NL8104364A - Programmeerbaar-dood-geheugen-halfgeleiderinrichtingen van het kortgesloten overgangstype. - Google Patents

Description

·*·* -1- 22117/JF/mv t Λ ^· » *

Korte Aanduiding: Programmeerbaar dood geheugen halfgeleiderinrichtingen van het kortgesloten overgangstype.

De uitvinding heeft betrekking op een programmeerbaar-dood-ge-5 heugen-(PROM)-half geleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype van het type met ten minste een· óvergang, die kan worden vernietigd door het over de óvergang opdrukken van een spanning, die groter is dan een doorslag-spanning, van de óvergang teneinde de toestand van de óvergang te veranderen van de hoge naar de lage weerstandstoestand voor het schrijven van een 10 informatie in de halfgeleiderinrichting.

In een PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype wordt een vemietigings- of doorslagfenomeen bij een over-gang op unieke wijze benut voor het verschaffen van een binaire toestand, overeenkomend met een informatie. Een dergelijke PROM-halfgelei-15 derinrichting is bijvoorbeeld geopenbaard in: ” Digest of Technical

Papers” of the 11th Conf. (1979 International) on Solid State Devices, Tokio, blz. 75 en 76, 27-29 augustus, 1979.

De daarin beschreven PROM-halfgeleiderinrichting omvat een mono-kristallijn silicium halfgeleiderlichaam en een NPN-overgangsstructuur, 20 bijvoorbeeld gevormd in de longitudinale richting. Deze PROM-halfgeleiderinrichting is in een betrekkelijke hoge impedantietoestand bij een normale instelling (bijvoorbeeld 5V), dat wil zeggen in een toestand waarin het niet mogelijk is een informatie te schrijven. Voor het schrijven van een informatie in de PROM-halfgeleiderinrichting wordt een hoge 25 spanning (bijvoorbeeld 20V) opgedrukt over de óvergang voor het scheppen van een doorslagfenomeen, teneinde een grote stroom door de óvergang door te laten om de óvergang te verhitten waardoor een elektrodemetaal of een doteerstof in de halfgeleider de óvergang vernietigd of kortsluit teneinde een lage Impedantietoestand te veroorzaken.

30 In de PROM-halfgeleiderinrichting met deze constructie wordt echter de schrijfspanning bepaald door de doorslagspanningen van de afzonderlijke overgangen van de inrichting en de doorslagspanningen variëren afhankelijk van de doteringsconcentratie van de halfgeleiderinrichting of de configuratie van de overgangen. Het is overeenkomstig, wanneer de schrijfspanning 35 is ingesteld op een kritische waarde, noodzakelijk de schrijfspanning te variëren in overeenstemming met de niet-uniformiteit van de doorslag-spanning van de PROM-inrichting. Vanwege deze reden wordt de schrijfspanning gebruikelijk ingesteld op een waarde die wezenlijk groter is dan de door- 8104364 __ b ·· - -2- 22117/JF/mv slagspanning, bepaald door rekening te houden met de niet-unifórmiteit van de karakteristieken.

Natuurlijk is het mogelijk de doorslagspanning klein te maken door het verminderen van de doorslagsterkte van de overgang met het doel 5 de schrijfspanning met deze maatregel te verlagen. De mogelijkheid van onjuist schrijven van de informatie neemt echter toe vanwege de niet-uniformiteit van de karakteristieken van de inrichting met de bekende constructie. Wanneer de schrijfspanning groter wordt gemaakt, zoals hierboven beschreven, wordt het ontwerp van de randschakelingen moeilijker 10 hetgeen het vermongensverbruik gedurende het schrijven vergroot, waardoor het ónmogelijk wordt electrisch vermogen te besparen.

In de hierboven beschreven bekende constructie is het algemeen gebruikelijk een PN-overgang te vormen in het halfgeleiderlichaam. Bij deze constructie echter wordt het electrische vermogen, toegevoerd 15 ten tijde van het schrijven voor het veroorzaken van doorslag in de overgang gebruikt om eveneens het halfgeleiderlichaam zelf te verhitten, zodat teneinde de hitte bij de overgang op te wekken met een hoeveelheid die voldoende is om deze te vernietigen of kort te sluiten, het noodzakelijk is een bovenmatige hoeveelheid vermogen te verbruiken, hetgeen natuurlijk 20 ongewenst is.

Overeenkomstig is een hoofddoel van deze uitvinding te voorzien in een verbeterde PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype, die in staat is de schrijfspanning te verkleinen met betrekking tot de bekende inrichting.

