DE2034659B2 - Halbfestwertspeicher aus Feldeffekttransistoren - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft einen Halbfestwertspeicher aus reihen- und spaltenförmig angeordneten integrierten Feldeffekttransistoren, deren Source- und Drainelektrodenpaare auf einem ersten Träger angeordnet sind.

In derartigen Speichern sind Daten permanent oder halbpermanent gespeichert, die ausschließlich für Leseoperationen verwendet werden. Diese Art von Speichern sind unter dem Namen »Read only Memory« (ROM) bekanntgeworden.

Aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin. Vol. 7. No. 11, April 1965. Seite 1107 1108 ist bereits ein FET-Festwertspeicher bekannt, der aus einer p-dotierten Siliziumdioxydschicht besteht, in der die Drain- und Source-Elektroden mosaikförmig angeordnet sind. Auf dieser Platte sind Leiterbahnen und an bestimmten Stellen Gateelektroden angeordnet

Dieser Halbleiterspeicher ist sehr teuer, da jeder Speicher mit einem individuellen Gateelektrodenmuster hergestellt werden muß.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Halbfestwertspeicher aus Feldeffekttransistoren zu schaffen, der einfacher und billiger als die bekannten Halbleiterspeicher hergestellt werden kann und bei dem in einfacher Weise ein Austausch des die Informationen enthaltenden Speicherteils möglich ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zweiten Träger ein zusammenhängendes Gateelektrodenleitungsmuster. abgedeckt durch eine dielektrische Schicht, abgelagert ist und daß das Gateelektrodenleitungsmuster informationsabhängig an bestimmten Stellen unterbrochen ist.

Der erfindungsgemäße Halbfestwertspeicher kann sehr wirtschaftlich hergestellt werden, da unter anderem der das Gateelektrodenleitungsmuster enthaltende Träger zunächst informationsunabhängig auf einfache Art in großen Serien hergestellt werden kann und da das informationsabhängige Entfernen bestimmter Stellen in dem Leitungsmuster auf dem separaten Träger auf einfache Weise z. B. mit einem herkömmlichen Locher oder mit Laserstrahlen durchgeführt werden kann. Der das Gateelektrodenmuster tragende Träger kann auf einfache Weise ausgetauscht werden, so daß schnell und sicher der Informationsinhalt des Speichers verändert werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Speicher sind die zu einem Feldeffekttransistor gehörenden Teile (Source'/Drain- und Gateelektroden) nicht mehr räumlich fest miteinander verbunden. Praktisch wird jeweils durch Auflegen des Gateelektrodenleitungsmusters bestimmt, wo ein kompletter Transistor, das heißt mit Gateelektrode, entsteht und wo kein kompletter Transistor entstehen kann, da das erforderliche, als Gateelektrode wirkende Leitungsstück fehlt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. In diesen zeigt

F i g. 1 in prinzipieller Darstellung eine Draufsicht auf einen aus dünnen Filmen bestehenden Halbfestwertspeichei mit einer Informationskarte und einer Leseeinrichtung,

Fig. 2 eine prinzipielle Draufsicht auf eine Informationskarte,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie II1-III in Fig. 1 und

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen aus MOS-Transistoren bestehenden Halbfestwertspeicher mit einer Informationskarte und einer Leseeinrichtung.

In Fig. 1 ist ein Halbfestwertspeicher aus dünnen

Filmen dargestellt. Auf einer Glasplatte 1 sind z. B. durch ein Ablagerungsverfahren im Vakuum Elektrodenpaare in Matrixfonn aufgebracht. Jedes Elektrodenpaar ste'lt eine Sourceelektrode 2 und eine Drainelektrode 4 dar. Die Elektroden bestehen aus einem geeigneten leitfähigen Material, z. B. aus Gold Die Sourceelektrode 2 und die Drainelektrode 4 eines jeden Paares sind in einem Abstand von 10 μπι voneinander beabstandet angeordnet. Der seitliche Abstand zwischen den Elektrodenpaaren beträgt etwa 6.3 mm. (Der Übersicht halber wurden die relativen Dimensionen in F i g. 1 und 3 sehr übertrieben da' gestellt.) An Stelle der Glasplatte 1 kann auch ein Keramik-. Porzellan- oder ein anderer geeigneter Trager verwendet werden

<\uf die in Matrixform angeordneten Sourceelektroden 2 und Drainelektroden 4 und auf die Glasplatte 1 wird durch ein Vakuumablagerungs\ erfahren cm matrixför.Tiiges Musler aus dünnen Halbleiterschichten 6 abgelagert. Die matrixförmigen HaIbleiterschichten 6 bestehen aus Cadmiumsulphid und weisen eine Stärke von 1 (im auf. Dadurch entsteht eine Matrix aus Halbleiterelementen, die Source- und Drainelektroden aufweisen.

