeel is, dat dergelijke organen 35 vluehtig zijn, omdat zij onafgebroken moeten worden voorzien van een span- fl fl η Λ 7 A Ω - 2 - t ning, indien zij hun opgeslagen gegevens moeten behouden. Dergelijke organen voor het gedurende korte tijd opslaan van gegevens worden veelal aangeduid als vluchtige, snelle lees- en s chrij fgeheugenst els els.

Een snel leesgeheugenstelsel is het dode geheugen (RCM), waarbij - 5 gebruik wordt gemaakt van transistoren en gelijkrichters, gevormd in half-geleider-onderlagen met blijvend, open contactpunten of blijvend gesloten contactpunten voor het opslaan van informatiebits. Een dergelijk RQM-stelsel wordt gedurende de vervaardiging daarvan geprogrammeerd en heeft een korte leestijd en een betrekkelijk hoge pakdiehtheid, en is tevens 10 niet vluchtig. Het voor de hand liggende nadeel van een dergelijk RQM- stelsel is eehter, dat de opgeslagen gegevens niet kunnen worden veranderd. Dienovereenkomstig worden RÖM-organen op bestelling gemaakt voor toepassingen, die het opslaan omvatten van het grondbewerkingsprogramma van een gegevensprocessor of van andere niet-veranderde informatie.

15 Een ander gebruikt geheugenst els el is een programmeerbaar dood stelsel "EROM", dat door de gebruiker éénmaal kan worden geprogrammeerd en in dié toestand blijft. Wanneer een EROM-st elsel eenmaal is geprogrammeerd, is het op dezelfde wijze werkzaam als een RÖM-stelsel met dezelfde uitvoering.

20 Het ERGM-stelsel, dat het meest wordt toegepast, omvat smeltver- bindingen, aangebracht op elk. kruispunt van een X-T-matrix met geleiders.

De opslag van informatie (een logische één of logische nul), wordt verkregen door het volgens een gegeven voorafbepaald patroon doorsmelten van de smeltverbindingen. Dergelijke smeltverbindingen strekken zich zijdelings 25 uit op een onderlaag in plaats van vertikaal tussen kruisgeleiders, en als gevolg daarvan behoeven dergelijke smeltverbindingen noodzakelijkerwijze een grote oppervlakte . De oppervlakte van een gebruikelijke geheugencel of -gebied, waarbij een smeltverbinding wordt toegepast, is ongeveer 0,6^5 tot 1,032 ^um.

30 De stroom, die voor het programmeren nodig is voor het doorsmelten van de smeltverbinding is vrij hoog als gevolg van de noodzaak van het volledig door smelten van de smeltverbinding en van de eigen hoge geleidbaarheid van het materiaal van de smeltverbinding. Gebruikelijke stromen zijn 50 mA, en de vereiste energie is ongeveer 250 tot UOO mW. Ook moet de 35 smeltverbinding, die een smeltgedeelte is van een op een onderlaag afgezette geleider, een nauwkeurige afmeting hebben cm het volledig en programmeerbaar doorsmelten daarvan te verzekeren. In dit verband vereisen foto- 8006769 ✓ * - 3 - lithografie— en etstechnieken, nodig voor het fabriceren van een dergelijke smeltverhinding» dat deze met zeer kritische toleranties wordt gemaakt.

Een andere grote moeilijkheid met FROM-organen met smeltverbin-dingen is, dat de kleine spleet in de doorgesmolten smeltverhinding ge- 5 sloten kan raken met opeenhoping van geleidend materiaal, dat door diffusie of anderszins naast de spleet •achterblijft.

De smeltverbindingstechnologie is eveneens toegepast in ter plaatse te programmeren logische reeksen, poortreeksen en matrijsverbindings— reeksen. Deze reeksen, worden toegepast voor het verschaffen van keuzen 10 voor de gebruiker van geïntegreerde ketens tussen de genormaliseerde logische reeksen met een groot volume en lage kosten, en de zeer kostbare, op bestelling ontworpen, geïntegreerde ketens. Deze reeksen maken het een gebruiker mogelijk de goedkope reeks te programmeren voor de bepaalde toepassing van de gebruiker met aanzienlijk verminderde kosten ten opzichte 15 van de kosten van een op hestelling gemaakte keten.

Toorheen is eveneens voorgesteld een EEFRCM-orgaan te verschaffen (elektrisch uitwisbaar-, te programmeren dood geheugen), een vertikaal aangebracht geheugengebied of cel in een geheugenketen, die vertikaal is gekoppeld aan en tussen een bovenste X-asgeleider en een onderste X-asgelei-20 der in een geheugenmatrir. Een dergelijke EEPROM-stelsel verschaft een betrekkelijk hoge pakdichtheid.

EEFRQM-organen zijn bekend, die een matrix bevatten van X- en Y— asgeleiders, waarbij een geheugenketen, die een geheugengebied en een iso-latie-orgaan bevat, zich bevindt op elk kruispunt en zich in het algemeen 25 loodrecht uitstrekt op de kruisgeleiders voor het zodoende verschaffen van een betrekkelijk hoge pakdichtheid.

Het geheugengebied, gebruikt in dergelijke EEFRQM-organen is gewoonlijk gevormd van een chalcogenidemat eriaal met als hoofdbestanddeel telluur, en meer in het bijzonder van een amorf materiaal, zoals amorf 30 germanium en telluur. Andere materialen, die betrekkelijk sterk omkeerbare geheugengebieden hebben, bevatten waarin a tussen 5 en 70 atoompro- eent ligt, en b tussen 30 en 95 atoomprocent. Bepaalde van deze materialen bevatten ook andere elementen in verschillende percentages van 0 tot ^0 atoomprocent, zoals antimoon, bismuth, areeen, zwavel en/of seleen.

35 Amorfe materialen van de hiervoorbeschreven soort hebben een goede omkeerbaarheid en voldoende thermische stabiliteit, zodat zij niet achteruitgaan onder de gebruikelijke temperatuuromstandigheden, waarin zij worden -Λ - toegepast. De kristallijne toestand vordt in zijn amorfe toestand teruggesteld door een. hoge terugstelstrocm.

Een voorkeurs EEFROM-materiaal heeft (a) een goede omkeerbaarheid tot aan of meer dan 10^ kringlopen, (b) een maximale beverkingstemperatuur ^ van ongeveer 200° C, (c) een maximale opslagt emper atuur van ongeveer 100° C, (d) een drempelspanning van 8 V, (e) een ingestelde veerstand van 300 en (f ) een uitgeschakelde veerstand- (bij 175° C) van althans ongeveer 10^

Xl,

Tot nu toe is het eveneens bekend isolatie-organen te verschaf-^ fen, die in serie zijn geschakeld met een geheugengebied of -cel tussen de kruisgeleiders, velke isolatie-organen gevoonlijk zijn gevormd door het diffunderen van verschillende stimulatiematerialen in een uit een enkel kristal silicium bestaande onderlaag, voor het vormen van een gelijkrich— ter, transistor' of MOS-orgaan, bijvoorbeeld een transistor met veldverking.

15

Een dergelijk diffunderen heeft een zijdelings diffunderen tot gevolg van het gestimuleerde materiaal in het onderlaagmat er iaal, vaarbij als gevolg daarvan de eelpakdichtheden van dergelijke bekende geheugenstelsel zijn beperkt door de mate van zijdelingse diffusie van de stimulatiematerialen en door de foutmarge, nodig voor het maskerrichten.

20

Voor elk isolatie-orgaan vordt hierbij gebruik gemaakt van een isolatie-orgaan in een richting, zoals een gelijkrichter of transistor, die isolatie verschaft door een P-N-verbindingspunt met hoge impedantie in êên richting van de elektrische stroom voor het zodoende verschaffen van een zeer hoge uitgeschakelde veerstand.

25

Voorgesteld is een P-N-verbindingspunt te vormen door vacuumop-dampen van een amorfe halfgeleiderfoelie van de N- of P-soort op een aan tegenover elkaar liggende zijden gestimuleerde onderlaag in de vorm van een siliciumschijf. In dit verband wordt vervezen naar het .Amerikaanse octrooischrift ^.062.03^, dat een dergelijke dunne foelietransistor open-

QQ

baart, voorzien van een P-N-verbindingspunt. Niet is voorgesteld een dergelijke als dunne foelie afgezette amorfe halfgeleiderfoelie te gebruiken voor het vormen van een isolatie-orgaan in een geheugenketen, die tevens een geheugengebied in een programmeerbare reeks bevat.

