Brevet FR2034086A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne les tubes de mémoire électroniques. Elle concerne en particulier certaines configurations et des compositions de cibles. G-rosso modo, les tubes de mémoire électroniques compren-5 nent une cible pour mettre en mémoire l'information d'un signal d*écriture, des moyens pour diriger le signal d'écriture (généralement un faisceau électronique) sur la cible et des moyens pour lire 1*informâtion mise en mémoire sur une borne de sortie. Les cibles des tubes de mémoire électroniques sont d'habitude constituées d'un 10 treillis conducteur recouvert d'un mince film isolant ou d'un film diélectrique continu avec une couche d'un matériau réticulé conducteur. La présente invention fournit une configuration de cibles à bandes alternées de zones isolantes et de zones conductrices, 15 dans laquelle les bandes sont transversales par rapport auz directions de trajet des signaux d'écriture et de lecture sur la cible® Cette configuration peut être formée sur n'importe quelle cible et, en sus, l'invention enseigne l'utilisation d'une cible dans laquelle le conducteur est du silicium qui a été dopé par une substance n ou 20 p et les zones isolantes sont du bioxyde de silicium. Dans une variante de l'invention, le bioxyde de silicium est dérivé génétiquement du silicium» C'est un but important de l'invention de fournir un tube de mémoire électronique dans lequel la cible est formée de bandes 25 alternées de zones conductrices et de zones isolantes, et les directions d*exploration du faisceau d'écriture et du faisceau de lecture sur la cible sont transversales par rapport à la dimension longitudinale des bandes. Un autre but important de l'invention ést de fournir une 30 cible pour un tube de mémoire électronique, dans laquelle les zones conductrices sont constituées de silicium et les zones isolantes de bioxyde de silicium. Un autre but de l'invention est de fournir une cible en silicium et en bioxyde de silicium, où le bioxyde de silicium est 35 dérivé génétiquement du silicium. Ces buts, avantages et caractéristiques apparaîtront, ainsi que d'autres, au cours de la description qui va suivre en combinaison avec les dessins annexés sur lesquels : 69 42885 2 2034C86 - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un tube de mémoire électronique utilisant les cibles de l'invention ; - la figure 2 est une vue en plan d'une cible de l'invention, dans laquelle la configuration est formée de bandes alternées 5 de zones conductrices et de zones isolantes ; - la figure 3 est une coupe de la figure 2 selon les lignes 3-3, vue dans le sens des flèches ; - la figure 4 est une coupe illustrant les étapes d'un procédé préférentiel de fabrication des cibles de l'invention ; 10 - la figure 5 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de cible selon l'invention ; - la figure 6 est une coupe de la figure 5 selon les lignes 6-6, vue dans le sens des flèches ; - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 15 6, d'un autre mode de réalisation de la cible de l'invention ; et - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 6, encore d'un autre mode de réalisation de la cible de l'invention. Dans les dessins représentant plusieurs modes de réalisation de l'invention à titre d'exemples, la référence 10 désigne 20 de façon générale un tube de mémoire électronique de l'invention. On voit sur la figure 1 que le tube de mémoire 10 comprend une enveloppe 12, une grille de commande 14, une cathode 16, une anode accélératrice 18, une anode de paroi 20, une cible 22 comprenant un substrat 24 et une couche formant mosaïque 26, une bobine de déflec-25 tion 28, une bobine de concentration 30, une borne de sortie 32 et une grille en maille 34. Le signal d'écriture est appliqué à la cible soit par la défiection x-y du faisceau électronique émis par la cathode 16, soit par modulation suivant l'axe z d'un faisceau de balayage de 30 trame. Le signal de lecture est un faisceau normal électronique de balayage de trame. Durant le cycle de lecture, on recueille sur la sortie 32 un courant de sortie proportionnel à la configuration de charge de la cible quand le faisceau normal électronique de balayage d'image explore la cible 22. 