Eine Informationskarte ist in Fig. 2 dargestellt Auf einem nichtleitenden 1 rägersubstrat 40, das eine Dicke von 0,63 mm aufweisen kann, und das aus einem Mylarstreifen bestehen kann, ist eine Anordnung aus Gateelektroden 42 aufgebracht. Obgleich die Gateelektroden 42 in den Zeichnungen im Verhältnis zu den zwischen den Elektroden 2 und 4 befindlichen Stücken klein dargestellt sind, ist es selbstverständlich, daß diese auch so groß ausgebildet werden können, daß sie das zwischen den genannten Elektrodenpaaren befindliche Stück vollständig bedecken. Die Gateelektroden 42 bestehen aus 15 (im dicken Kupferstreifen, die einen Abstand von 6,3 mm voneinander aufweisen. Die Gateelektroden 42 werden in selektivierbarer Form hergestellt, indem das als Träger dienende Substrat 40 aus mit einer Kupferschicht überzogenem Mylarstreifen durch ein chemisches Ätzverfahren behandelt wird. Eine 0,0063 mm dicke dielektrische Schicht 43 wird auf der unbedeckten Seite der Gateelektroden abgelagert. Durch diesen dielektrischen Überzug, der als Isolationsschicht wirkt, wird ein Feldeffekttransistor (MOS-Transistor) gebildet, wenn eine der Gateelektroden 42 in Berührung mit der Halbleiterschicht 6 kommt. Die auf dem nicht leitenden Sub-

j- itrat 40 angeordneten Gateelektroden 42 können an dieser Stelle ist, wie durch einen Kreis angedeutet,

j durch Einstanzen von Lochern kodiert werden. Dies keine Gateelektrode vorhanden. Das Nichtauftreten

kann mit Hilfe eines Kartenstanzers vorgenommen eines Stroms kann zur Darstellung eines O-Bits ver-

{ werden. Eine weitere Möglichkeit, eine Information wendet werden.

j in kodierter Form in der Informationskarte45 zu 5 In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie HI-IiI

jpeichern, ist durch die Anwendung selektiver in F i g. 1 dargestellt. Auf die aus einer Glasplatte 1

! chemischer Ätzverfahren gegeben. Es können auch Destehende nicht leitende Trägerplatte sind an den

Cateelektroden gebildet werden, in denen Stoffe ver- Positionen A und E zwei Halbleiterelemente ange-

wendet werden, die durch selektive optische Bestrah- ordnet, die jeweils eine Sourceelektrode 2 und eine

lung verdampfen. Durch die vorgenannten Verfahren io Drainelektrode 4 aufweisen. Zwischen beiden Elek-

können Informationen in die Informationskarte ein- troden befindet sich jeweils ein aus Halbleitermaterial

j geschrieben werden, die beliebig ofi für Auslese- bestehender Bereich 6. Eine dielektrische Schicht 43

Operationen zur Verfugung stehen. ist auf den Bereichen 6 der Elementepositionen A

j Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind jeweils die und E angeordnet. In der Positional befindet sich

Sourceelektroden 2 einer jeden Zeile durch einen 15 über dem Halbleitermaterialbereich 6 eine auf dieses

Kupferleiter 13 miteinander verbunden. Die Drain- einwirkende Gateelektrode 42. In der Position E ist

elektroden 4 einer jeden Spalte sind jeweils durch jedoch keine Gateelektrode vorhanden, wie auch aus

einen Kupferleiter 15 miteinander verbunden. Jeder Fig. 2 bei £" durch einen Kreis dargestellt ist. An

j der Kupferleiter 15 ist mit einem der Drainelektro- dieser Stelle befindet sich somit kein vollständiger

denschalter 20 bis 24 verbunden. Jeder der Kupfer- 20 Feldeffekttransistor.