Ook is tot nu toe niet voorgesteld een amorfte legering toe te pas-^ sen, die silicium en fluoor bevat en die ook waterstof kan bevatten voor het verschaffen van een gelijkrichter of transistor in de vorm van een dunne foelie in de geheugenketens van een programmeerbare reeks. Voorheen is 8 00 6 76 9 - 5 - * voorgesteld silicium- en. fluoormaterialen toe te passen in een zonnecel, die in beginsel een lichtgevoelige gelijkrichter is. In dit verhand wordt verwezen naar de Amerikaanse octrooischriften k.217.37^- en k.226.898,

De tekortkomingen van de stand van de techniek worden overeenkom-5 stig de uitvinding opgeheven door het verschaffen van een programmeerbare . . cel,, voorzien van een niet-vluchtige, vrijwel niet-geleidende toestand, die kan werden ingesteld in een niet-vluchtige, sterk geleidende toestand, en in hoofdzaak niet kan worden teruggesteld. De cellen kunnen worden gebruikt voor het vervangen van de smeltverbindingen in programmeerbare 10 reeksen, zoals PROM-organen, logische reeksen, poortreeksen en matrijs-verhindingsreeksen voor het vergroten van de programmeerbetrouwbaarheid en van de pakdichtheid. onder het in aanzienlijke mate verminderen van de . . "totale kosten van de reeksen..

De cellen hebben in de niet-geleidende toestand of uitgeschakelde 15 toestand een weerstand van 10.000 tot 1.000.000 „O- of meer. De cellen kunnen worden ingesteld in de geleidende toestand door een drempelspanning . van 10' tot 20 V of minder, een programmeer stroom van 5 tot 25 mA of minder en een programmeert!jd van 10 tot 1000 ^us of minder. De cellen hebben een maximaal toelaatbare bewerkingstemperatuurtolerantie van 200 tot 500° 20 C of meer.

Be cellen zijn ontworpen voor de bepaalde gewenste eigenschappen, zoals een hoge bewerkingstemperatuur of een hoge weerstand in uitgeschakelde toestand en een lage weerstand in ingestelde toestand. De toename van bepaalde wenselijke eigenschappen boven de chalcogenide materialen 25 van de EEPROM-soort worden verkregen door het in hoofdzaak opheffen van de omkeerbaarheid in de cellen. In tegenstelling tot de omkeerbaarheid van ζ _ 10 kringlopen in de EEERQM-organen, hebben de cellen een omkeerbaarheid van 10 tot 100 kringlopen of minder.

De cellen kunnen worden gevormd van chalcogenide elementen, zoals 30 germanium, telluur en seleen of combinaties daarvan. De cellen kunnen ook worden gevormd van tetrahedrische elementen, zoals silicium, germanium en koolstof of combinaties daarvan, en kunnen andere elementen bevatten, zoals zuurstof, waterstof of fluoor. De cellen kunnen worden af gezet door katho-deverstuiving, door chemisch opdampen (CVD), door verdamping (zoals elek-35 tronenbundel-epitaxie) of door plasma-opdamptechnieken. Voor dergelijke opdamptechnieken kan worden verwezen naar de voornoemde Amerikaanse octrooischriften k.217.37k en k.226.898.

A

r w δ »

Elke cel is aangehracht 121 een reeks met een isolatie-orgaan en een bijbehorende adresseerscbakeling. De isolatie-organen en adresseer— schakelingen kannen bipolair zijn of MOS-organen of dioden of transistoren in de vorm van een. dunne foelie als MOS- of V-MQS-organen of combinaties 5 daarvan. De cellen hebben een celopperviakte van minder dan 6k5 ^um , hetgeen een hoge celpakdiehtheid verschaft in de reeksen.

Dienovereenkcaastig:;bestaat een eerste doel van de uitvinding uit het verschaffen van een programmeerbare cel, gekenmerkt door een amorf celliehaam, dat althans een gedeelte bevat, voorzien van instelbare en in" 10 hoofdzaak niet-terugstelbare middelen, die een vrijwel niet-geleidende toestand hebben, die in een sterk geleidende toestand kan worden ingesteld.

Verder bestaat een tweede doel van de uitvinding uit het verschaffen van een programmeerbare elektronische reeks, gekenmerkt door een aan— 15. tal amorfe cellichamen, welke lichamen elk althans een gedeelte bevatten, voorzien van instelbare en in hoofdzaak niet-terugstelde middelen, die een vrijwel niet-geleidende toestand hebben, die in een sterk geleidende toestand kan worden ingesteld.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, 20 waarin : fig.. 1 een bovenaanzicht is van een gedeelte van de zijde met een af gezette foelie van een onderlaag in de vorm van een silicium schijf van een programmeerbare reeks, zoals de geheugenmatrix van een bekend ERQM-orgaan; 25 fig. 2 een doorsnede, is volgéns de lijn II-XI in fig. 1; fig. 3 het ketensehema toont van een gedeelte van het in fig. 1 afgeheelde ERQM-orgaan; fig. een bovenaanzicht is van een gedeelte van de zijde met afgezette foelie van de onderhavige programmeerbare reeks, zoals een PR0M-30 orgaan, afgezet op een onderlaag in de vorm van een silicium schijf en voorzien van een aantal geheugenketens, welke ketens elk een cel- of ge-heugengebied bevatten in serie met een in de onderlaag gevormde, isoleren de schrootweringdiode; fig. 5 een doorsnede is volgens de lijn V-V in fig. k; ^ fig. 6 een ketenschema toont van een gedeelte van het in fig. k af- gebeelde FROM-orgaan; 8 00 6 76 9 - 7 - i>i » t >v fig-. 7 een bovenaanzicht is van een gedeelte van. de zijde met de afgezette foelie van een onderlaagiin de vorm van een silicium schijf, die een cel vormt van de onderhavige programmeerbare reeks, die een aantal geheugenketens bevat, elk voorzien van een cel- of geheugengebied in 5 serie met een in de onderlaag gevormd isölatie-orgaan in de vorm van een transistor met veldwerking; fig. 8 een doorsnede is volgens de lijn Vïïï-Vïïl in fig. 7; fig. 9 een ketenschema toont van een gedeelte van de in fig. 7 ’ afgeheelde reeks, en een geheugenketen toont van het ERCM-orgaan; 10. fig. 10' een bovenaanzicht- is van een gedeelte van de zijde met afgezette foelie van de onderlaag van een onderhavige reeks, die een aantal reeksketens bevat, elk voorzien van een cel- of geheugengebied en een fsolatie-orgaan, gevormd met dunne foelie-afzettechnieken; fig. 11 een doorsnede is volgens de lijn XI-XI in fig. 10; 1? fig. 12 een ketenschema toont van de in de fig. 10 en 11 af ge heelde reeksketens; fig.. 13 een doorsnede is van een reekscel met uitsluitend af gezette dunne foelies, die een keten bevat, voorzien, van de onderhavige cel en van een isolatie-orgaan in de vorm van een als een dunne foelie 20 uitgevoerde transistor met veldwerking; fig. 1U een ketenschema is van een aantal van de in fig. 13 afgeheelde ketens; fig. 15 een bovenaanzicht is van een onderlaag of een gedeelte daarvan, op êên zijde waarvan reeksketens zijn afgezet, zoals geheugen-25 ketens, alle afgezet in de vorm van een dunne foelie, geheugengebieden en isolatie-organen, samen met adresseerschakelingen, gevormd door af-zettechnieken voor een dunne foelie; en fig. 16 een bovenaanzicht is van een schijf silicium of een gedeelte daarvan, waarbij de reeksketens alle of gedeeltelijk bestaan uit -30 als een dunne foelie afgezette geheugengebieden en isolatie-organen, samen met adresseerschakelingen, gevormd op de schijf door gestimuleerde en gediffundeerde gebieden in de onderlaag in de vorm van de silicium schijf.

Thans gedetailleerder verwijzende naar de tekening, is in de fig.

1 en 2 een gedeelte afgeheeld van een bekende programmeerbare reeks, zo-35 als een ESOM-orgaan 10, dat een X-Y-geheugenmatrix bevat, die X-asgeleiders 12 van aluminium bevat en Y-asgeleiders 14 in de vom van N+ gestimuleerd silicium. Zoals weergegeven, is de Y-asgeleider 1^ in de vorm van ΪΓ+ ge- 8006769 - a - stimuleerd silicium gescheiden van naburige X-asgeleiders 1k door isola-tiekanalen 16. De X-asgeleider 12 van aluminium heeft korte takken 18, die zich uitstrekken in de Y-richting om contact te maken met êên zijde van een metallische smeltverbinding 20.

5 Zoals weergegeven, in fig.. 2, is de smeltverbinding 20 afgezet op een laag 22 van silicium oxy&e, die op zijn beurt is ‘afgezet of gegroeid op een laag 23 van epitaxiaal lï-materiaal, waarin het isolatiekanaal 16 is gevormd. De laag 23 is gevormd op een P-silicium onderlaag 2k, en de IT-gest imuleerde, Y-asgeleider 1k is daartussen gevormd.