25 Een ander doel van de uitvinding is te voorzien in een halfgelei- derinrichting van het hierboven beschreven type, die eveneens het schrijfvermogen kan verminderen met betrekking tot de bekende inrichting.

De uitvinding voorziet hiertoe in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat deze een met de overgang 30 gekoppelde stuurelektrode omvat, waarbij een spanning met een vooraf bepaalde waarde met betrekking tot een referentiepotentiaal van de-over-gang wordt toegevoerd naar de stuurelektrode voor het vernietigen van de overgang.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van voorkeurs-35‘ uitvoeringsvormen en onder verwijzing naar de tekening, waarin:

Fig. 1 een langsdoorsnedetekening is, die een uitvoeringsvorm van de PROM-halfgeleiderinrichting van het kort gesloten overgangstype, die de uitvinding belichaamt, toont; 8104364 * -1 -3- 22117/JF/mv

Fig. 2 de spanning/stroomkarakteristiekkrommen toont, welke nuttig zi.1n voor het toelichten van de werking van de halfgeleiderinrichting, getoond in fig. 1;

Fig. 3 een langsdoorsnedetekening is, welke een andere uitvoerings-5 vorm van deze uitvinding laat zien;

Fig. 4 een langsdoorsnedetekening is, welke nog een andere uitvoeringsvorm van deze uitvinding toont;

Fig. 5 spanning·/stroomkarakteristiekkrommen laat zien, welke nuttig zijn voor het toelichten van de werking van de uitvoeringsvorm, 10 getoond in fig. 4;

Fig. 6 een langsdoorsnedetekening is, die nog een andere uitvoeringsvorm volgens deze uitvinding toont;

Fig. 7 spanningj/stroomkarakteristiekkrommen toont, welke nuttig zijn voor het toelichten van de werking van de uitvoeringsvorm, te zien 15 in fig. 6;

Fig. 8 een langsdoorsnedetekening is, welke een andere uitvoeringsvorm van deze uitvinding toont; en

Fig. 9 een verbindingschema is van een feitelijke PROM-inrichting door het in een matrix verbinden van de half geleiderinrichtingen van deze 20 uitvinding, getoond in fig. 8.

Een programmeerbaar*· dood-geheugen- (PROM) -halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype, getoond in fig. 1, omvat een halfgeleiderlichaam 20, bijvoorbeeld vervaardigd uit kwartsglas „ een gebied 21 van een P-type monokristallijn siliciumfilm, gevormd op het hoofdop-25 pervlak 20a van het halfgeleiderlichaam 20, een gebied 23 van een N+-type monokristallijne siliciumfilm, aan een zijde grenzend aan het gebied 2\ gevormd voor het vormen van een PN+-overgang daartussen en een gebied 25, omvattende een N+-type monokristallijne siliciumfilm, grenzend aan de tegenoverliggende zijde van het gebied, voor het vormen van een andere 30 PN+-overgang daartussen, waarbij deze gebieden naast elkaar zijn geplaatst in de horizontale richting voor het vormen van N*PN+-overgangsstructuur.

Een elektrogeleidende laag 31, vervaardigd uit molybdeem of een dergelijk metaal is gevormd boven het bovenoppervlak van het gebied 21 via een siliciumoxidefilm 30 met een dikte» die voldoende is voor het opwekken 35 van het veldeffect in het gebied (bijvoorbeeld 100 tot 2000&) om zich boven gedeelten van de gebieden 23 en 25 uit te strekken. Een siliciumoxidefilm 26 is aangebracht om het blootliggende bovenoppervlak van het halfgeleiderlichaam 20, de oxidefilm 30 en de geleidende film 31 te 8104364 __ • * «- .

‘ ι · .

-4- 22117/JF/mv bedekken en een gedeelte van de siliciumoxidefilm 26 is verwijderd voor het verbinden van de geleiderlaag 32 vervaardigd uit aluminium of dergelijke met de geleiderlaag 31 met een ohrascontact. Gedeelten van de siliciumoxidefilm '26 en 30 boven het gebied 23 en 25 worden 5 verwijderd en daarna worden elektrogeleidende ^aSen 27 en 28, bijvoorbeeld vervaardigd uit. aluminium, gevormd op de siliciumoxidelaag 26 voor het vormen van omhse contacten met de gebieden 23 en 25.

Deze halfgeleiderinrichting kan worden vervaardigd door de volgende stappen.