leiter 13 ist mit einem der Sourceelektrodenschalter Die Gateelektrodenanordnung 42 ist in der form-16 bis 19 verbunden. Diesen Schaltern ist jeweils beständigen Trägerschicht 40 eingelagert,
eines der Amperemeter 25 bis 28 zugeordnet, durch In F i g. 4 ist ein Halbfestwertspeicher dargestellt. das der Source-Drain-Elektrodenstrom eines als der aus MOS-Elementen aufgebaut ist. In eine Seite kompletter Feldeffekttransistor wirkenden Speicher- 25 eines η-dotierten Siliziumsubstrats 58 sind in Matrixplatzes gemessen wird. Durch eine Spannungsquelle form p-dotierte Bereiche 60 und 62 eindiffundiert. 30. die z. B. aus einer Batterie besteht, wird an die Die Bereiche 60 und 62 können beispielsweise durch Drainelektrodenschalter 20 bis 24 über eine Leitung Eindiffundiei<-n von Bor in das n-doticrte Silizium-34 und über die entsprechenden Amperemeter 25 bis substrat 58 erzeigt werden. Aus beispielsweise In-28 an die Sourceelektrodenschalter 16 bis 19 eine 30 dium weiden in Matrixform Sourceelektroden 72 und geeignete Versorgungsspannung angelegt. Drainelektroden 74 beispielsweise durch Aufdampf-Eine Spannungsquelle 50, die ebenfalls aus einer verfahren oder chemische Ätzverfahren erzeugt. Die Batterie bestehen kann, ist mit den Gateelektroden Elektroden 72 und 74 sind den Bereichen 60 und 62 42 über einen Leiter46 \erbunder: Die i> ! 1 g. 2 zugeordnet und werden auf bzw. in diesen gebildet, dargestellte Informationskarte wird m,; ihrer dielek- 35 Die Sourceelektroden 72 und Drainelektroden 74 trischen Schicht 43 auf die matrixartig angeordneten Neuen in einem Kanal und sind von dem Substrat 58 Halbleiterdunnschichtbcrciehe 6 gelegt, wie aus isoliert. Die p-dotierten Bereiche 60 sind von den Fig 1 ersichtlich. Die Gateelektrodenanordnung 42 p-dotierten Bereichen 62 beabstandet. Der Abstand wird somit in Wirkbeziehung mit dem Halbleiter- beträgt etwa lOitm. Die Abstände von den Mittelmaterial der Bereiche 6 gebracht. Die kodierten FeI- 40 punkten benachbarter Sourceelektroden 72 beträgt der der Gateelektrode 42 liegen etwa 0,0063 mm über jeweils 6.3 mm. Der Übersicht halber wurden die den Bereichen 6. Sie kommen über bestimmte der Dimensionen in Fig. 4 stark vergrößert dargestellt. Halbleiterbereiche 6 zu liegen. Die Spannungsquelle Die in einer Zeile angeordneten Sourceelektrode π 50 liefert über den Leiter 46 eine positive Spannung 72 sind jeweils durch einen Kupferleiter 80 miteinvon 10 V in bezug auf die Sourceel ktroden 2, die 45 ander verbunden. Dieser ist in einem Kanal angean die kodierten Gateelektroden 42 angelegt wird. ordnet und von dem Substrat 58 isoliert. Die in einer Der Sourceelektrodenschalter 16 und der Drain- Spalte angeordneten Drainelektroden 74 sind jeweils clektrodenschalter 20 werden gleichzeitig geschlos- durch einen Kupferleiter 82 miteinander verbunden, sen. Dadurch wird eine Spannung von der Batterie der in der gleichen Weise wie die Leiter 80 aufgebaut 30 an die Sourceelektrode 2 und an die Drain- 50 ist. Die Kupferleiter 80 sind auch jeweils von den elektrode 4 des in Position A befindlichen Elektro- Kupierleitern 82 isoliert. Über die entsprechenden denpaares angelegt. Diese Spannung hat etwa eine Kupferleiter 80 sind den einzelnen Zeilen Source-Größe von 5 V. Da bedingt durch die Kodierung der elektrodenschalter 86 bis 89 zugeordnet. In der Gateelektroden 42 der Position A ein kompletter gleichen Weise sind über die entsprechenden Kupfer-Feldeffekttransistor gebildet wird, fließt über dieses 55 leiter 82 den einzelnen Spalten Drainelektroden-Elektrodenpaar ein Strom, der durch das Ampere- schalter 90 bis 94 zugeordnet. Mit jedem der Sourcemeter 25 gemessen wird. Das Amperemeter 25 stellt elektrodenschalter 86 bis 89 ist eins der Amperesomit fest, ob in der Position A ein kompletter Feld- meter 95 bis 98 in Serie geschaltet, wodurch beim effekttransistor vorhanden ist oder nicht. Das Vor- Ansteuern eines der Elemente festgestellt werden handensein eines kompletten Feldeffekttransistors 60 kann, ob das gerade angesteuerte Element einen vollan dieser Stelle kann für Darstellung eines L-Bits ständigen MOS-Feldeffekttransistor darstellt. Eine verwendet werden. Spannungsquelle 100 ist mit den Drainelektroden-Wenn der Sourceelektrodenschalter 17 und der schaltern 90 bis 94 und mit den Amperemetern 95 bis Drainelektrodenschalter 20 gleichzeitig geschlossen 98 verbunden.