10 Zoals het duidelijkst is weergegeven in fig. 1, strekt elke smelt verbinding 20 zich zijdelings uit, en heeft hij een in breedte verkleind . . gedeelte 26, dat kritische afmetingen (dikte en breedte) moet hebben teneinde een smeltverbinding te verschaffen, die met een voorafbepaalde· hoeveelheid stroom kan worden doorgesmolten. De andere- zijde van de 15 smeltverbinding 20 op de laag 22 van SiO^ heeft een daarop afgezette aluminium geleider' 28. De SiO^-laag is eerst weggesneden, zodat een schrootweringdiode 30 van aluminium en silicium kan worden gevormd op het vrij gemaakte oppervlak van de silicium onderlaag 2h. Dan wordt de aluminoum geleider 28 afgezet over de silicium oxydelaag 22 en over de 20 schrootweringdiode 30 van aluminium en silicium voor het vormen van een geleidende baan vanaf êên zijde van de smeltverbinding 20 naar de wering-diode 30, die elektrisch is gekoppeld aan de N+,. Y-asgeleider 1k. De smeltverbinding 20 en de diode 30 vormen een reeksketen 32, in dit geval een geheugenketen, 25 Bij elk der silicium kristalonderlagen en daarop gevormde organen wordt gebruik gemaakt van gebruikelijke lithografische stappen, behalve indien anderszins aangegeven. In fig. 2 bijvoorbeeld is de X-geleider of de begraven laag 1k op de P-onderlaag 2k afgezet onder toepassing van fotolithografie voor het blootleggen van de gewenste oppervlakten. De laag 30 ik, gewoonlijk arseen of fosfor, kan door warmte gedurende het bewerken worden gediffundeerd of kan door ionenimplanting worden gevormd. De epi-taxiale U-laag 23 wordt dan tot groeien gebracht over de geleiders ik op de onderlaag 2k. De isolatiekanalen 16 kunnen verbindingspunt- of oxy-dekanalen zijn. Voor een verbindingspuntkanaal wordt de laag 23 gemas-35 keerd en wordt P-materiaal afgezet op en gediffundeerd in de laag 23 totaan de onderlaag 2^. Voor een oxydekanaal worden de kanalen gemaskeerd en dan gedeeltelijk geëtst in de laag 23 en dan thermisch gecxydeerd 8 00 6 76 9 - 9 - voor het doen. aangroeien van de kanalen naar beneden tot de onderlaag 2k.

Voor andere organen in de reeks,· wordt dan een gewoonlijk P-basislaag gediffundeerd in de laag 23 tussen de kanalen 16 voor een diode of transistor, zoals voor de adresseerschakeling of andere programmeerba-5 re elementen. Vervolgens wordt een weerstandsdiffusiestap uit gevoerd.

Voor het vormen van een transistor wordt dan een emitterstap uitgevoerd door het maskeren van een gedeelte van de basisdiffusie-oppervlakten en het daarin diffunderen van een gewoonlijk N-materiaal. De oxydelaag 22 wordt dan afgezet over de gehele laag 23 met inbegrip van de diffusie-1Q oppervlakten. Met fotolithografie wordt dan een oxydesnede, zoals voor de diode 30, gemaakt door elk gedeelte van het oxyde 23, waar contact met de dioden, transistoren, enz·, wenselijk is- Platina, palladium, of aluminium worden dan door kathodeverstuiving of opdampen aangebracht op het oxyde en. de. blootgelegde silicium oppervlakten, waarna het wordt behandeld met 15 warmte, zoals op 1*50° C gedurende 30 minuten. Dit vormt een metaal sili-cide diode met het silicium,, maar verandert het metaal op de oxydelaag 23 niet. Een etsmiddel» zoals koningswater, wordt gebruikt voor het wegetsen van het platina vanaf de oxydelaag, waarbij echter de metaal siliciden niet. worden beïnvloed.

20 De smeltverbindingen 20 worden dan volgens patroon aangebracht en gevormd pp het oxyde 23. De smeltverbindingen van ongeveer 20 nm zijn vertikaal en kritisch bemeten. De geleiders 12 en 26 worden dan volgens patroon aangebracht en op het oxyde 22, de smeltverbindingen 20 en de dioden 30 gelegd. Een oxydelaag (niet weergegeven) wordt dan over de gehele 25 reeks af gezet, welke laag vervolgens wordt geëtst voor het maken van contact met de geleiders (eerste metaal) op gewenste plaatsen. Dan wordt een tweede metaal (niet weergegeven) volgens patroon aangebracht op het oxyde en de openingen. Een andere oxydelaag wordt dan gevormd over het tweede metaal, welk oxyde wordt geëtst tot het tweede metaal voor het op 30 een gebruikelijke wijze vormen van elektrische verbindingsbanen voor de reeks.

Eet ketenschema van het bekende reeksorgaan 10 is weergegeven in fig. 3.

Uit de voorgaande beschrijving van de bekende reeks of het ER0M-35 orgaan 10, afgeheeld in de fig. 1, 2 en 3, en uit een onderzoek van de fig. 1 en 2 is het zonder meer duidelijk, dat de zijdelingse plaatsing van de smeltverbinding 20, de noodzaak voor de isolatiekanalen 16 en de o λ n * ί et η - 10 - zijdelingse opstelling van de schrootweringdiode 30 begrenzingen verschaft aan de pakdichtheid van de geheugenketens 32 (geheugencellen), gevormd door elke smeltverbinding 20 en diode 30, die zich bevinden op en uitstrekken tussen de X— en Y-askruisgeleiders 12 en 1¼ op elk kruis— 5 punt. Zoals weergegeven, is de hart afstand tussen naburige geheugenketens 32 (cellen) gewoonlijk hO ^um onder toepassing van een 5 ƒ urn lithografie. De pakdichtheid en derhalve de totale celafmeting is van groot belang, omdat de kosten van het celgedeelte van de reeksen in exponentieel verband staat met de celoppervlakte. Een vermindering in afmeting met een 10 factor 2 is een doeltreffende kostenvermindering'met een factor van 5 of 6.

Thans verwijzende naar de fig, H en 5, is daarin een gedeelte af— geheeld van een programmeerbare reeks 50,. die eveneens, een ERCM-orgaan kan zijn* en een aantal onderhavige verbindings- of. geheugenketens 52 be— 15 vat op een silicium P-onderlaag 5^. Zoals weergegeven in fig. 5» strekt elke keten 52" zich uit tussen een N+, Y-asgeleider 56 in de onderlaag 5^ en een metallische X-asgeleider 58, die kan zijn gemaakt van een passend metaal, zoals aluminium.

Kort gezegd bevat de keten 52 een diode, zoals een schrootdiode 20 60 van platina silicide tussen isolatiekanalen 62 in een epitaxiale E— laag 6h, gevormd op het bovenoppervlak van de silicium P-onderlaag 5^· Boven de epitaxiale laag 6h bevindt zich een laag met isolatiemateriaal 66, dat kan bestaan uit silicium dioxyde en dat kan zijn gevormd door chemische opdamp-, vaeuumopdamp- of thermische oxydatietechnieken. Een 25 gedeelte van de laag met het isolatiemateriaal 66 is hoven de scfaroot-diode 60 van platina silicide weggesneden en een laag amorf materiaal 68 met f az ever ander ing is in de open ruimte afgezet voor het vormen van een cel- of geheugengebied 68 van de keten 52. Boven de cel 68 bevindt zich een dunne, geleidende weringlaag 70, bij voorkeur gemaakt van een vuur-)0 vast metaal of metaallegering, zoals Ti-W, Boven deze dunne,geleidende weringlaag bevindt zich de laag met sterk geleidend metaal, zoals slu-minium, welke laag de X-asgeleider 58 vormt.

Eet in de fig. ^ en 5 weergegeven gedeelte van de reeks 50 is op de hiervoor beschreven wijze gevormd op een gekozen gestimuleerde kristal-halfgeleideronderlaag 5^, die kan bestaan uit een silieium schijf, Zoals gezegd, bestaat de weergegeven onderlaag 5^ uit een silicium P-onderlaag, voorzien van de epitaxiale laag 6k van E-silieium, gevormd bovenop de

O Λ Λ ff 7 Λ A

J> * - 11 - onderlaag 54. Eveneens zoals weergegeven, strekt zich. door de epitaxiale laag 64 een paar isolatiekanalen 62 uit, te weten een paar voor elke rij ketens 52» welke kanalen dienen voor het verdelen van de epitaxiale laag 64 in elektronisch geïsoleerde gebieden, waartussen de epitaxiale laag . 5 64 deel uitmaakt van de Y-asgeleiders 56 van de reeks.