10 Allereerst wordt door bijvoorbeeld een dampfase-groeitechniek een amorfe siliciumfilm aangebracht op het hoofdoppervlak 20a van het kwarts- lichaam. Daarna wordt de amorfe siliciumfilm gefotoëtst om gedeelten, die worden gebruikt voor het vormen van de gebieden 21, 23 en 25 over te laten.

De resterende amorfe siliciumfilm wordt gekristalliseerd door laseruit-15 stooktechniek. Een dergelijke laseruitstooktechniek ' is geopenbaard in bijvoorbeeld "Applied Physics Letters", vol. 35, Mo. 1, 1 juli 1979, blz. 71-74. Een siliciumoxidefilm 30 met een dikte van rond 500 Sngstrom wordt gevormd voor het bedekken van de gebieden 21, 23 en 25 en daarna wordt een elektrogeleidende laag 31, vervaardigd uit molybdeem, gevormd op 20 een positie, die overeenkomt met het gebied 23 en overgangen 22, 24.

Gewenste doteerstoffen worden daarna ingebracht in de respectieve gebieden tot gewenste concentraties met ionenimplantatietechniek. Bijvoorbeeld worden • 15 boorionen geïmplanteerd in het gebied 21 tot een concentratie van 10 18 3 tot 10 atomen per cm r terwijl arseenionen worden geïmplanteerd in de 20 21 3 25 gebieden 23 en 25 tot een concentratie van 10 tot 10 atomen per cm' .

Na het vormen van de siliciumoxidefilm 26 door dampfasegroeitechniek, worden de gewenste gedeelten van de siliciumoxidefilm 26 weggeëtst en daarna wordt eenaluminiumfilm gevormd door een vacuüm verdampings- werkwijze. De aluminiumfilm wordt geëtst onder gebruikmaking van een 30 patroonmasker voor het vormen van de geleidende lagen 27, 28 en 32.

Deze halfgeleiderinrichting wordt gebruikt als een PROM-element, -f.

omvattende een N PN -type halfgeleider. Wanneer een spanning wordt opgedrukt over de elektrogeleidende lagen 27 en 28 zonder het opdrukken van een spanning over de elektrogeleidende laag 32, die werkt als een 35 stuurelektrode, zal de halfgeleiderinrichting een spanning/stroomkarateris-tiek, zoals getoond in fig. 2 manifesteren. Wanneer de toegevoerde spanning Vn kleiner is dan de doorslag-of vernietigingsspanning V_, afhanke-lijk van polariteit van de toegepaste spanning wordt de PM -overgang 22 of 24 8104364 -5- 22117/JF/rav 4 niet-geleidend waardoor dus het vloeien van stroom wordt ge blokkeerd» zodat de halfgeleiderinrichting in een hoge weerstandstoestand is. Wanneer echter de toegevoerde spanning de doorslagspanning Vg overschrijdt, wordt de PN+-overgang 22 of 24 geleidend en begint stroom te 5 geleiden. In het bijzonder vloeit stroom langs kromme a, die eerst een negatieve weerstandskarakteristiek manifesteert en daarna een lage weerstands-karakteristiek, waardoor dus de stroom ogenblikkelijk toeneemt. Wanneer de stroom een vooraf bepaalde tijdsduur is doorgelaten, ontwikkelt de PN+-overgang 22 of 24 hitte, zodat de doteerstof, vervat in het gebied 23 of 10 25 bij een hoge concentratie diffundeertin het gebied 21 om het gebied 25 of 23 te bereiken, teneinde het PN+-gebied 22 of 24 te vernietigen, met het resultaat dat de halfgeleiderinrichting in een lage weerstandstoestand komt, waardoor een spanning/stroomkarakteristiek, zoals getoond door de kromme b wordt gemanifesteerd.

15 Verder, afhankelijk van de afmetingen en de doteringsconcentraties van de respectieve gebieden, worden eutectische legeringen van de metaal bevattende geleidende laag 27 of 28 en metaal bevattende gebieden 23 of 25 en 21 ingebracht in het gebied 23 of 25 en gebied 21 vernietigt daardoor de PN+-overgang 22 of 24. Bij gevolg is, tenzij een spanning groter dan 20 V-, wordt opgedrukt, de weerstand tussen de geleidende lagen 27 en 28 hoog, J3 maar wanneer een spanning, die Vg overschrijdt wordt opgedrukt, wordt de weerstand laag, waardoor dus het schrijven van een informatie mogelijk wordt.