35 Durant le cycle de lecture, la mosaïque isolante de la cible agit essentiellement en grille coplanaire de sorte que le courant sur les zones conductrices est d'autant plus faible que le potentiel sur les zones isolantes est plus négatif. Il est possible 69 42885 3 2034086 de couper complètement le courant sur les zones conductrices en appliquant aux zones isolantes un potentiel suffisamment élevé. Pour effacer le signal mis en.mémoire, il est nécessaire de ré-établir une configuration de charge uniforme sur la mosaïque 5 isolante. Oette configuration de charge peut être positive, négative ou nulle suivant la nécessité du mode d'écriture. Pour le "mode d'écriture à haute vitesse décrit plus haut, il est nécessaire de laisser une charge négative, élevée et uniforme, sur la mosaïque isolante après que le processus d'effacement ait eu lieu. Si on 10 utilise des signaux d'écriture " à équilibre" ou "à faible vitesse", une charge nulle ou légèrement négative doit rester sur la mosaïque isolante après l'exécution du processus d'effacement. Sur les figures 2 et 3 on a représenté un mode de réalisation préférentiel de cible, qui peut être employé en mettant en 15 pratique l'invention. La cible 40 comprend un substrat conducteur 42 et des bandes isolantes 44. Le substrat conducteur 42 peut être constitué par un métal tel que l'aluminium, le tantale, ou par des semi-conducteurs dopés•tels que le silicium. Le silicium peut être du type P ou N. Les bandes isolantes sont constituées de préférence 20 par l1oxyde du substrat conducteur. Dans le cas du silicium, les zones isolantes sont du bioxyde de silicium. Des cibles qui sont constituées par la configuration de bandes isolantes et conductrices alternées présentent un certain avantage sur d'autres configurations de mosaïque de cible, telles 25 quelles sont représentées sur les figures 5-8. Quand la configuration de la cible 50 est formée, comme cela est représenté sur les figures 5 et 6, d'une mosaïque de blocs isolants 54air un substrat conducteur 52, il existe certaines limitations dans le fonctionnement» 30 Les zones conductrices exposées 52 forment une grille croisée de bandes verticales et horizontales. Cette grille croisée ou double augmente la possibilité de panne, due à des croisements d'isolateur ou à des discontinuités d'isolateur. De plus, des résolutions horizontales et verticales sont déterminées par la struc-35 ture de la cible, à savoir les dimensions d'espacement vertical et horizontal. Pour obtenir la résolution maximale de la configuration des figures 5 et 6, il faut minimiser (rendre minimales} les 69 42885 4 2034086 dimensions horizontales A et B des deux zones conductrices et isolantes. Si la dimension minimale compatible avec la résolution limite est définie par C, alors A = C et B = C ou A=B=C. Cependant le rapport de la zone conductrice sur la zone isolante est alors 5 de 3ïl qui n*est pas idéal pour la mise en mémoire d'information. Cette disparité entre la zone conductrice et la zone isolante aboutit à un contrôle non uniforme et relativement mauvais du faisceau électronique de lecture par l'image emmagasinée sous forme de charge. 10 Dans la structure améliorée des figures 2 et 3» les lar geurs des bandes isolantes 44 et des bandes conductrices 43 sont à peu près égales. Avec cette configuration en bande, les dimensions peuvent être faites égales et minimisées pour une résolution maximale en maintenant le rapport de zone à 1 s 1. Ce rapport est optimal 15 pour un contrôle satisfaisant du faisceau de lecture. De plusp du fait que le faisceau électronique traverse la cible dans une direction transversale à la direction longitudinale des bandes, un avantage supplémentaire réside dans le fait que la résolution dans le sens longitudinal des bandes n*est plus limitée par la structure de 20 la cible, ce qui aboutit à un pouvoir de résolution plus élevé. Du fait que cette construction est une grille "unique", un seul mode de "panne" ou de "shuntage" est possible, c*est-à-dire celui entre les bandes. Il est préférable de réaliser la cible des figures 2 et 3 25 en silicium dopé et en bioxyde de silicium. les zones conductrices sont constituées par du silicium dopé, soit P ou U, et les zones isolantes par du bioxyde de silicium. On obtient d'excellentes cibles du type décrit quand la couche de bioxyde de silicium est dérivée génétiquement du silicium. Une couche dérivée génétiquement 30 est une couche dans laquelle la couche isolante est dérivée du matériau conducteur formant le. substrat ou la base. Cela peut être réalisé, par exemple, en immergeant le silicium dans une solution chimique telle que la N-méthyl-acétamide ou des substances similaires en appliquant une tension au silicium (à croissance anodique). On 35 peut aussi utiliser d'autres procédés de dérivation génétique de la couche isolante» Sur la figure 4 on a représenté un procédé préférentiel pour la formation d'une cible dérivée génétiquement„ On nettoye 69 42885 5 2034086 spécialement, à l'aide d'un solvant convenable, une plaquette de silicium dopé pour éliminer toutes les imperfections et contaminations superficielles. On l'oxyde ensuite à des températures de l'ordre de 1.100°C-1.250°C de façon à former une couche de bioxyde 5 de silicium de haute qualité 62 sur le substrat de silicium 60. la couche 62 est d'une épaisseur d'environ 1 micron. la surface du bioxyde de silicium est recouverte d'un vernis ou d'une laque photosensible b4. le bloc est exposé à la lumière à travers