Verbindingen met een lage weerstand zijn op een gebruikelijke, algemeen bekende wijze gemaakt met de einden van de N+, Y-asgeleiders 56 door het diffunderen van 1Ï+ -gebieden in de epitaxiale laag, direkt boven de onderste IT+ -gebieden. Geleiders (niet weergegeven) kunnen wor-10 den toegevoegd over isolatielagen, afgezet over de in de fig. 4 en 5 weergegeven gedeelten, waarbij geleidende vingers verbinding maken met op onderlinge afstand liggende 1T+ gediffundeerde gebieden (niet weergegeven) tussen de verschillende cellen in elke vertikale rij met cellen, weergegeven in fig.· 4. Deze aanvullende techniek voor het verlagen van - 15 de weerstand van de verbindingen met de N+» Y-asgeleiders 56 is niet weergegeven teneinde onnodig ingewikkeld maken van de tekening te vermijden.

De zijdelingse afmeting van elke geheugenketen, hetgeen de psk-dichtheid vermindert, is een reden waarom een geheel uit afge2ette foe-20 lies bestaande geheugenmatrix met geheugenketens, die hierna wordt beschreven aan de hand van fig- 11en waarbij gebruik wordt gemaakt van een gelijkrichtorgaan in de vorm van een- dunne foelie of een transistor-isolatie-orgaan, zoals afgebeeld in fig. 13 en 14, een veel grotere pak-dichtheid heeft dan die, welke gemakkelijk kan worden bereikt met de in 25 de fig. 4 en 5 weergegeven reeks. In dit verband is de hartafstand tussen naburige ketens of cellen 52 gelijk aan 30 hetgeen echter minder is dan de 40 ^um afstand voor de cellen in het bekende orgaan 30, weergegeven in fig. 1-3, waarbij dezelfde lithografische technieken worden toegepast voor elk orgaan.

30 Met betrekking tot de vorming van de geheugenketen 52, weerge geven in fig. 5, wordt verder de laag met isolatiemateriaal 66 gevormd door chemische opdamp-, kathodeverstuivings-, plasma-opdamp- of thermische oxydatietechnieken in een opening -72 daarin onder het geheugen-gebied 68, dat is gevormd onder gebruikmaking van gebruikelijke fotoweer-35 standsmaskeer- en etstechnieken.

De weringlaag 70 dient voor het begrenzen van ionische migratie vanuit de aluminiumlaag, die de X-asgeleider 58 vormt, hetgeen het niet o λ n et 7 β o - 12 - tenigstelbare amorfe materiaal, dat de cel 68 vormt, alsmede vrijgemaakte dioden 60 elders in de reeks, zou kunnen beschadigen. Op deze wijze maken banden van aluminium, die de X-asgeleiders 58 vormen, elektrische verbin-. ding door de onderliggende banden van de weringlaag 70 voor het tot stand 5 brengen van elektrisch contact met de cellen. 68 van de verschillende ketens 52.. De laag 70 laat tevens een hogere beverkingstsuperatuur toe voor de . _ cellen 68l..Instel- of leesstroomimpulsen worden door gekozen ketens 52 gevoerd door het leggen van passende drempelspanningen met een positieve polariteit over de X- en Y-asgeleiders 58 en 56» zodat stroom in een 10 richting met een lage weerstand door de schrootveringdiode 60 gaat, gevormd in het tussenvlak tussen het bijbehorende platina silicidegebied en de epitaxiale laag 6k daaronder.

Met de zojuist beschreven constructie van een keten 52, is de pakdiehtheid van de keten 52 begrensd door de afstand van de isolatieka— 15 nalen 70, die, zoals weergegeven in fig. 5, ongeveer 30 ƒ urn is. De afstand van 30 ^um tussen de isolat iekanalen is eveneens de hart afstand, tussen naburige ketens 52 in de reeks 50. Op.te merken is, dat deze afstand minder is dan de Uo yum afstand tussen de isolatiekanalen 70 in het gebruikelijke bekende orgaan 10 onder toepassing van een zijdelingse smeltverbin-20 ding op een bipolaire onderlaag, zoals weergegeven in fig. 1-3.

Overeenkomstig de onderhavige leer, is het geheugengebied 68 gemaakt van een instelbaar en in hoofdzaak niet-terugstelbaar materiaal met fazeverandering, voorzien van gewenste thermische en elektrische eigenschappen. Deze materialen kannen naar wens worden gekozen uit de groep 25 van chalcogeniden, germanium, telluur en seleen, zoals hierna beschreven.

Met GeTe als een uitgangsmateriaal voor celgebieden van ketens in een reeks,, zijn verschillende Ge:Te materialen ontwikkeld met een lage omkeerbaarheid en terugstelbaarheid en voorzien van gewenste thermische en elektrische eigenschappen. Dergelijke niet-terugstelbare materialen 30 hebben de formule Ge^Te^, waarin a 30 tot 100 atoomprocent is en b 70 tot 0 atoomprocent, en Sin. materiaal Ge^Te^ is. Een dergelijke foelie met celmateriaal wordt afgezet voor het vormen van een cel- of geheugengebied met een dikte van 100 nm. Een dergelijk celgebied wordt ingesteld in een blijvend geleidende toestand door een 5 mA stroamimpuls 35 met een breedte van 7 tot 17 ms. Deze stroamimpuls verhoogt de tempera-tuue van de cel tot boven zijn kristallijne temperatuur, die 3^0° C is, waardoor een snelle vorming wordt veroorzaakt van geleidende, kristallijne 8 0 0 6 76 9 - 13 - draad. Het smeltpunt van Het raassamateriaal ligt hoger dan 750° C, zodat er geen kans is dat dit materiaal wordt teruggesteld in een amorfe toestand, en een zeer thermisch stabiel, tegen straling bestendig celge-. . bied wordt verschaft.

5 Voor een lagere instelstroam en een hogere weerstand in uitge- sehakelde toestand van het" voorgaande materiaal, fran een eelgebied worden gevormd van GEg^Te^. Dit materiaal heeft een lagere kristaHisatie-temperatuur van 270° C met als gevolg een lagere instelstroam voor het in : zijn kristallijne vorm plaatsen van het materiaal van de cel, in welke 10 vorm het sterk geleidend is, waarbij de temperatuur stabiliteit daarvan nog boven 725° C ligt. De weerstand in de uitgeschakelde toestand van dit materiaal is hoger dan van het Ge^Te^-materiaal.

Nog een celmat er iaal, te weten amorf Ge^Te^Se·^ heeft* wenselijke eigenschappen voor gebruik in de programmeerbare reeksen- Dit materiaal 15· heeft een begrensd aantal omkeringen in de orde van tien of minder. De maximale bewerkingstemperatuur is gebleken ongeveer 250° C te zijn, en de maximale opslagtemperatuur ongeveer 200° C. Andere chalcogenidemate-rialen kunnen overeenkomstig de uitvinding worden gebruikt.

Eveneens overeenkomstig de uitvinding kan het materiaal of de 20 legering met fazeverandering een tetrahedrisch materiaal zijn, dat althans silicium, germanium of koolstof bevat, en tevens waterstof, zuurstof en/of fluoor kan bevatten. Een van de materialen, waaruit de cellen kunnen worden gevormd is silicium en koolstof met een bereik van 0 tot 100 atoomprocent silicium en 100 tot 0 atoomprocent koolstof. Wanneer het 25 amorfe materiaal 100 atoomprocent amorfe koolstof is, wordt althans een gedeelte van dit materiaal, dat de cel vormt, door een passende stroom-impuls met een passende drempelspanning, gedrukt over het geheugengebied, omgezet in geleidende grafiet.

Eên voorkeursmateriaal, waaruit de cel of het geheugengebied kan 30 worden gevormd is Si^0C^Q. Een van dit materiaal gemaakte cel is in hoofdzaak onomkeerbaar, d-w.z- in hoofdzaak niet t enigs telbaar. Dit celmate-riaal heeft een maximale bewerkingstemperatuur tot 500° C en een maximale opslagtemperatuur van 200° G tot ongeveer ^00° C. Van dit materiaal gemaakte organen hebben een drempelspanning van 8 V. De weerstand in inge-35 stelde toestand kan minder zijn dan 500 SI. en in uitgeschakelde toestand tot 10 6SL-

Silicium- of germanium legeringen, geproduceerd door een glim- — 1 h — ontladings- of plasmaneer slagtechniek, hebben eigenschappen en kenmerken, die soortgelijk zijn aan die van het Si^QC^Haateriaal, Een der gelijk materiaal is een silieium-zuurstofmateriaal, waarbij het silicium 95 tot 100 atoemprocent is en de zuurstof van 5 tot Q atocanprocent, en 5 een voorkeursmateriaal Si^O^. is. Andere materialen of legeringen kunnen worden gevormd van samengestelde gassen, zoals süaan, silicium tetra-fluoride en waterstof.