Dit PROM-element heeft de spanning/stroomkarakteristiek, zoals ge-25. toond in fig. 2. Wanneer dus de spanning wordt opgedrukt over de elektro-geleidende laag 27 en 28, zonder het opdrukken van de spanning op de elek-trogeleidende laag, die werkt als stuurelektrode, vloeit stroom, zoals getoond door de kromme a te zien in fig. 2, wanneer de toegevoerde spanning de doorslagspanning Vg overschrijdt, waardoor dus een karakteristiek, 30 die gelijksoortig is aan kromme a, getoond in fig. 2 wordt gemanifesteerd.

Wanneer een spanning Vg, bijvoorbeeld Vg = 9 V, wordt opgedrukt over de geleidende lagen 27 en 28 terwijl de geleidende laag 32 wordt voorzien van een positieve spanning Vc, bijvoorbeeld Vc = 10 V, vloeit stroom, zoals getoond door kromme c, hetgeen betekent dat het schrijven van een in for-35 matie onmogelijk wordt gemaakt met een spanning Vp, bijvoorbeeld Vp = 9 V, die veel kleiner is dan de doorslagspanning Vg. Nadat de PN-overgang is vernietigd of kortgesloten en de informatie is geschreden, komt het PROM-element in een lage weerstandstoestand, vertegenwoordigd door kromme 8104364 -6- 22117/JF/mv b.

Aangezien ..in deze uitvoeringsvorm de monokristallijne halfgelei-dergebieden 21, 23 en 25 zijn gevormd op het lichaam 20 met een kleine hittegeleidbaarheid. en bedekt door een siliciumoxide film 26 met uitzon-5 dering van gedeelten die electrisch zijn verbonden met de geleidende lagen 27 en 28, wordt de hitte, opgewekt bij de PN+-overgang 22 of 24 niet naar buiten overgedragen, waardoor het mogelijk wordt een informatie te schrijven in het PROM-element met een gering electrisch vermogen. Aangezien bovendien de PN+-overgangen 22 en 24 zijn gevormd in de monokristallijne 10 halfgeleider films is het mogelijk hun positie eenvoudig en nauwkeurig te besturen, waardoor de PN-overgan^carakteristiek dus wordt verbeterd.

Dit verzekert niet alleen de hogere weerstandstoestand voor het schrijven maar verbetert eveneens de betrouwbaarheid van het PROM-element.

Verder kan volgens de hierboven genoemde inrichting een informatie 15 worden ingeschreven met een lage spanning naast de voornoemde karakteristiek, die het schrijven van het informatie programma met een laag electrisch vermogen mogelijk maakt.

Ofschoon in de voorgaande uitvoeringsvormen de N+PN+-overgangen zijn gevormd door drie gebieden, kan indien gewenst het gebied 25 worden weg-20 gelaten, om de geleidende laag 28 met een ohms-contact met het gebied 21 te verbinden. In dit geval wordt de PN+-overgang verminderd tot een, maar dient begrepen te worden dat het doel van deze uitvinding kan worden bereikt door het vernietigen van ten minste één PN-overgangy®rder> kan de gecombineerde N+PN+- halfgeleiderstructuur worden vervangen door ge-25 combineerde P+NP+ -halfgeleider structuur.

Fig. 3 toont een gemodificeerde uitvoeringsvorm van deze uitvinding, waarin elementen, identiek aan of overeenkomend met die getoond in fig. 1 door dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. De PROM-halfgeleiderin-richting, getoond in fig. 3, is gevormd door gebruik te maken van een 30 volledige scheiding door poreuse geoxideerd- silicium (FIPOS)- techniek.

Het verschil van de onderhavige uitvoeringsvorm met de halfgeleiderin-richting, getoond in fig. 1, is in de constructie waarbij het N+PN+-half-geleidergebied is omgeven door een isolatielaag 20A. Een dergelijke structuur wordt vervaardigd door een bijvoorbeeld de volgende stappen. Eerst 35 wordt een P-type raonokristallijn siliciumsubstraat 20 met een boorconcen-tratie van 1 x 10 ' cm“3 voorbereid. Het oppervlak van het substraat 20 met de uitzondering van een gedeelte, dat een halfgeleidereilandgebied vormt, wordt bedekt door een niet getoond masker voor bewerking met de 8104364 -7- * 22117/JF/mv > anodische reaktie-techniek voor het vormen van een poreus silicium-gebied, dat het eilandgebied omgeeft. Een dergelijke anodische reaktie-techniek is geopenbaard in de Britse octrooiaanvrage 2.038.548.