un masque optique ayant la configuration désirée, 10 puis développé, les parties exposées de la couche de bioxyde de silicium 62 sont alors enlevées par de l'acide fluorhydrique dilué et les éléments photorésistants 64 sont enlevés des surfaces des bandes de bioxyde de silicium. Ceci laisse un substrat de silicium conducteur avec une couche en mosaïque de bioxyde de silicium iso-15 lant. Dans la configuration des figures 2 et 3, la largeur de chacune des bandes 43 est de l'ordre de 3-7 microns. Il est également dans l'esprit de l'invention de réaliser avec du silicium et du bioxyde de silicium des cibles ayant la configuration des figures 5 et 6, 20 Sur la figure 7, on a représenté une cible dans laquelle le substrat 70 est conducteur et le film isolant 72 comprend des trous 73 de sorte que la configuration désirée du sbustrat 70 est exposée au faisceau électronique. Sur la figure 8, le substrat 74 est un isolant et le film 25 conducteur 7b comprend des trous 77 de sorte que la configuration désirée du substrat 74 est exposée au faisceau électronique. Les modes de réalisation des figures 7 et 8 peuvent être utilisés avec les configurations particulières illustrées sur lés figures 2 et 5 ou avec toute autre configuration désirée. . 30 La cible désirée de l'un des types décrits est montée dans le tube électronique 10 qui est réalisé selon n'importe-quelle façon bien connue des hommes de l'art. A titre d'exemple, le fonctionnement de tubes électroniques de mémoire selon l'invention peut être comme suit : ' 35 Pour écrire, la cible 22 est mise à environ +250 volts et la grille 14 est gardée à -60 volts approximativement. L'information qui doit être mise en mémoire est mise sur la grille 14 avec un'Signal crête-â-crête d'environ 10 volts. Dans ces conditions, 69 42885 6 2034086 l'information peut être écrite en t/30ème de seconde environ (1 image de télévision). Pour lire, la cible est remise à environ +8 volts. Elle est explorée suivant un format de trame conventionnel, la tension 5 sur la grille 14 étant ajustée pour obtenir un signal de sortie de 200 nA environ sur la borne 32. Une lecture continue est possible sous les conditions ci-dessus pendant plus de 10 minutes. Une durée d*emmagasinement (de mise en mémoire) est possible si les signaux de lecture sont plus petits* En raison du temps de relaxa -10 tion diélectrique du bioxyde de silicium, le faisceau étant coupé, la durée d'emmagasinement sera d'une semaine ou plus. Le signal de mémoire sur la cible peut être effacé en appliquant environ +20 volts sur la cible 22, en mettant la grille 14 à environ zéro volt pour maintenir un courant de faisceau maxi-15 mal et en explorant la zone à effacer. Maintenant la zone effacée est prête à accepter une nouvelle information sans qu'un cycle primaire soit nécessaire. Au cours du cycle d'écriture, la tension de la cible est d'environ +250 volts. A cette tension, les électrons du faisceau, 20 qui arrivent sur la couche de bioxyde de silicium 26, provoquent une émission secondaire de l'ordre de 5î1 et le courant électronique net vers le bioxyde de silicium est négatif. Pour une tension de cible plus élevée, le rapport d'émission secondaire diminue car les électrons secondaires sont formés en profondeur dans le bioxyde 25 de silicium et ont des difficultés de s'échapper. Le cycle d'écriture est effectué dans la partie plate de la courbe représentant le courant électronique vers le bioxyde de silicium en fonction de la tension de cible, c'est-à-dire à environ +250 volts. Il y a une autre partie plate de la courbe pour 1000 à 2000 volts environ. 30 Le cycle d'écriture se poursuit dans la région plate (horizontale) de la courbe de sorte que la surface du bioxyde de silicium est chargée positivement. Cette charge positive est proportionnelle au nombre d'électrons frappant cette zone de la cible. Cela maintient une relation positive et linéaire entre le courant 35 électronique en provenance du canon et la charge positive sur la cible« Au cours du cycle de lecture, la plaque ou substrat de silicium 24 (partie conductrice) est remis à un potentiel qui rend 69 42885 7 2034086 la partie isolante 26 négative par rapport à la cathode 16. les régions qui sont très négatives empêchent tout courant de passer vers le silicium (correspondant à une image "noire"). Les régions qui ne sont que légèrement négatives autorisent un courant signi-5 ficatif vers le silicium (correspondant à une image "blanche") „ Du fait que le signal provenant dé la cible peut être inversé électriquement, si on le désire, les régions très négatives (pas de courant) peuvent correspondre à un signal "blanc" et les régions légèrement négatives (courant significatif) peuvent correspondre à 10 un signal "noir". Le cycle d'effacement charge simplement la surface des zones isolantes à une valeur négative uniforme de sorte qu'aucun courant électronique ne peut aller vers le substrat conducteur en raison de l'effet de répulsion de la grille isolante coplanaire. 