Voor het vormen van de cel 68 wordt eerst de opening 72 gemaskeerd door een gebruikelijke fot©weerstand. Het amorfe materiaal met .. - 10 fazeverandering wordt dan tot de gewenste dikte afgezet in de opening.

De afzettechnieken kunnen diê zijn, welke zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften ^-.217-37^ en ^.226.898. Een voorbeeld van een afzetwerkwijze is een plasma-afzetting uit Siïï^, dat een verdunningsmid-del kan bevatten, zoals argongas in een verhouding van ongeveer êên op '15 een. De onderlaag wordt verwarmd tot beneden de smelttemperatuur van de ' fotoweerstand, bijvoorbeeld tot minder dan 150° C.

Tussen 50 en 200 nm celmateriaal wordt afgezet bij een gebruik— frequentie van ongeveer 30 kHz, waarbij ongeveeer 80 nm een drempelspan-ning produceert van 8 V. De fotoweerstand wordt dan losgetrokken en de . 20 weringlaag JQ wordt op de reeds beschreven wijze afgezet. Het veranderen van de dikte van de cel 68 verandert de drempelspanning, nodig voor het in. de geleidende-toestand instellen van het materiaal met fazeverandering. Het beschreven silicium materiaal kan in beginsel niet worden teruggesteld.

25 Het instellen van het amorfe materiaal, dat het celgebied 68 vormt, in de kristallijn®, geleidende toestand voor de Ge:Te:Se-lege-ringen of de samengestelde Si-legeringen, wordt gewoonlijk tot stand gebracht door het leiden van een stroom door het materiaal met een waarde van 10 ^uA tot 10 mA met een drempelspanning van ongeveer 8 V, die daar-30 aan wordt gelegd gedurende een tijdsduur tussen 1 ^us en 1 ms.

De hiervoor beschreven materialen of legeringen verschaffen cel-of geheugengebiedmaterialen, die een stabiele, sterk geleidende toestand hebben en een stabiele, vrijwel niet-geleidende toestand. De niet-gelei-dende toestand is in hoofdzaak door schakelen niet terugstelbaar in de 35 stabiele, sterk geleidende toestand door het leggen van een in spanning beperkte stroomimpuls of-·een in stroom beperkte spanningsimpuls over het celgebied, welke impuls een voorafbepaald drempelniveau overschrijdt.

8006769 - 15 -

De eel blijft in de sterk geleidende toestand, zelfs bij afwezigheid van een aangelegde spanning of stroom en onder alle bedrijfsomstandigheden.

Thans verwijzende naar de fig. T en 8, is daarin een andere uitvoeringsvorm afgebeeld van een overeenkomstig de onderhavige leer gemaak-""5 te, programmeerbare reeks 100. De reeks 100 bevat ketens 102, die elk een cel 10¾ bevatten,, gemaakt van amorf legeringsmateriaal van de hiervoor beschreven soort, en een isolatie-orgaan 105* dat een transistororgaan 105 is met veldwerking van de MOS-soort, die is gevormd in een silicium P-onderlaag 106, waarop de ketens 102 zijn gevormd.

10 De reeks 100 bevat een X-asgeleider 108 van aluminium, die is verbonden met êên zijde van het cel- of geheugengebied 10¾. De andere zijde van de cel. ia gekoppeld aan een gediffundeerd N+,. afvoervormend gebied-110' in de onderlaag 106. De onderlaag 106 heeft; een Y-asgeleider· 11T daarop boven een brongebied 112 van de transistor 105 met veldwerking, 15 gediffundeerd in de onderlaag 106. Bovendien is een Y-asgeleider 11^, die een poort vormt, afgezet op een isolatielaag 116 bovenop de onderlaag 106.

Zoals weergegeven is de constructie van de reeks 100, die de cel 10¾ en de MOS-transistor 105 met veldwerking bevat gevormd in de 20 onderlaag 106. Op onderlinge afstand liggende, evenwijdige banden 110 en 112 met N+ geleidbaarheid, zijn gediffundeerd in het bovenste gebied van de onderlaag 106 voor het zodoende vormen van evenwijdige, als M0S-or-gaan uitgevoerde, bronvormende gebieden 112. en afvoervormende gebieden 110, welke gebieden elk gemeenschappelijk worden gebruikt met een keten 25 102.

Verdergaande met de vorming van de keten 102, zijn evenwijdige poortisolatiegebieden gevormd op de onderlaag 106, zoals de poortiso-latielaag 116. Ben dergelijke isolatielaag kan bestaan uit silicium oxyde of silicium nitride.

30 Onder toepassing van een passende fotoveerstandsmaskering en ets techniek, wordt de Y-asgeleider 111 gevormd voor het maken, van elektrische verbinding met het bronvormende gebied 112, en wordt de Y-asgeleider 11¾, die een poort vormt, gevormd door yacuumopdampen of anderszins op de isolatielaag 116.. Deze geleiders 111 en 11¾ kunnen worden gevormd van 35 verschillende materialen en worden gewoonlijk gevormd van polysilicium. Verbindingen met een lage weerstand worden gemaakt met de Y-asgeleider 111' ai de Y-aspoortgeleider 11¾ op een gebruikelijke wijze.

O Λ Λ £ 7 Λ O

- 16 -

Verdergaande met de vorming van de reeks 100, wordt vervolgens een isolatielaag 122 door vacuumopdampen of anderszins gevormd op het bovenoppervlak van de onderlaag 106 en wordt een gedeelte daarvan weggesneden voor het achterlaten van een open oppervlakte 120 boven de af— 5 voergebieden 110*' Een laag platina wordt dan afgezet in de open oppervlakte tussen gedeelten van de isolatielaag 122 en op het bovenoppervlak van de onderlaag 106, welke laag vervolgens wordt verwarmd voor het vormen, van een platina silicide gebied 12U, dat een ohms (in plaats van een schrootweringsdiode) gebied vormt. Een etsmiddel, zoals koningswater, 10 wordt dan gebruikt voor het verwijderen van de overmaat platina maar niet het platina silicide gebied 12U* Een laag van het geheugenmateriaal 10k wordt dan af gezet in en rond elke opening 120 in de laag isolatiemateriaal 122 voor het zodoende maken van een goed elektrisch contact met het platina- silicide gebied 12U.. Een dunne weringlaag 126 wordt dan afge-15 zet over de isolatielaag 122 en het afvoergebiedmateriaal 10k, welke dunne wering 126 bij voorkeur wordt gemaakt van een materiaal, zoals Ti-W. Dan. wordt een dikkere laag geleidend metaal, zoals aluminium» afgezet voor het vormen van de X-asgeleider 108.

Zoals weergegeven in fig. 8, heeft de reeks 100, die een celge-20 bied 10U bevat, gemaakt van amorf materiaal van de hiervoor beschreven soort, en- een MOS-transistor 105 met veldwerking, die het isolatie-or— gaan. vormt van de geheugenmeten 102, een.zijdelingse afmeting van 21 ^um, hetgeen zeer veel kleiner is dan de kö jw. van het bekende, zijdelingse, PROM-smeltorgaan 10', weergegeven in fig. 1 en 2.

25 Een aan de keten 102, weergegeven in fig. 8, equivalente keten is afgeheeld in fig. 9·

Thans verwijzende naar fig. 10 en 11 zijn daarin twee cellen afgeheeld in een volledig afgezette reeks 15^ in de vorm van. een dunne filn vervaardigd overeenkomstig de onderhavige leer, hetgeen de hiervoor be-30 schreven diffusiekanalen elimineert. Zoals weergegeven zijn de ketens 15« van het ERCM-orgaan 15^ gevormd op een in fig. 11 af geheelde hoofdonderlaag 156. Bovenop deze hoofdonderlaag wordt een laag isolatiemateriaal 158 afgezet. In dit verband kan het hoofdonderlaagmateriaal 156 een metalen onderlaag zijn, en kan de isolatielaag 158 zeer dun zijn, zodat de 35 in andere gedeelten van de geheugenketens 152, afgezet op de isolatielaag 158, opgewekte warmte kan worden verspreid in de warmte-aceumulator, gevormd aoor de metalen onderlaag 158. Een dergelijke isolatielaag 158 8 00 6 76 9 - 1T - kan zijn gemaakt van silicium dicayde.. Bovenop de laag isolatiemateriaal 158 worden evenwijdige geleidertanden 160 afgezet,, die de Y-asgeleiders 16ö vormen van de geheugenmatrix van de reeks 15**»

Overeenkomstig de onderhavige leer, wordt een P-N-verbindings-5 puntorgaan gemaakt van lagen amorf halfgeleidermateriaal of -legering, - . : af gezet "bovenop de geleiderbanden.160. In dit verhand wordt een isolerend .· ' gelijkriehterorgaan 162 gevormd, van opeenvolgend gestimuleerde N+· en P+ lagen ï6k en 166 van een amorfe legering* Dan wordt een laag isolatiemateriaal 17Ό af gezet over de onderlaag 158 en de lagen materiaal 160, 164 10 en 166 daarop. Vervolgens wordt een open ruimte 169 uitgesneden in de oppervlakte, vaar het platina silicide gebied 168 moet worden gevormd, welk platina silicide gebied 168 op de hiervoor beschreven wijze wordt gevormd.