werden, kann zwischen dem Elektrodenpaar in der 65 Die bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2

Position B kein Strom fließen, da, wie aus F i g. 2 beschriebene Informationskarte 45 wird auf den

bei B' ersichtlich, an dieser Position kein vollständi- aus MOS-Elementen bestehenden Halbfestwertspei-

ger Feldeffekttransistor gebildet werden kann, denn eher gelegt. Die dielektrische Schicht 43 wird unmit-

telbar gegen die matrixförmig angeordneten p-n-p- Der durch das Amperemeter 95 angezeigte Strom-Halbleiterbereiche gelegt. Sie überdeckt auch die pegel kann einer binären Information L zugeordnet Unterbrechungen der zwischen den Sourceelektro- werden.

den 72 und den Drainelektroden 74 befindlichen Wenn der Sourceelektrodenschalter 87 und der Bereiche. Die kodierte Gateelektrodenanordnung 5 Drainelektrodenschalter 90 gleichzeitig geschlossen wird durch die aus p-n-p-Halbleiterbereichen be- werden, wird geprüft, ob an der Position B ein vollstehende Matrix abgefragt. Die kodierte Gateelektro- ständiger Feldeffekttransistor vorhanden ist. Da dies denanordnung liegt etwa 0,0063 mm über der nicht der Fall ist, wird das Amperemeter 96 keinen Matrix aus p-n-p-Halbleiterbereichen. Von einer Strom anzeigen, wodurch eine binäre Information O Spannungsquelle 104 wird über einen Leiter 46 io dargestellt werden kann.

(F i g. 4) eine Spannung von 20 V an die Gateelek- Der vorangehend beschriebene Speicher weist 2(

irode 42 angelegt. Diese Spannung ist positiv in bezug binäre Speicherstellen auf. Selbstverständlich könner

auf die Sourceelektrode 72. nach dem vorangehend beschriebenen Prinzip aucr

Wenn der Sourceelektrodenschalter 86 und der Speicher mit mehr oder weniger Speicherstellen her

Draip.elektrodenschalter 90 gleichzeitig geschlossen 15 gestellt werden. Verschiedene Halbfestwertspeichei

werden, wird an das in Position A (Fig. 4) befind- können gemäß der Erfindung aufgebaut werden unc

liehe Elektrodenpaar eine Spannung von 5 V ange- eine Informationsbibliothek bilden. Die in den Infor

legt. Dadurch wird ein Stromkreis über die beiden mationskarten gespeicherte Information, die durcl

genannten Schalter, die in Position A angeordnete eine kodierte Gateelektrodenanordnung dargestell

Drainelektrode 74 und Sourceelektrode 72 und das ao wird, kann gelesen werden, indem die Karten übe

Amperemeter 95 geschlossen, da in der Position A eine Leseeinrichtung gemäß F i g. I oder 4 beweg

ein kompletter Feldeffekttransistor gebildet wird. werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Halbfestwertspeicher aus reiben- und spaltenförmig angeordneten integrierten Feldeffekttransistoren, deren Source- und Drainelektrodenpaare auf einem ersten Träger angeordnet sind, dadurchgekennzeichnet, daß auf einem zweiten Träger (40) ein zusammenhängendes Gateelektrodenleitungsmuster (42), abgedeckt durch eine dielektrische Schicht (43), abgelagert ist, und daß das Gateelektrodenleitungsmuster (42) informationsabhängig an bestimmten Stellen (B', F') unterbrochen ist.