ПАТЕНТНО :>&: Советский патент 1973 года по МПК G11C11/34 

1

Изобретение касается полупроводниковой импульсной техники и может быть применено в сверхбыстродействующих устройствах памяти цифровых вычислительных машин.

Известные запоминающие элементы, выполненные на двух последовательно соединенных диодах Ганна, не могут быть использованы как ячейки памяти, так как в них невозможны выборочная запись и выборочное считывание информации.

Предлагаемая ячейка памяти отличается тем, что запоминающий конденсатор, подключенный к средней точке, заменен диодом Шоттки, катод которого подключен к общей точке соединения диодов ячейки, а анод - к разрядной илине, причем один из диодов Ганна имеет больщую площадь поперечного сечения.

На фиг. 1 дана схема ячейки памяти из диодов Ганна; на фиг. 2 - диаграмма ее состояний; на фиг. 3 - временная диаграмма ее работы; на фиг. 4 показаны констру и;ин диодов Ганна с уменьшенным значением порогового тока; на фиг. 5 - планарная конструкция ячейки памяти с двумя диодами Ганна.

Предлагаемая ячейка памяти (см. фи. 1) состоит из двух последовательно соединенных диодов Ганна / и 2 и диода Шоттки 3, подключенного катодом к точке соединения диодов Ганна. Свободные электроды диодов

Ганна подключены к словарным шинам 4 и 5,

а анод диода Шоттки - к разрядной шине 6.

В статическом состоянии словарная шина

5 заземлена, а шины 4 ц 5 имеют положительные нотенциалы. Напряжение На шинах 4, 5 и 6 обозначено индексами U, Us, Us (см, фиг. 2). Ячейка имеет два устойчивых состояния «О и «1, соответствующих наличию домена в диодах Ганна 2 и L

Состояния «О и «1 изображаются точками пересечения линий 7 и 8 вольт-амперных характеристик (ВАХ) диодов Гапна 1 и 2 (см. фиг. 2). Повышеиное напряжение на

диоде Ганна, содержащем домен, фиксируется барьерной емкостью диода Шоттки, поэтому при исчезновении домена на аноде диода Ганна новый домен образуется в том же диоде. В любом из двух состояний ячейки ток

через диод Шоттки равен нулю.

Ток насыщения диода Ганна 2 должен быть больше тока насыщения диода 1, но меньше порогового тока диода / (см. фиг. 2). Это может быть достигнуто соответственным увеличением площади поперечного сечения диода 2. Пороговый ток диода 2 должен быть меньше порогового тока диода 1, если уменьшить площадь поперечного сечения диода 2 в прикатодной области или придать катодному

электроду заостренную форму (см. фиг. 4).

Полный цикл обращения к ячейке состоит :13 трех этапов: стирание, запись и считывание информации (см. фиг. 3).

Стирание информации осуществляется импульсом отрицательной полярности, поступающим по словарной шине 4. Положение нагрузочной линии в момент действия импульса стирания показано пунктирной линией 9 (см. фиг. 2). Схема переходит в состояние, соответствующее точке пересечения нагрузочной линии 9 и ВАХ 7 диода Ганна /. После окончания импульса стирания схема устанавливается в состояние «О независимо от информации, хранящейся в ней до поступления импульса стирания.

Для выборочной записи по словарной шине 5 подается импульс отрицательной полярности, величина которого недостаточна для возбуждения в диоде Ганна домена сильного поля. Положение ВАХ диода Ганна при подаче импульса выборки показано пунктирной линией 10 (см. фиг. 2). При этом диод Шоттки открывается и ток в диоде Ганна увеличивается, приближаясь к пороговому значению. При записи «О сигнал на разрядной шине отсутствует и по окончании импульса выборки ячейка возвращается в состояние «О. При записи «1 по разрядной шине поступает сигнал положительной полярности, совпадающий по времени с сигналом выборки (см. фиг. 3). Этот сигнал возбуждает в диоде Ганна домен сильного поля, переводя ячейку в состояние «1, которое сохраняется . после окончания сигнала выборки. В невыбранных ячейках амплитуда входного сигнала недостаточна для возбуждения домена, поэтому хранящаяся в них информация не изменяется.

Считывание информации осуществляется импульсом в щине 5, аналогичным импульсу выборки. Если ячейка находилась в состоянии «О, то при подаче импульса считывания диод Шоттки открывается, в разрядной щине формируется сигнал отрицательной полярности (см. фиг. 3). Если ячейка находилась в состоянии «1, диод Шоттки остается закрытым. Кроме того, при наличии домена дифференциальное сопротивление диода Ганна очень велико, что также препятствует прохождению сигнала считывания в разрядную шину.

Таким образом, замена запоминающего конденсатора диодом Шоттки и придание.катодному контакту диода Ганна 2 специальной формы позволяют вести выборочную запись и

неразрушающее считывание информации, хранящейся в ячейке.

Описанная ячейка памяти может быть изготовлена в виде интегральной схемы методами планарной технологии на ociiOBe эпитаксиальной пленки арсенида галлия, выращенной на изолирующей подложке. Пужная форма приборам придается селективным травлением эпитаксиальной пленки или эпитаксией арсенида галлия в специально вытравленные углубления в подложке.

Диоды Шоттки могут быть сформированы напылением металла, например золота, на эпитаксиальную пленку арсенида галлия.

Если концентрация электронов в эпитаксиальном слое не превышает передний фронт домена в диоде Ганна практически полностью обеднен электронами. При этом удельная емкость домена совпадает с удельной

емкостью диода Шоттки. Для обеспечения емкости диода Шоттки, равной, например, удвоенной емкости домена, достаточно сделать площадь диода Шоттки вдвое больше площади поперечного сечения диода Ганна.

Активные области диодов 1 и 2 изготовляются эпитаксиальным наращиванием п-арсенида галлия в специально вытравленных углублениях в изолирующей подложке // (см. фиг. 4). Анодные и катодные контакты

12 формируются наращиванием эпитаксиального п+-арсенида галлия. Словарные шины 4 н 5 напыляются на ге+-области и после вплавления образуют с ними омический контакт. Диод Шоттки 13 формируется вместе

с разрядной шиной 6 напылением металла непосредственно на арсенид галлия (см. фиг. 5).

Предмет изобретения

1. Ячейка памяти, содержащая два последовательно соединенных диода Ганна, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в схему введен диод Шоттки, катод которого подключен к

общей точке соединения диодов ячейки, а анод-к разрядной шине, причем один из диодов Ганна имеет большую площадь поперечного сечения. 2. Ячейка памяти по п. 1, отличающаяся

тем, что диод Шоттки изготовлен в виде металлической пленки, осажденной на тот же полупроводниковый материал, из которого изготовлены активные области диодов Ганна.

77

11