Na thermische oxidatie gedurende 70 minuten in de atmosfeer van 5 natte 0^, wordt een poreuze siliciumoxidefilmlaag 20A gevormd, waardoor een monokristallijn siliciumhalfgeleidereiland met een dikte van rond 0,5 fA m en een breedte van m achterblijft in het poreuze silicium- oxidegebied 20A.

Verder wordt een dunne oxidefilm 30 met een dikte van 500 Angstrom 10 gevormd over het eiland en een met arseen gedoteerde polykristallijne laag 31 met een breedte van 3/4m en een dikte van 0,5/H.m wordt gevormd op de oxidefilm 30 als een stuurelectrode. Fosforionen worden geïmplanteerd in het halfgeleideroppervlak onder gebruikmaking van de polykristallijne siliciumlaag 31 als een masker voor het vormen van een N+-halfgeleidergebied + 21 -3 15 Op dit moment is de concentratie van de N -halfgeleider rond 10 cm. .

Na voorbewerking met hitte bij 900°G in de Ng atmosfeer.bijvoorbeeld wordt een isolatiefilm 26, bevattende siliciumoxide of fosforsilicaat-glasfilm met een dikte 0,6y*4 m gevormd op het halfgeleideroppervlak.

Daarna, na uitstoken, wordt een aluminiumelektrode met de doorlopende 20 gatentechniek aangebracht. De werking van de inrichting, die hierdoor wordt verkregen, is gelijksoortig aan die van de inrichting, getoond in fig. 1. In de PROM-halfgeleiderinrichting, die op deze wijze is vervaardigd, is het experimenteel bevestigd, dat wanneer de spanning, opgedrukt op de elektroden 0 V is, de doorslagspanning rond 14 V is en 25 wanneer de spanning groter dan 1 V is, de doorslagspanning vermindert tot de helft van de voornoemde doorslagspanning.

In deze uitvoeringsvorm wordt de kortgesloten-overgangsfunctie gestuurd door de stuurelektrode onder gebruik making van een veldeffect, dat gelijksoortig is aan een MOS-veldeffect transistor, maar het dient 30 begrepen te worden dat een dergelijke functie eveneens kan worden gestuurd door een functie die gelijksoortig is aan die van een bipolaire transistor.

Fig. 4 is een langsdoorsnede tekening die een dergelijke modificatie toont, waarbij elementen identiek of gelijksoortig aan die getoond 35 in fig. 1 door dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. In fig. 4 zijn gedeelten van de siliciumoxidefilm 26 verwijderd om een geleidende laag 33 ohmsicontact te doen hebben met gebieden 21, 23 en 25. De spanning-/ötroomkarakteristiek van dit PROM-element is getoond in fig. 5.

8104364 _ -8- 22117/JF/mv t l .

i . .

Wanneer een spanning wordt opgedrukt over geleidende lagen 27 en 28, terwijl de geleidende laag 33, die werkt als stuurelektrodei wordt voorzien van de spanning, die de PN+-overgang 22 of 24 in de sperinrichting instelt, vloeit een grote stroom, wanneer de spanning een doorslagspanning cv J B1 overschrijdt, zoals getoond door de kromme a in fig. 5. Gedurende een omstandigheid, waarin geen spanning wordt toegeoverd naar de geleidende laag 33, vloeit er een grote stroom, nadat de toegevoerde spanning een doorslagspanning heeft overschreden, zoals getoond door kromme b in fig. 5, terwijl wanneer een spanning, die de PN+-overgang 22 of 24 in m voorwaartse richting instelt, wordt opgedrukt op de geleidende laag 33, een grote stroom vloeit, zoals getoond door de kromme c.iin fig. 5, wanneer de toegevoerde spanning een doorslagspanning Vg^ overschrijdt. De PN-overgang wordt vernietigd of kortgesloten door de hitte, opgewekt door de stroom, waardoor het PROM-element een lage weerstandstoestand gaat ^ manifesteren, zoals getoond door kromme d, waardoor het dus mogelijk wordt een informatie te schrijven. Zoals hierboven beschreven, wordt afhankelijk van de waarde van de opgedrukte spanning de maximale spanning, die noodzakelijk is voor het schrijven van een informatie anders, waarbij de spanningswaarden worden uitgedrukt door een vergelijking V .

Bijgevolg wordt het wanneer de stuurelektrode in voorwaartse inrichting wordt ingesteld, het schrijven van informatie met lagere spanning mogelijk.