15 Bien que l'on ait décrit des modes de réalisation et des exemples particuliers, les spécialistes comprendront que des modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. 69 42885 s 2034086 - BBIŒNDICATIOMS - 1o- Un tube de mémoire électronique comportant une cible qui comprend une configuration de zones conductrices et isolantes, des moyens pour appliquer un signal à la cible et des moyens pour 5 détecter le signal appliqué à la cible, caractérisé en ce que les zones conductrices sont connectées électriquement entre elles, et sont formées de silicium, et que les zones isolantes sont formées de bioxyde de silicium. 2.- Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 que la configuration comprend une pluralité de bandes alternées isolantes et conductrices. 3.- Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes discrètes superposées sur un substrat conducteur. 15 4.- Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cible comprend un substrat conducteur et une couche isolante superposée sur le substrat conducteur, la couche isolante possédant des ouvertures telles qu,elles déterminent la configuration de zones conductrices et isolantes. 20 5.- Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cible comprend un substrat conducteur et des zones isolantes superposées sur le substrat conducteur, telles qu1 elles déterminent la configuration des zones conductrices et isolantes. 6.- Un tube selon la revendication 5, caractérisé en ce 25 que la configuration comprend une pluralité de bandes alternées isolantes et conductrices. 7.- Un tube selon la revendication 5» caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes discrètes. 30 8o- Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone isolante est dérivée génétiquement de la zone conductrice. 9«- Un tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de bandes alternées 35 isolantes et conductrices. 10o- Un tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes discrètes superposées sur le substrat conducteur. 69 42885 9 2034086 11»- Un tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cible comprend un substrat conducteur, et une couche isolante superposée sur le substrat conducteur, la couche isolante ayant des ouvertures telles qu'elles déterminent la configuration de zones 5 conductrices et isolantes. 12.»- Un tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cible comprend un substrat conducteur et des zones isolantes superposées sur le substrat conducteur, telles qu'elles déterminent la- configuration de zones conductrices et isolantes. 10 13.- Un tube selon la revendication 12g caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de bandes alternées isolantes et conductrices 14.- Un tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes dis- 15 crêtes» 15.- Un tube selon la revendication 19 caractérisé en ce que la cible comprend un substrat isolant et une couche isolante superposée sur le substrat isolant, la couche conductrice ayant des ouvertures telles qu'elles déterminent la configuration de 20 zones conductrices et isolantes» 16.- Un tube selon la revendication 15» caractérisé en ce que la configuration comprend, une pluralité de bandes alternées isolantes et conductrices. 17-- Un tube selon la revendication 15s caractérisé en ce 25 que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes discrètes. 18.- Un tube selon la revendication T5f caractérisé en ce que les zones isolantes sont dérivées génétiquement de la couche conductrice. 30 19»- Un tube selon la revendication 18, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de bandes alternées isolantes et conductrices. 20.- Un tube selon la revendication 18, caractérisé en ce que la configuration comprend une pluralité de zones isolantes dis- 35 crêtes. 21»- Un tube de mémoire électronique caractérisé en ce qu'il comprend une cible ayant une configuration de bandes alternées de zones conductrices et de zones isolantes ; une borne de sortie , 69 42885 10 2034086 les zones conductrices étant connectées électriquement à la borne de sortie ; des moyens pour appliquer un signal d'entrée à la cible, tels qu'un signal est mis en mémoire sur la cible ; des moyens pour explorer la cible et obtenir un signal de sortie sur la borne de sortie, ce signal de sortie étant une fonction du signal mis en mémoire. 22.- Un tube selon la revendication 21, caractérisé en ce que les zones conductrices sont constituées par du silicium et les zones isolantes par du bioxyde de silicium. 23o- Un tube selon la revendication 22, caractérisé en ce que les zones isolantes sont dérivées génétiquement. 24.- Une cible pour tube de mémoire électronique, caractérisée en ce qu'elle est réalisée selon l'une des revendications précédentes.