Полупроводниковое запоминающее устройство Советский патент 1984 года по МПК H01L29/12 

1

00

со Изобретение относится к вычисли тельной технике, преимущественно к элементам репрограммируемых полупроводниковых матриц памяти, преднаэнач нных для использования в непрограммируемых постоянных запоминающих устройствах электронных цифр вых вычислительных машин. Известен элемент репрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ЭРПЗУ) на основе гетеро переходаptnTe-yiGoNtlJ / обладающий явл нием переключения и памяти при отключении источника питания. Оенако свойства входящих в его состав полупроводниковых материалов и конструкция такого ЭРПЗУ не позво ляет совместить его изготовление с современной технологией кремниевых интегральных схем. Указанные недостатки устранены в полупроводниковом запоминающем устройстве,.содержащем гетеропереход, состоящий из вырожденного полупроводника и невырожденной полу проводниковой пленки, которая сОдер жит ловушки в запрещенной зоне и контактный элемент 2J. Переключение и память в таком устройстве дости гаются наличием в пленке двуокиси олова дефектов,создающих глубокие уровни в запрещенной зоне. В таком ЭРПЗУ время сохранения включенного состояния при отключении питания не превышает нескольких десятков минут. Однако в ряде случаев требуется более долговременная память при отключении питания, которая не може быть достигнута в этом ЭРПЗУ что является его недостатком. Целью изобретения является- увели чение времени хранения включенного состояния. Цель достигается тем, что в запо минающем устройстве, содержащем гетеропереход, состоящий из вырожденного полупроводника и невырожден ной полупроводниковой пленки, котор содержит ловушки в запрещенной зоне, и контактного элемента, конта ный элемент образует с пленкой невырожденного полупроводника потенци альный барьер. Энергетическая диаграмма полупро водниковой структуры вырожденный полупроводник р -типа-невырожденный полупроводник и -типа, бладающий ловушк ами в запрещенной зоне,-метал представлена на чертеже в исходном состоянии без смещения. Металлическ контакт является инжектирующим. Бе -дно зоны проводимости; EV -потолок валентной зоны; Е -сере дина запрещенной зоны; р -уровень ферми; Et -уровень ловушки для электронов; Е уровень ловушек для дырок.,При.приложении малых положительных смещений к верхнему металли ческому электроду относительно подложки, сквозной ток через всю полупроводниковую структуру будет определяться только током неосновных носителей из подложки, а так как этот ток мал, то и сквозной ток будет тоже мал по величине. При приложении малых отрицательных смещений к верхнему металлическому электроду относительно подложки сквозной ток будет определяться током неосновных носителей из металлического электрода. Так как этот ток также мал по величине, то и сквозной ток через структуру будет иметь малую величину. Таким образом, высокое сопротивление в выключенном состоянии объясняется очень слабыми токами неосновных носителей как при положительном, так и при отрицательном смещении. При увеличении положительного смещения относительно подложки возникает момент, когда становится возможным туннелирование через треугольный барьер из валентной зоны вырожденного полупроводника в зону проводимости невырожденного полупроводника, что вызывает увеличение сквозного тока через структуру. Так как на границе с металлом имеется барьер, то не все электроны будут давать вклад в сквозной ток: часть электронов задержится у барьера с. металлом и создает дополнительный отрицательный заряд в приконтактной области, которая снизит барьер с металлом. При дальнейнем увеличении положительного смещения становится возможным туннелирование электронов из валентной зоны невырожденного полупроводника в зону проводимости металла. При этом в валентной зоне невырожденного полупроводника появляются дырки, которые движутся к вырожденному полупроводнику, В запрещенной зоне невырожденного полупроводника имеются ловушки, способные захватывать электроны и дырки Е . . в исходном состоянии все ловушки заполнены и имеют заряд равный нулю. Теперь появившаяся в валентной зоне невырожденного полупроводника дырка захватываетс я ловушкой для дырки в области, прилежащей к вырожденному проводнику с последующей рекомбинацией с электроном, находящимся на ловушке для электронов в этойобласти. Таким образом, в приконтактной с гетеропереходом области происходит увеличение электрического поля и соответственное увеличение туннельной прозрачности треугольного барьера для электронов из вгшентной зоны вырожденного полупроводника. Следовательно, увеличивается поток электронов в зоне проводимости невырожденного аолупроводника и, как следствие.