Fig. 6 toont nog een andere uitvoeringsvorm met PNPN-overgangen, . waarin elementen identiek aan of gelijksoortig met die getoond in fig. 1 zijn aangeduid door dezelfde verwijzingscijfers. Op het hoofdoppervlak 20a ^ van het substraat 20 zijn in de horizontale richting een P-type gebied 34 van een monokristallijre silieiumfilm gevormd, een N-type gebied 35. van een monokristalli'jne silieiumfilm en N-type gebied 37, vervaardigd uit een monokristallijne silieiumfilm om PNPN-overgangen te vormen. Deze gebieden en de blootliggende gedeelten van het bovenoppervlak van substraat 20 zi.in qfj bedekt door een siliciumoxidefilm 26 en een gedeelte daarvan wordt verwijderd voor het verbinden van de geleidende laag 38 van aluminium of dergelijke met het P-type gebied 36 met een ohmscontact. De andere gedeelten van de siliciumoxidefilm 26 worden eveneens verwijderd voor het verbinden van de geleidende lagen 27 en 28 met het P-type gebied 34 en het N-type gpbied 37 met ohmse contacten.. De van de hierboven beschreven inrichting verkregen spanning/ stroomkarakteristiek is getoond in fig. 7. Wanneer een positieve spanning wordt toegevoerd naar de geleidende laag 27 terwijl de geleidende laag 28 wordt gehandhaaft op de aardpotentiaal, wordt, wanneer 8104364 » * * - -9- 22117/JF/mv de spanning van de geleidende laag 38, die werkt als een stuurelektrode, wordt verminderd tot 0 (dat wil zeggen de aardpotentiaal),de PN-overgang tussen de gebieden 35 en 36 in de sperrichting ingesteld, zodat de stroom niet zal vloeien, tenzij de spanning, die wordt opgedrukt op de 5 geleidende laag 27 wordt vergroot. Daardoor vloeit er een grote stroom nadat de doorslagspanning overschrijdt, zoals getoond door de kromme a in fig. 7» Aangezien echter de positieve spanning wordt opgedrukt op de geleidende laag 38, neemt de doorslagspanning van de PN-overgang tussen gebieden 35 en 36 af, vanwege de injectie van ladingsdragers.

10 Daardoor, zoals getoond door kromme b, vloeit er grote stroom nadat de doorslagspanning Vn_ overschrijdt. Door verhitting van de PN-overgang met de stroom wordt de PN-overgang vernietigd of kortgesloten om in de lage weerstandstoestand te komen, zoals getoond door kromme c in fig. 7. Overeenkomstig vloeit een voldoend grote stroom wanneer een kleine spanning 15 wordt opgedrukt op de geleidende laag 27 teneinde de PN-overgang te vernietigen, om daardoor schrijven van informatie mogelijk te maken. Ofschoon de gecombineerde halfgeleiderstructuur een PNPN-type is, kan de structuur worden vervangen door een NPNP-type structuur.

In elk van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen dient het te 20 worden begrepen dat het type en de concentratie van de doteerstof in respectieve gebieden op geschikte wijze kan worden veranderd. Verder kunnen in plaats van het kristalliseren van een polykristalli jne °f amorfe halfgeleiderfilm door laseruitstooktechniek en andere kristallisatie- technieken, zoals elektronenbundeluitstoken of ionenbundeluitëtoken etc.

25 een monokristalli jne siliciumvorming op een isolerende poreuze silicium-oxidefilm met een FIPOS -techniek worden gebruikt of een monokristallijne halfgeleiderfilm kan worden gevormd op een saffiersubstraat door epitaxiale techniek. Bovendien kunnen de materialen,· die PN-overgangen vormen,poly-kristallijne of amorfe -halfgeleiders zijn in plaats van monokristallijne 30 silicium.

Aluminiumoxide, bariumtitanaat etc. met een lage hittegeleidbaarheid kunnen worden gebruikt als het substraat. Aangezien een substraat als een geheel een lage hittegeleidbaarheid dient te hebben, kan eveneens een substraat voorbereid door het vormen van een dikke siliciumoxidefilm 35 etc. werken als een isolatiefilm op een dergelijk elektrogeleidend substraat als een monokristallijn siliciumsubstraat.

Wanneer het korigesloten-overgangsfenomeen wordt gebruikt, kan een Schottky-overgang in plaats van een PN-overgang worden gebruikt. In dit 8104364 », * . · .

-ίο- 22117/JF/rav geval wordt een van de halfgeleider gebieden die de PN-overgang vormt vervangen door metaal.

