Brevet FR2088515A1 — publié le 19720107

i 2088515 L'invention concerne une mémoire permanente programmable réalisée à l'aide de semiconducteurs. D'après la revue "Electronics", 18 Août 1968, pages 195 et 196, on connait des mémoires permanentes à semiconducteurs dont les différents éléments de mémoire sont constitués par deux diodes branchées en série et en opposition. Ces diodes sont des diodes ordinaires à semiconducteur comportant une jonction p-n. Pour introduire une information, on provoque une décharge dans une diode d'un élément de mémoire par application d'une impulsion de tension. Il s'établit de ce fait dans les diodes distinguées de cette manière des conditions de conductivité différentes de celles régnant dans les éléments de mémoire sur les diodes desquels n'est appliquée aucune impulsion de tension. Par contre, la,présente invention se propose de réaliser une mémoire permanente qui est aussi rapide que possible et qui peut être programmée facilement, Ce problème est résolu grâce au fait que les différente éléments de mémoire sont constitués par des diodes de Schottky. L'utilisation de diodes de Schottky pour les différents éléments de mémoire permet d'obtenir une vitesse élevée de la mémoire globale étant donne que le temps de mémorisation d'une diode de Schottky est négligeable. Une forme de réalisation ce l'invention se caractérise par le fait que pour former l'élément de mémoire deux contacts métalliques(diodes de Schottky)situés à une certaine distance l'un de l'autre et isolés du point de vue électrique sont prévus sur une couche semiconductrice possédant un premier type de conductivité, et qu'un autre contact métallique, réalisant un contact ohraique avec la ccuche semiconductrice, est disposé entre les deux premiers contacts métalliques. Un élément de mémoire de ce type est de construction simple. Cet élément peut en outre être facilement réalisé du fait qu'une des diodes de Schottky est court-circuité électriquement par shuntage. Cela peut être obtenu du fait qu'un canal de claquage est formé sur la surface semiconductrice, par application d'une tension entre le contact métallique (anode) de la diode ue Schottky à l'état bloqué et l'autre contact sné-cailique (cathode). La présente invention sera mieux comprise 71 16900 2 2088515 à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel ; La figure 1 est une vue en coupe d'un élément 5 de mémoire. Les figures 2 à 5 représentent différents plans du dispositif de la figure 1. La figure 6 est une vue en coupe d'un autre élément de mémoire. 10 Les figures 7 à 9 représentent différents plans du dispositif de la figure 6„ Dans les figures les éléments identiques sont désignés par les mêmes références. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un 15 substrat semiconducteur de type p. Sur la surface de ce substrat est prévue une zone 2 fortement dopée de type n qui sert de couche enrobée lorsque l'élément de mémoire est terminé. Sur cette zone 2 et le substrat semiconducteur 1 se trouve une couche semiconductrice 3 de type n. La couche semiconductrice 3 est 20 constituée par du silicium déposé suivant la technique épitaxiale. Cette couche possède une résistance spécifique comprise entre 0,1 et li^-cm. Dans la couche semiconductrice 3 sont prévues des parois isolantes 4 fortement dopées de type p qui servent à 25 isoler du point de vue électrique un élément de mémoire des éléments de mémoire voisins. En outre, dans la couche semiconductrice 3 est prévue une zone 5 fortement dopée de type n, atteignant la zone 2 et entourée, à une certaine distance, par les parois isolantes 4. 30 La figure 2 représente le plan 11-11 du dis positif de la figure 1. Une couche électriquement isolante 7, constituée par un matériau diélectrique, recouvre la couche semiconductrice 3. La couche électriquement isolante 7 peut par exemple 35 être constituée par du bioxyde de silicium, Des ouvertures S,9,10 servant à l'établissement des contacts et atteignant couche semiconductrice 3 sont ménagées dans la couche 7t Le plan désigné par la référence III-III dans la figure 1 est représenté dans la figure 3. 