Dan wordt een foelie van een in hoofdzaak niet-terugstelbaar 15 amorf materiaal met fazever ander ing af gezet voor het vormen van een cel-of geheugengebied 172 op de hiervoor beschreven, wijze. Dan wordt een dunne laag vuurvast weringvormend materiaal, zoals molybdeen of een TiW-legering 17**· af gezet op de isolatielaag 170 en de geheugengebieden 172. Vervolgens wordt een dikkere laag 176 van geleidend metaal, zoals aluminium, 20 af gezet over da vuurvaste veringvormende laag 17**· voor het vormen van een X-asgeleider 176-*.Het platina silicide gebied 168 kan een ohms contact vormen of een schrootwering tussenvlak met een lieht gestimuleerde, buitenste, amorfe legeringslaag.

Zoals weergegeven in fig, 11, is de hart af stand tussen de volle-25 dig uit foelies af gezette ketens 152 gelijk aan 8 ^um, hetgeen een zeer hoge pakdiehtheid verschaft, bijvoorbeeld een geheugenceldichtheid van 2 ongeveer 04,5 ^um . Dit wordt op de in fig. 11 weergegeven en hiervoor beschreven wijze tot stand gebracht, doordat elke keten zich in hoofdzaak vertikaal uit strekt tussen de X-asgeleider 176 en de Y-asgeleider 160.

30 De diode 162, gebruikt als een isolatie-orgaan, kan een eerste gebied en een tweede gebied hebben, welke gebieden tegen elkaar liggen voor het vormen van een verbindingspunt daartussen, waarbij het eerste gebied is gemaakt van een amorfe legering, die silicium en fluoor bevat.

Bij voorkeur bevat het amorfe materiaal tevens waterstof en bestaat het 35 uit amorf Si O , waarin a tussen 80 en 98 atoomprocent ligt, b tussen 0 en 10" atoomprocent en c tussen 0 en 10 atoomprocent. Het amorfe materiaal of de legering van de diode 162 kan zijn gevormd op de in de - 18 -

Amerikaanse octrooi schrift en 4.217*374 en 4.226.898 beschreven wijze.

Het "blijkt, dat de ehalcogenide materialen een cel 172 met een hoge weerstand en een faz ever ander ing vormen, welke cel kan worden ingesteld zonder de amorfe diode 167 te beïnvloeden. Wanneer de met plasma afgezette, te-5 trahedrische cellen 172 met faz everandering worden gebruikt, blijkt, dat zij een grote weerstand hebben en tevens êén of meer ten opzichte van de diode 162 onder keer spanning- geplaatste dioden voimen teneinde deze weer te kunnen instellen zonder de in de doorlaatrichting onder spanning geplaatste diode 162.

10 Het eerste gebied van de amorfe legering in de diode kan zijn ge stimuleerd met een stimulatiemateriaal, gekozen van een element van de groep V van het periodieke stelsel, zoals bijvoorbeeld fosfor of arseen, en een hoeveelheid stimulatiemateriaal, dat tussen enkele delen per millioen en 5 atoemprocent vormt. Bij voorkeur is het eerste gebied ge-15- stimuleerd door een hoeveelheid stimulatiemateriaal, dat 10 tot 100 delen per millioen vormt.

Het tweede gebied kan een metaal zijn, een metaallegering of een metallisch materiaal, dat een grote veringhoogte heeft op het eerste gebied voor het zodoende verschaffen van een schrootwering. Een dergelijk 20 metaal kan worden gekozen uit de groep, bestaande uit. goud, platina, palladium en chroom.

De amorfe legering van het eerste gebied kan ook zijn gestimuleerd met een stimulatiemateriaal, gekozen van een element van de groep UI van' het periodieke stelsel, zoals borium of aluminium in een hoeveelheid, die 25 tussen enkele delen per millioen en 5 atoomprocent ligt.

Ook kan het tweede gebied worden gemaakt van een materiaal, dat ongelijksoortig is aan het amorfe legeringsmateriaal, zoals voor het vormen van een heter©verbindingspunt.

Thans verwijzende naar fig. 13 en l4, is daarin een andere pro-30 graxameerbare reeks 210 afgebeeld, gemaakt overeenkomstig de onderhavige leer, welke reeks een keten 212 bevat, die zich uit strekt, tussen een metalen X-asgeleider 214 en een Y-asgeleider 216.. Zoals weergegeven bevat de- keten 212" in deze uitvoeringsvorm een cel- of geheugengebied 218, voorzien van een amorf materiaal daarin, en een isolatie-orgaan 220, dat 35 bestaat uit een transistor 220 met veldverking in de vorm van een dunne foelie.

Zoals weergegeven is de geleider 216 een band geleidend materiaal, 8006769 - 19 - ' die een brongebied 216 vormt voor de dtmne foelietransistor, die tevens een afvoergebied 222 en een poortgeleider 22b bevat.

Bij bet vormen van de beten 212, wordt eerst een band bronmateriaal 216 afgezet op een geïsoleerde of isolatie-onderlaag 226. Het mate-. 5 riaal, waarvan de band bronmateriaal 216 is gemaakt, kan een metaal zijn (zoals weergegeven), een H gestimuleerde halfgeleiderlegering of een P gestimuleerde balfgeleiderlagering, BTadat de band bronmateriaal 216 is afgezet op de onderlaag 226, worden gebieden afvoermateriaal 222 afgezet op de onderlaag 226. De gebieden 222 van afvoermateriaal kunnen 10 weer zijn gemaakt van een metaal (zoals weergegeven), een N gestimuleerd halfgeleider legeringsmateriaal of een P gestimuleerd halfgeleidermate-riaal. Vervolgens wordt een laag 228 -ran een amorfe silicium legering, die bij voorkeur waterstof en/of fluoor bevat, af gezet op de onderlaag 226 tussen de bronband vormende geleider 216 en bet afvoergebied 222.

15 Deze amorfe silicium legering is. bij voorkeur amorf Si F. H , waarin a tussen 80 en 98 atoomprocent ligt , b tussen 0 en 10 atoomprocent en e tussen 0 en 10 atoomprocent.

Uadat de amorfe silicium laag 228 is afgezet, wordt een laag poort-isolatiemateriaal, zoals een poort oxyde 230, afgezet bovenop de amorfe 20 silicium laag 228. Vervolgens wordt een laag poort geleideraat eriaal 22b-af gezet in een band, die zich evenwijdig aan de band 216 uitstrekt, bovenop bet poortisolatiemateriaal. De poortgeleider 22U kan zijn gemaakt van een metaal (zoals weergegeven), een ΕΓ gestimuleerde halfgeleider of een P gestimuleerde halfgeleider. Vervolgens wordt een laag isolatiemate-25 riaal 232 afgezet over de onderlaag 226, de band bronmateriaal 216, de hiervoor beschreven lagen 228, 230 en 22b en de gebieden 222 met afvoer-materiaal. Vervolgens wordt het isolatiemateriaal boven het afvoergebied verwijderd voor het vormen van een opening 233e, waarin een laag celmate-.riaai 218 wordt afgezet. Tenslotte wordt een band materiaal, gewoonlijk 30 een metaal, zoals aluminium, afgezet over het isolatiemateriaal 232 en in contact met het geheugengehied 218 en evenwijdig aan de X-as ter vorming van de X-asgeleider 21 b, Een weringlaag (niet weergegeven) kan voorafgaande aan de geleider 21b worden afgezet.

Een ketenschema van enkele van de ketens 212 van de reeks 210 is 35 afgeheeld in fig. 1¼.

Op te merken is, dat de keten 212 van de reeks 210 als gevolg van de afstand van het brongebied 216 vanaf het afvoergebied 222, een o η n a7« o - 20 - grotere zijdelings afmeting heeft dan de ketens 152,. waarbij de gebieden 16k en 166 van de diode 162 in lijn liggen of in lijn zijn geschakeld met het geheugengebied 172 tussen de X-asgeleider Tj6 en de Y-asgeleider 160. Wanneer MOS-transistoren met veldwerking moeten worden gebruikt als 5 ' isolatie-orgaan» verdient niettemin de reeks 210 de voorkeür.