Een; PROM-schakelingsinrichting, die gebruik maakt van de halfgeleider* inrichting,die de uitvinding belichaamt, zal nu worden beschreven.

5 Fig. 8 toont een langsdoorsnede van een gedeelte van de PROM-schake- lingsinrichting .en fig. 9 toont het verbindingschema daarvan.

Zoals getoond in fig. 8 wordt een dikke siliciumoxidefilm Al gevormd op een vooraf bepaald- gedeelte van het hoofdoppervlak van een monokristal-lijn siliciumsubstraat 40 en een N+-type gebied 42 van eenmonokristallijne 10 siliciumfilm, een P-type gebied 43 van een monokristallijne siliciumfilm en een N+-type gebied 44 van een monokristallijnesiliciumfilm zijn naast elkaar in de horizontale richting op de siliciumoxidefilm 41 aangebracht voor het vormen van N+PN+-gebieden. Over deze gebieden 42, 43 en 44 is een elektrogeieidende laag 46 gevormd door middel van dunne isolatiefilra 45.

15 Het gebied 42 is gevormd om zich uit te strekken van het linker einde van de siliciumoxidefilm 41 om het hoofdoppervlak van het substraat 40 te bereiken. N+-type gediffundeerde lagen 48 en 49 zijn gevormd op het hoofdoppervlak van het substraat 40 ,dat niet is gevormd met de siliciumoxidefilm 41. Een siliciumoxide film 50 , werkend als een stuurelektrode-20 isolerende film is gevormd voor het bedekken van een gedeelte van het hoofdoppervlak van het substraat 40 en de gediffundeerde lagen 48 en 49 en een geleidende laag 51 (X),werkend als een stuurelektrode is gevormd op de siliciumoxide laag 50 om de tegenover elkaar liggende einden van de gediffundeerde lagen 48 en 49 te overbruggen. De gediffundeerde lagen 25 48 en 49> de siliciumoxide film 50 en de geleidende laag 52 (X), gevormd op het oppervlak van het substraat 40 vormen een MOSFET. Na het bedekken van al deze elementen met een siliciumoxide film 53, wordt een gedeelte daarvan verwijderd, cm een elektrogeieidende laag 55 (Y), vervaardigd uit bijvoorbeeld aluminium, te verbinden met het N^-gebied 44 met een ohms con-30 tact. Gedeelten van de siliciumoxide films 50 en 53 worden verwijderd om de nié: getoond geleidende laag electrisch te verbinden met ohms met de gediffundeerde laag 48. Zoals hierboven beschreven zijn een MOSFET en een PROM-element in serie verbonden voor het vormen van een geheugen-cel.

35 Een aantal van dergelijke geheugencellen zijn verbonden in een matrix, zoals getoond in fig. 9 voor het vormen van een programmeerbaar dood -geheugeninrichting.

Zoals getoond in fig. 9 zijn geheugencellen «11 tot en met 8104364 * -11- 22117/JF/mv , t t verbonden tussen kolom lees- of schrijfbesturingsdraden tot en met X^, rij schrijf- of leesstroomtoevoerleidingen tot en^met Yfl en - geaarde leidingen E op een wijze die bekend is in deze techniek. Elk van de symbolen C1 - Cffl vertegenwoordigen schrijfbesturingsleidingen voor 5 gemeenschappelijke verbinding met de stuurelektroden van de PROM-cellen, aangebracht in elke kolom.

Voor het schrijven van een informatie in de geheugencel zijn spanningen, voldoende voor het aanschakelen van de MOSFET en het verlagen van de doorslagspanning van dePN- overgang van het PROM-element toege-10 voerd naar respectievelijk de besturingsdraad en de schrijfbesturings-draad C en gelijktijdig daarmee wordt een spanning, hoger dan de doorslagspanning van de PN-overgang van het PROM-element toegevoerd. Dan wordt alleen het PROM-element van de geheugencel geleidend, waardoor de PN-overgang ervan wordt vernietigd om een lage weerstandstoestand, te 15 manifesteren. Bij gevolg wordt een informatie opgeslagen in de geheugen-• cel . Om de opgeslagen informatie uit te lezen, worden spanningen opgedrukt op de besturingsdraad X^ en de leesstroomdetectiedraad Y^.

Daarna laat alleen de geheugencel stroom door tussen de draden Y1 en E en de stroom wordt gedetecteerd als bijvoorbeeld informatie n1".