40 Une voie conductrice 15 en aluminium fait " COPY 71 16900 3 2088515 contact avec la couche semiconductrice 3, par l'intermédiaire de l'ouverture de contact 8, et forme ainsi une première diode de Schottky. De même, une voie conductrice 16 en aluminium fait contact avec la couche semiconductrice 3, par l'intermédiaire de 5 l'ouverture de contact 10, de sorte qu'une seconde diode de Schottky est formée au niveau de la jonction entre le métal de contact et le matériau semiconducteur. Enfin, un matériau de contact constitué par de l'aluminium est prévu dans l'ouverture 9 au-dessus de la zone 5 de type n+ fortement dopée, ce matériau 10 formant une électrode centrale 17 formant un contact ohmique avec la couche semiconductrice 3, et servant de contact commun pour les cathodes. Le plan IV-IV du dispositif de la figure 1 est représenté dans la figure 4. Comme cela ressort de cette fi-15 gure, les voies conductrices 15 sont dirigées horizontalement. Les voies conductrices 16 formant la seconde diode de Schottky avec la couche -semiconductrice 3 dans l'ouverture 10, doivent également arriver jusqu'au bord du dispositif complet comportant plusieurs éléments de mémoire. Etant donné qu'à cet effet les 20 voies conductrices 16 doivent croiser les voies conductrices 15, une autre couche isolante 25 est tout d'abord prévue sur la couche isolante 7. La couche isolante 25 recouvre aussi la .voie conductri-. ce 15 et l'électrode centrale 17, Une fenêtre 26 est prévue pour la voie conductrice 16 dans la couche isolante 25. La fenêtre 26 25 est représentée en pointillé dans la figure 1. Les voies conductrices 27 sont disposées sur la couche isolante 25 et font contact avec la voie conductrice 16 par la fenêtre 26. Le plan V-V du dispositif de la figure 1, qui est aussi une vue en plan du dispositif est représenté dans la figure 5. Comme il ressort de cette 30 figure, les voies conductrices 27 sont perpendiculaires aux voies conductrices 15. Elles sont séparées électriquement de celles-ci par la couche isolante 25. La figure 1 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 5. 35 La programmation de l'élément de mémoire est réalisée en court-circuitant une des deux diodes de Schottky au moyen d'une impulsion de courant. Â cet effet la tension appliquée aux voies conductrices est choisie.suîfisamment élevée pour faire apparaître un claquage par avalanche dans la diode bloquée. Par 40 exemple, la première diode de Schottky formée par la voie conduc- COPY 71 16900 4 2088515 trice 15 et la couche semiconductrice 3 doit être exploitée dans le sens inverse. A cet effet, durant le claquage par avalanche de cette diode, le potentiel de l'électrode centrale 17 est inférieur, d'une valeur correspondant à la tension de seuil des diodes 5 de Schottky, au potentiel de la voie conductrice 16 (anode) de la deuxième diode de Schottky polarisée dans le sens direct et constituée par la voie conductrice 16 et la couche semiconductrice 3. La plus grande partie de la tension appliquée chute aux bornes de la première diode de Schottky bloquée. Le courant de fuite appa-10 raissant aux surfaces limites des diodes fait fondre la métalli-sation et provoque la formation spontanée par alliage d'un canal de claquage 30 (figures 1 et 4) en direction d'intensités de champs plus fortes vers l'électrode centrale 17. La résistance de la diode de Schottky non 15 court-circuitée intervient directement dans le temps de commutation de l'élément de mémoire et le détermine. Pour réduire cette résistance et par conséquent diminuer le temps de commutation, on réalise la zone 2 par diffusion (couche enrobée) avant d'effectuer le dépôt épitaxial de la couche semiconductrice 3. La zone 5 20 fortement dopée et profonde, formée par diffusion et formant en même temps un contact ohmique avec l'électrode centrale 17, sert aussi dans le même but. La disposition de l'électrode centrale 17 assure que, lors de l'application d'une impulsion de courant, une 25 seule et unique diode de Schottky est court-circuitée. On va maintenant décrire une seconde forme de réalisation à l'aide des figures 6-9» Dans cette seconde forme de réalisation les connexions électriques vers les différents éléments de mémoire sont réalisées uniquement dans un plan de sorte 30 que dans ce cas la couche isolante 25 n'est pas nécessaire. Dans les figures 6-9 les éléments correspondant à ceux des figures 1-5 sont désignés par les mêmes références. Les figures 7-9 représentant les plans VII-VII à IX-IX de la figure 6. 