Оптоэлектронная запоминающая структура Советский патент 1986 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к опто3neKTpoHiftn-i запоминающим устройствам. Известна оптоэлектронная запоминающая структура на основе МОП-транзистороз. Ячейки памяти представляют собой стандартные ячейки памяти полу :;Г;Озо,п;1-1Т:ковых запоминающих устройств с произвольной выборкой. Запись оптической информации произзo,тcя при помощи фото,п 1одов или фототранзксторов. Недостатком таких структур является возможность только электрического считывания информации и сложиос 1ь к.а:кдой ячейки памяти, содержа дей 8-10 элементов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является оптоэлектронная структура, ячейки которой представляют собой гИ-ЮП-элеменхъ (металл - нитрид крем ния - окисел кремт-шя - полупроводник) , расположенные под обшдм для всех ячеек пропускающим свет электродом. Структура содержит подложку одного типа проводимости, на которой сформированы приповерхностные облас ти полупроводника другого типа пров димости. Каждая ячейка памяти состо ит из поляризующегося диэлектрика (нитрид,кремния). Чтобы избежать перетекания заряда из одной ячейки другую, ячейки разделены утолщегшями диэлектрика, в которых формируется объемный заряд, обеспечивающий обеднеш-ге носителями тока участков полуггроводника в промежутках между ячейкам, Хранение информации производатся б:гагодяра эффекту накоплеь:ия заряда 3 поляризующемся диэлектрике при воздействии на него сильного электрического поля. Запись о.птическнх сигналов произлВодится при подаче на верхний управляющий электрод потендаапа, обедняющего полупроводник а ячейках памяти, и освещением ячеек в которых необходимо записать информацию. Аналогично производится считы вание информации, Недостатком про.тотипа является необходимость использования управляю 11(ях напряжений, близких к напряжению пробоя диэлектрика, что сокращает срок службы структуры. Целью изобретения является повыш iHe надежности структуры. 292 Поставленная цель достигается тем что в онтоэлектронную запоминающую cfpyKTypy, содержащ ю полупроводниковую подложку одного тина проводимости, на одной поверхности которой размещены приповерхностные области полупроводника другого типа проводимости, между которыми на поверхности подложки расположены слои диэлектрика со встроенньпч зарядом, на приповерхностных областях полупроводника другого типа проводимости размещен слой диэлектрика, общий прозрачный электрод, введены резистивный слой и прозрачные электроды, каждый из которых размеп ен на слое диэлектрика смежных приповерхностных областей полупроводника другого типа проводимости, резистивп;ый слой размещен между прозрачными электродами и прозрачным электродом, а слой диэлектрика выполнен туннельно-тонким. На чертеже показана предложенная оптоэлектронная запоминающая структура. Она содержит полупроводниковую подложку одного типа проводимости 1, полупроводниковые области другого типа проводимости 2, диэлектрик с встроенным зарядом 3, туннельно-тонкий диэлектрик 4, общий прозрачный электрод 5, резистивный слой 6, прозрачные электроды 7, размещенные на диэлектрике смежных ячеек. В качестве полупроводника можно использовать кремний, в качестве туннельно-тонкого диэлектрика и резистивного слоя - туннельно-тонкие слои двуокиси кремния, нитрида кремния, оксиыитрида кремния, а также спои высокоомного аморфного или поликристаллического полупроводника (, германия). В качестве диэлектрика с встроенным зарядом можно использовать двуокись кремния, 1штрид кремния. Пропускающие свет электроды можно изготавливать из металла (золото, никель), легированного полупроводника (например, поликристаллического кремния) или окисла полупроводника (например, двуокись олова). Таким образом, ячейка памяти содержит два элемента с общей нагрузкой, образованной резистивным слоем. Каждый из элементов обладает S-обpaз юй вольт-амперной характеристикой. Включе1ше двух таких элементов

в цепь с общей нагрузкой образует так называемую запрещающую связь, т.е. в высокоомном состоянии может находиться только один из двух элементов (какой именно, задается освещением). Освещая один их элементов ячейки памяти, можно перевести его в ннзкоомное состояние. При этом другой элемент однозначно окажется в высокоомном состоянии. Назовем такое состояние ячейки памяти 1-0. Таким образом, образуется код, который называется парафазным. Освещая затем элемент, который находится в высокоомном состоянии, можно перевести ячейку в состояние 0-1. Состояния 1-0 и 0-1 можно различить по фотоотклику ячейки, поскольку фотоотклик элементов в низкоомном и высокоомном состояниях разный. Так осуществляется считывание. Использование парафазного кода повышает надежность работы структуры. Управляющие напряжения составляют 5-15 В, что такж повышает надежность работы структуры.

Поскольку для хранения -информации достаточно одного бистабильного элемента, второй элемент можно .заменить фотоприемником (фотодиодом, фототранзистором) , который при освещении шунтирует бистабильный элемент, приводя к его переключению в высокоомное соотношение. Обратное переключение осуществляется освещением бистабильного элемента.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, предлагаемая структура работает при более низком управляющем напряжении (до 5В) и не подвержена деградационным явлениям, свойственным структурам с захватом заряда, что повьппает надежность структуры. Быстродействие предлагаемой структуры составляет 0,1-1,0 МКС (для базового объекта 1-30 мкс). Использование предлагаемой структуры перспективно в оптоэлектронных запоминающих устройствах емкостью 10 бит.

ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАПОМИНАЮЩАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковую подложку одного типа-проводимости, на одной поверхности которой размещены приповерхностные области полупроводника другого типа проводимости, между которыми на по.верхности подложки расположены слои диэлектрика со встроенным зарядом, на приповерхностных областях полупроводника другого типа проводимости размещен слой диэлектрика, общий прозрачный электрод, отличающаяся тем, что, с целью повьшення надежности структуры, в нее введены резистивный слой и прозрачные электроды, каждый из которых размещен на слое диэлектрика смежных приповерхностных областей полупроводника другого типа проводимости, резне- тивный слой размещен между прозрач(Л ными электродами и общим прозрачным электродом, а слой диэлектрика выполнен туннельно-тонким. упр f