Uit de voorgaande beschrijving is het duidelijk, dat de onderhavige cel, voorzien van een amorf materiaal met fazeveraadering, dat in êên toestand kan worden ingesteld en dan in hoofdzaak niet-terugstelbaar is, en dat wenselijke thermische en elektrische eigenschappen heeft, 10 zoals hiervoor beschreven, in samenhang met een of meer isolatie-organen programmeerbare reeksen verschaft, die gemakkelijk in een minimale hoeveelheid. tijd kannen worden ingesteld, en die afhankelijk van het gekozen materiaal met fazeverandering een keten kannen verschaffen, die een lage instelstroom heeft, een snelle insteltijd, een hetrekkelijk hoge bewer-15 kingstemperatuur, een betrekkelijk hoge opslagtemperatuur, een lage weerstand in ingestelde toestand en een hoge weerstand in .uitgeschakelde toestand.

Ook kunnen de isolatie-organen bestaan uit een gebruikelijke, uit een enkel kristal bestaande, bipolaire, schrootdiode van silicium of een 20 bipolair P-ïï-verbindingpunt. Deze isolatie-organen kunnen ook bestaan uit een -MOS, zowel de vlakke MOS als de V-MOS. Bovendien en bij voorkeur zijn de isolatie-organen gevormd door een techniek.voor het afzetten van een dunne foelie, waarbij in zijn het meest de voorkeur verdienende vorm de diode of de transistor met veldwerking, die het isolatie-orgaan vormt, 25 is gemaakt van een amorfe, onder vacuum opgedampte silicium legering, die .

tevens waterstof en/of fluoor bevat, De van geheel uit dunne foelie bestan-de ketens· gevormde reeksen verdienen de voorkeur, omdat zij de hoogste pakdiehtheid.hebben en tegelijkertijd een reeks verschaffen met een in hoofdzaak niet-terugstelbaar celmateriaa! met f azeverandering en dunne 30 foeliedioda:.of transistor en, dire vertikaal zijn aangebracht tussen kruisende X- en Y-half geleiders op de kruispunten.

Bovendien is het duidelijk, dat de verschillende reeksen, voorzien van de verschillende in de figuren afgebeelde celgedaanten kunnen worden toegepast met een adresseerschakeling, die een bepaalde X- of Y-asgeleider 35 Hesfc'/ioor het leveren van instel- of leesstramen,. welke adresseerschakeling an worden gevormd door af gezette foulies. In dit verband wordt bijvoorbeeld een zowel uit afgezette foelie bestaande geheugermatrix en een adres- 8 00 6 76 9 - 21 - . seersehakeling af gezet op dezelfde onderlaag, zoals schematisch afgebeeld “ in fig- 15» waarin een geheugenmatrix of -reeks 250 is weergegeven met een bijbehorende adresseerschakeling 252, af gezet op een onderlaag 25¾.

Ook is op te merken, dat de adresseerschakeling 252 en de geheugenma-: 5 trix 250 op dezelfde zij ze kunnen worden afgezet van de onderlaag 25¾ of op de tegenoverliggende zijden, van de onderlaag 25¾. Bovendien kunnen de reeks en de geheugenmatrix 250 gedeeltelijk of geheel als dunne foelie op de hiervoor beschreven wijze zijn af gezet. Bij voorkeur echter worden naast het vormen van het geheugengebied van elke geheugenketen in de vorm 10 van. een dunne foelie uit een amorf legeringsmateriaal, tevens de isolatie-organen en de adresseerschakeling 252 gevormd door een techniek voor het af zetten van een dunne foelie,

Omdat het merendeel van de tegenwoordig toegepaste gegevensopslagen hanteringsstelsels werkzaam zijn via geïntegreerde ketens, gevormd in .15“ onderlagen van een silicium schijf, wordt gemeend., dat de in eerste instantie op de markt gebrachte reeksen, gemaakt overeenkomstig de onderha-______ vige leer, waarschijnlijk een geheugenmatrix hebben, waarbij een gedeelte van de betreffende geheugenmatrix, zoals het isolatie-orgaan en/of de daarmede toegepaste adresseerschakeling, is gevormd in een onderlaag in • 20 de vorm van een silicium schijf.

In fig. 16 is schematisch een onderlaag 300 van een silicium schijf afgebeeld met een geheel of gedeeltelijk als dunne foelie.afgezette ge-' heugenmatrix of reeks 302, voorzien van geheugenketens daarin en een bijbehorende adresseerschakeling 30¾, die zijn opgenomen in de onderlaag 300 25 door het vormen van de verschillende elementen van de keten van met een stimulatiemiddel gediffundeerde oppervlakten daarin.

Op te merken is, dat een geheel uit dunne foelie bestaande reeks, die ketens bevat, gevormd overeenkomstig de onderhavige leer, en waarbij als dunne foelie afgezette isolatie-organen worden toegepast, samen met 30 een adresseerschakeling, gevormd door een techniek voor het afzetten van een dunne foelie, aanzienlijke voordelen verschaft, omdat een aantal van dergelijke geheugenstelsels op elkaar kan worden gestapeld met isolatielagen daartussen. Ook kunnen uit dun metaal bestaande, warmte accumulator vormende onderlagen worden verschaft tussen isolatielagen en met warmte-35' stralingvinnen op de buitenranden daarvan.

Uit'de voorgaande beschrijving is het duidelijk, dat de reeksen 50, 100, 15¾ en. 210, voorzien van daarin opgenomen, gebruikelijke of •w 22 ^ . nieuwe, als dunne foelie af gezette isolatie-organen, en toegepast met w ' ·. gebruikelijke of nieuwe al» dunne foelie afgezette adresseerschakelingen, een aantal voordelen verschaffen,, waarvan enkele hiervoor zijn beschreven en andere eigen zijn aan de onderhavige reeksen.. Als belangrijkste kunnen . 5 dergelijke reeksen ver den. gemaakt met een materiaal, voorzien van wenselijke thermische en elektrische eigenschappen met een zeer hoge pakdicht-heid van. de eellen en met een zeer hoge weerstand in~uitgeschakelde toestand.

De amorfe cellen, zoals 68,. kannen zeer vele afmetingen en gedaan-10 ten hebben en kunnen zijn af gezet in de vorm van de saeltverbinding 20.

Met de uitdrukking "amorf” wordt een legering of materiaal bedoeld, dat een langdurende wanorde heeft, hoewel het kortdurende of matig durende orde kan hebben of 2elfs soms kristallijne insluitingen kan bevatten.

. Verder behoeven de cellen,, zoals 68, niet te worden afgezet bovenop de Λ5 diodelagen, maar kunnen in plaats daarvan zich bevinden tussen de twee metalen lagen 58 en de tweede metalen laag (niet weergegeven). Ook kan de cel 218' zich bevinden tussen de: poort 22¼ en de X-geleider 21¼.

8 00 6 76 9

Claims

1. Programmeerbare cel, gekenmerkt door een. amorf cellichaam ( 68; 10^; . . . 172; 218], dat althans een gedeelte "bevat, voorzien van instelbare en in hoofdzaak niet-temgstelbare middelen (68; 10^;· 172; 218), die een vrij- vel niet-geleidende instelbare toestand hebben» die in een sterk geleidende •:. 5" toestand kan vorden ingesteld.

2. Cel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de middelen (68; 1(A; 172; 218) in de geleidende toestand kunnen vorden ingesteld door een drem-pelspanning van 20 V of minder.

3. Cel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de middelen (68; 10b; 10 172; 218) in de geleidende toestand kunnen vorden ingesteld door een dram— pelspanning-van 10 V of minder. 1*. Cel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de middelen (68; 104; 172; 218) in de geleidende toestand kunnen vorden ingesteld door een programmeer stroom van 25'niAr.of minder.

5. Cel volgens conclusie 1 met het kenmerk', dat de middelen (68; 104; 172; 218) in de geleidende toestand kunnen vorden ingesteld door een pro-grammeerstroom van 5 ntA of minder.

6. Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de middelen (68; 104; 172; 218) in de sterk geleidende toestand een veer-20 stand hebben van 500 & of minder.

7. Cel volgens een der conclusies 1-5 met het kenmerk, dat de middelen (68; 10U; 172; 218} in de sterk geleidende toestand een veerstand hebben van 100 SL of minder.

8. Cel volgens een der conclusies 1 5 met het kenmerk, dat de midde-25 len (68; 104; 172; 218) in de vrij vel niet-geleidende toestand een veerstand hehhen van 10.000 il of meer. - 9. Cel volgens een der conclusies 1-5 met het kenmerk, dat de middelen (68: 10U: 172: 218) in de vrij vel niet-geleidende toestand een veerstand hebben van een millioen JCL of meer.

10. Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het cellichaam (69; 104; 172; 218) een maximaal toelaatbare beverkings-temperatuur-tolerantie heeft van 200° C of meer.