35 Comme il ressort de la figure 9, la figure 6 représente une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 9. Cependant à l'opposé de la coupe I-I, cette coupe est effectuée perpendiculairement à la direction de la liaison entre les deux diodes de Schottky de sorte que dans la figure 6 une seule diode 40 de Schottky est représentée. 71 16900 5 2088515 A la place de la voie conductrice 27 de la première forme de réalisation, on utilise ici un canal 40 de type p+ qui s'étend au-delà de l'élément de mémoire délimité par les parois isolantes. Le canal 40 est relié, par la voie de con-5 tact 41 passant par l'ouverture de contact 10, à l'une des diodes de Schottky tandis que l'autre diode de Schottky est formée dans l'ouverture de contact 8 entre la voie conductrice 15 et la couche semiconductrice 3. La programmation est la même que celle décri-10 te dans la première forme de réalisation. Le canal de claquage 30 se forme entre l'électrode centrale 17 et une des. deux diodes de Schottky. La tension de blocage existant entre le canal 40 et l'élément de mémoire est plus importante que la tension nécessaire pour la formation du canal de claquage 40 étant donné qu'entre 15 les deux se trouvent deux jonctions p-n dont la tension de blocage est élevée (canal 40 - couche semiconductrice 3, paroi isolante 4 - couche semiconductrice 3). 71 16900 6 2088515 REVENDICATIONS 1. Mémoire permanente programmable réalisée à l'aide de semiconducteurs, caractérisée par le fait que les éléments de mémoire individuels sont constitués par des diodes 5 de Schottky (jonction métal-semiconducteur). 2. Mémoire suivant la revendication lt caractérisée par le fait que pour former l'élément de mémoire deux contacts métalliques (diodes de Schottky) situés à une certaine distance l'un de l'autre et isolés du point de vue électrique 10 sont prévus sur une couche semiconductrice possédant un premier type de conductivité, et qu'un autre contact métallique, réalisant un contact ohmique avec la couche semiconductrice, est disposé entre les deux premiers contacts métalliques. 3. Mémoire suivant la revendication 2, carac-15 térisée par le fait que sous la couche semiconductrice possédant - un premier type de conduction est disposée une couche semiconductrice fortement dopée possédant le même type de conduction (couche enrobée). 4. Mémoire suivant l'une des revendications 20 2 ou 3, caractérisée par le fait que pour l'isolement d'un élément de mémoire dans un circuit intégré, la couche semiconductrice possédant un premier type de conductiôn est entourée par une zone possédant l'autre type de conduction. 5. Mémoire suivant la revendication 4, carac-25 térisée par le fait que la zone isolante est constituée par un substrat semiconducteur et des parois isolantes appartenant au second type de conduction. 6. Mémoire suivant l'une des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisée par le fait que les connexions électriques 30 métalliques arrivant aux contacts métalliques sont réalisées dans deux plans séparés par une couche isolante. 7. Mémoire suivant l'une des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisée par le fait que les connexions électriques sont réalisées dans un seul plan. 35 8. Mémoire suivant la revendication 7, carac térisée par le fait que les autres connexions électriques sont réalisées dans une zone fortement dopée appartenant au second type de conduction, cette zone étant entourée par la couche semi-conductrice appartenant au premier type de conduction et se trou-40 vant à une certaine distance de l'élément de mémoire. 71 16900 7 2088515 9. Mémoire suivant la revendication 8, caractérisée par le fait qu'au moins une jonction p-n de blocage est prévue entre l'élément de mémoire et la zone appartenant au second type de conduction. dans une mémoire permanente suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ou 9, caractérisé par le fait qu'il consiste à court-circuiter au moins une diode de Schottky d'un élément de mémoire à l'aide d'une impulsion de courant. dans une mémoire permanente suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé par le fait qu'il consiste à créer un canal de claquage, en appliquant une impulsion de courant, entre l'un des contacts métalliques (anode) d'une des 15 diodes de Schottky et le second contact métallique (borne de cathode commune). 5 10. Procédé pour introduire une information 10 11. Procédé pour introduire une information