БИСТАБИЛЬНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1995 года по МПК H01L45/00 

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и вычислительной технике и используется при построении запоминающих устройств, переключателей.

Известны бистабильные переключатели с памятью, сохраняющейся при выключении напряжения питания, например, на основе полупроводниковых халькогенидных стекол.

Однако процесс запоминания в таких переключателях связан с фазовыми переходами в стеклообразном полупроводнике.

Известен также бистабильный переключатель с памятью, сохраняющейся при выключенных источниках питания, включающий пластину полупроводника, компенсированного примесями, дающими глубокие уровни, например кремния, компенсированного золотом, на поверхности которого расположено два металлических электрода, один из которых является барьерным контактом, и другой омическим. Под омическим контактом в пластине полупроводника сформирован сильнолегированный (концентрация атомов примеси более 1˙10¹⁹ ат/см³ n⁺ или р⁺-слой.

Недостатками этого бистабильного переключателя являются небольшое число переключений (порядка сотен раз) и большие энергии переключения (ток переключения 200 мА, напряжение переключения 10-15 В).

Цель изобретения увеличение числа переключений и снижение энергетических параметров переключения.

Это достигается тем, что в предлагаемом бистабильном переключателе сильнолегированная область выступает за размеры омического электрода в направлении к барьерному электроду не менее чем на 1,5 толщины слоя металла барьерного электрода.

На чертеже показан бистабильный переключатель с выступающим за пределы омического электрода n⁺-слоем.

Бистабильный переключатель выполняют следующим образом. В полированную пластину 1 кремния марки КДБ-1 проводят диффузию золота, после чего методами фотолитографии и диффузии (ионного легирования) формируют сильнолегированные фосфором (N 10²⁰ ат/см³) области 2. Затем напыляют алюминий толщиной 0,9-1,2 мкм, проводят окисление, фотолитографию и получают барьерный и омический электроды 3 и 4 соответственно.

Таким образом, при подаче напряжения, например при переводе переключателя из низкопроводящего состояния в высокопроводящее, выплескивающийся из барьерного электрода металлический "язычок" не достигает омического электрода, останавливаясь на границе n⁺-области.

При такой конструкции бистабильного переключателя увеличивается число переключений в 10-100 раз и снижается энергия переключения на 30-50% по сравнению с известным, в частности, за счет того, что не происходит переноса металла омического электрода к барьерному в процессе перехода из высокопроводящего состояния в низкопроводящее.

Предлагаемая конструкция бистабильного переключателя позволяет реализовать на одном кристалле матрицу памяти с электроникой обрамления на основе ТТЛ интегральных схем, создать, например, репрограммируемую память.

БИСТАБИЛЬНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ с памятью, сохраняющейся при отключенных источниках питания, включающий пластину полупроводника, компенсированного примесями, дающими глубокие уровни, например кремния, компенсированного золотом, на поверхности которого расположено два металлических электрода, один из которых является барьерным контактом, а другой омическим контактом, причем под омическим контактом в пластине полупроводника сформирован сильнолегированный n⁺ или p⁺ слой, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа переключений и снижения энергетических параметров переключения, сильнолегированная область выступает за размеры омического электрода в направлении к барьерному электроду не менее чем на 1,5 толщины слоя металла барьерного электрода.