20 Wanneer er geen schrijven wordt uitgevoerd, is het PROM-element van de geheugencel in een hoge weerstandstoestand, zodat geen stroom vloeit, zelfs wanneer spanningen worden opgedrukt op de besturingsdraad en de lees-stroombesturingsdraad ervan, waarbij een dergelijke toestand wordt uitgelezen als bijvoorbeeld M0". Zoals hierboven beschreven is het mo^.ijk 25' elke gewenste geheugencel te kiezen om informatie in te schrijven en uit te lezen.

Zoals hierboven beschreven is het volgens de halfgeleiderinrichting die de uitvinding belichaamt, het mogelijk een informatie in het PROM-element te schrijven met gering elektrisch vermogen en wanneer een stuur-30 elektrode wordt toegevoegd, wordt het mogelijk informatie zelfs bij een lage spanning te schrijven. Overeenkomstig is het wanneer een PROM-schakelingsinrichting wordt vervaardigd met deze halfgeleiderinrichtingen het mogelijk een programma met een lager electrisch vermogen en lagere spanning te schrijven dan bij inrichtingen volgens de stand van de techniek, waardoor 35 het ontwerp van de randschakeling eenvoudig wordt, waardoor de betrouwbaarheid en de dichtheid van de geïntegreerde inrichting wordt verbeterd.

8104364

Claims (17)

1. Programmeerbaar dood geheugen (PROMHialfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype van het type met ten minste een overgang, die 5 kan worden vernietigd door het over de overgang opdrukken van een spanning, die groter is dan een doorslagspanning van de overgang, teneinde de toestand van de overgang te veranderen van de hoge naar de lage weerstands toestand voor het schrijven van een informatie in de halfgeleiderinrichting, met het kenmerk, dat deze een met de overgang gekoppelde stuurelektrode omvat, TO- waarbij een spanning met een vooraf bepaalde waarde met betrekking tot een referentiepotentiaal van de overgang wordt toegevoerd naar de stuur-elekferode voor het vernietigen van de overgang.

2. PROM-geheugeninrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met hèt kenmerk, dat de overgang een PN-overgang omvat.

3. PROM- halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang een schottkey-overgang omvat.

4. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang een FNPN overgangsstructuur 20 omvat.

5. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overganstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang is gevormd op een isolatielaag.

6. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype 25 volgens conclusie 5,met het kenmerk, dat de isolatielaag een poreus siliciumoxidemateriaal omvat, waarbij de overgang is omgeven door het poreuze siliciumoxidemateriaal.

7. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de isolatielaag een siliciumoxide- 30 laag omvat.

8. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de isolatielaag een kwartsglas omvat.

9. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype 35 volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang twee PN-overgangen omvat, waardoor een actief halfgeleidergebied met drie gecombineerde gebieden wordt gevormd, welk gebied is aangebracht op een isolatielaag, op het oppervlak waarvan een isolatiefilm met een dikte, die voldoende is 8104364 -13- 22117/JF/mv voor het opwekken van een veldeffect is omgeven, waarbij de stuurelektrode is aangebracht op de isolatielaag en beide zijgebieden van het actieve halfgeleidergebied met respectieve bronkleramen zijn verbonden.

10. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype 5 volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de stuurelektrode een gedoteerde polykristallijne siliciumlaag omvat.

11. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de stuurelektrode een metaal-film omvat.

12. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de.overgang twee PN-overgangen omvat, waardoor een actief halfgeleidergebied wordt gevormd met drie gecombineerde gebieden, waarbij de stuurelektrode rechtstreeks is verbonden met een stuurgebied binnen de actieve halfgeleidergebieden en 15 beide zijgebieden van het actieve halfgeleidergebied zijn verbonden met respectieve bronklemmen.

13. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 9 of 12, met het kenmerk, dat het actieve halfgeleidergebied een NPN-structuur omvat.

14. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang drie PN-overgangen omvat, waardoor een actief halfgeleidergebied wordt gevormd, waarbij de stuurelektrode is verbonden met een gebied van het geleidende type, dat zich bevindt tussen andere halfgeleidergebieden van het actieve halfge-25 leidergebied, waarbij P-en N-gebieden aan beide zijden van het halfgeleidergebied zijn verbonden met respectieve klemmen.

15. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype . volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het actieve halfgeleidergebied een PNPN-structuur omvat.

16. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang is vervaardigd uit monocrystallijn siliciummateriaal.

17. PROM-halfgeleiderinrichting van het kortgesloten overgangstype volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overgang is vervaardigd uit 35 polykristallijn siliciummateriaal. Eindhoven, september 1981. 8104364