11. Cel volgens een der conclusies 1-9 met het kenmerk, dat het cellichaam (68; 10^; 172; 218) een maximaal toelaatbare beverkingstempe-. 35 ratuurtolerantie heeft van 500° C of meer. 8 00 6 76 9 - 2k - $

12. Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het eellichaam (68; 1CA; 172; 218') een. langdurige opslagtemperatuur heeft van 175° C of meer.

13. Cel volgens- een der conclusies 1- 11 met het kenmerk, dat het 5 eellichaam (68;.. 10l*T 172; 218-) een langdurige opslagtemperatuur heeft van 200° C of meer. 1¾. Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de middelen (68; 10^; 172; 218) tinnen 1000 yUS of minder in de geleidende toestand kunnen worden ingesteld. 10 1-5*. Cel volgens een der conclusies 1-13 met het kenmerk, dat de . middelen (68; '1.0U; 172; 218') hinnen 10 y.us of minder, in de geleidende toestand, kunnen worden ingesteld.

16. Cel volgens een der voorgaande conclusies met hét kenmerk, dat de middelen (68; 10¾; 172; 218) minder dan honderdmaal kunnen worden ' 15 teruggesteld.

17. Cel volgens een der conclusies 1-15 met het kenmerk, dat de middelen (68; 10U; 172; 218) minder dan toemaal kunnen worden teruggesteld.

18. Cel volgens een . der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat 20 de middelen (68; 10fc·; 172; 218) bestaan uit een amorf materiaal met faz ever ander ing, dat in de sterk geleidende, kristallijne toestand kan" worden ingesteld. 19* Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de middelen (68; 10U; 172; 218) niet vluchtig in de sterk geleidende toe-25 stand kunnen worden ingesteld.

20. Cel volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het eellichaam (68; 10%; 172; 218) is gevormd van een of meer chalcoge-nide elementen.

21. Cel volgens conclusie 20 met het kenmerk, dat de chalcogenide ele-Ό menten bestaan uit germanium en uit telluur of seleen.

22. Cel volgens conclusie 20 met het kenmerk, dat de chalcogenide elementen bestaan uit germanium, telluur en seleen.

23. Cel volgens conclusie 22 met het kenmerk, dat het eellichaam (68; 104; 172; 218) is gevormd door het kathodeverstuiven van de elementen. 2.K Cel volgens een der conclusies 1-19 met het kenmerk, dat het celliehaam (68; 10h; 172; 218) ia gevormd van materiaal, dat tetrahedrische -25- elementen bevat, die althans eert element "bevatten, uit de groep van sili-- . eium, germanium en koolstof.

25. Cel volgens conclusie 2k met het kenmerk, dat het cellichaam - (68; 1Qk; 172;. 218} tevens een of meer elementen hevat uit de groep van 5- fluoor, waterstof en zuurstof. . 26v- . Cel volgens conclusie 2b met het kenmerk, dat het cellichaam (68; 10k; 172; 218) is gevormd door plasma-afzetten uit een plasma, dat althans silicium en waterstof hevat.

27. Cel volgens conclusie 23 met het kenmerk,.dat het cellichaam 10 (68; 10k; 172; 218} is gevormd door plasma-afzetten uit een plasma, dat althans silicium en fluoor hevat.

28. Programmeerbare elektronische reeks cellen, gekenmerkt door een aantal amorfe cellichamen (68; 10k; 172; 218}, welke lichamen elk althans een gedeelte bevatten, voorzien van instelbare en in hoofdzaak niet-terug- 15 stelbare middelen (68;· 10k^ 172;, 218}, die een vrijwel niet-geleidende toestand hebben, die kan worden ingesteld in een sterk geleidende toestand.

29. Reeks volgens· conclusie 28 met het kenmerk,, dat elk der cellen (68; 10'k; 172; 218} is gevormd op een in hoofdzaak vlakke onderlaag 20 (5k; 6b; 106; 158; 226), waarbij elk der cellen is gekoppeld tussen al thans êen paar geleiders (56’; 58;. 108; 110j l60; 1765 21k; 216) en is ge-. vormd in een in hoofdzaak loodrechte richting op de vlakke onderlaag (5bi 6U; 10'6; 158; 226} voor het op de onderlaag verschaffen van een hoge celpakdichtheid.

30. Reeks volgens conclusie 28 met het kenmerk,, dat elk der cellen · (68; 10'k; 172; 218] isolatiemiddelen (60; 105; 162; 220} bevat voor het isoleren van de cellen ten opzichte van althans een paar geleiders (56; 58; 108; 110'; 160; 1Τ€; 21k; 216}.

31. Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat elke cel (68;

30. Qb; 172; 218}, die de isolatiemiddelen (60; 10-5; 162; 220) bevat, een O celoppervlakte heeft, van minder- dan 6k5 yum .

32. Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de isolatiemiddelen (60; 105; 162; 220} bipolaire gelijkriehtmiddelen bevatten, gevormd door toepassing van êên enkel kristal.

33. Reeks volgens conclusie 32 met het kenmerk, dat de bipolaire gelijkrichtmiddelen (162} een schroot diode bevatten. 3k. Reeks .volgens conclusie 30 met het kenmerk., dat de isolatiemiddelen ft fl ft £ 7 0 - 26 - (6θ; 105» 162; 220) gelijkrichtmiddelen (l62) bevatten, voorzien van althans eerste en'tweede gebieden (* 16¾; 166), welke gebieden tegen elkaar aan liggen en daartussen een verbindingspunt vormen, waarbij althans êên •van de gebieden is gevormd van een amorf materiaal, dat althans silicium 5 bevat.

35- Reeks volgens conclusie 3¾ met het kenmerk, dat het tweede gebied. (166·} is gevormd van een metaal, een metaallegering of een metallisch materiaal, dat een schrootwering vormt met het eerste gebied.

36. Reeks volgens conclusie 28 met het kenmerk, dat elk der cellen - 10 (68; 104; 172; 218} een als dunne foelie af gezette cel is.

37· Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat elk der isolatie-middelen (60; 105; 162; 220) een transistor (105; 220) met veldwerking bevat,

38. Reeks volgens conclusie 37 met het kenmerk, dat. elk der transis-15 toren (105; 220) met veldwerking een vlakke MOS-transistor is.

39- Reeks volgens conclusie 37 met het kenmerk, dat elk der transis-toren (105; 220) met veldwerking een V-MOS-transistor is.

40. Reeks volgens conclusie 37 met het kenmerk,· dat elk der transis-teren (105; 220) een amorfe transistor (105; 220) is in de vorm van een 20 dunne foelie, gevormd van althans silicium.

41- Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de isolatiemidde-len (60; 105; 162; 220) zijn gekoppeld met bipolaire adresseermiddelen, gevormd door een enkel kristal.

42. Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de isolatiemidde-25 len (60; 105; 162; 220) zijn gekoppeld met MOS-adresseermiddelen (304).

43. Reeks volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de isolatiemidde-len (6ö; 105; 162; 220) zijn gekoppeld met adresseermiddelen (252) in de vorm van een amorfe transistor in de vorm van een dunne foelie.

44. Reeks volgens een der conclusies 28 - 43 met het kenmerk, dat het 30 aantal cellen (68; 104; 172; 218) in althans twee op elkaar geplaatste groepen is gestapeld.

45. Reeks volgens een der conclusies 28 - 44 met het kenmerk, dat elk der cellen (68; 104; 172; 218} is gevormd van althans êên element uit ede groep van germanium, telluur en seleen.

46. Reeks volgens een der conclusies 28 - 44 met het kenmerk, dat elk der cellen (68; 104; 172; 218) is gevormd van materiaal, dat tetrahedrische elementen bevat, die bestaan uit althans êên element van de groep van silicium, germanium en koolstof. 8 00 6 76 9 ~ 27 - 2(-7. Reeks volgens een der conclusies 28 - 1(6 met het kenmerk, dat de cellen (68; 10¾; 172; 218) de programmeerbare cellen vormen in een FR0M-orgaan. H8. Reeks volgas een der conclusies 28 - kf met het kenmerk, dat de • 5 cellen (68; 104; 172;. 218) althans bepaalde van de smelt elementen vormen in een programmeerbare,. logische reeks (50; 100; 15^; 210). l(-9· Reeks volgens een der conclusies 28 - k8 met het kenmerk, dat de cellen (68; 1 Oi*-; 172; 218} althans bepaalde van de smelt element en vormen, .lin een poortreeks (50; 100; 15^·; 210) . 10 50· Reeks volgens een der conclusies 28 - l+8 met het kenmerk, dat de cellen (68; 10h-; 172; 218 ) althans bepaalde van de matr^verbindingselementen vormen in een stel geintegreerde ketens· 800 6 76 9