Brevet FR2126073A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne la technologie des mémoires rapides à circuits intégrés et, plus particulièrement, un élément de cellule de mémoire à bascules dans la matrice d'une mémoire à semi-conducteurs. Il existe des éléments de cellule de mémoire à bascules utilisant un transistor à émetteurs multiples comportant les émetteurs d'adresse et d'information, une région base et une région collecteur, avec contact de commande de courant. Deux éléments de ce genre permettent de réaliser une cellule de mémoire à bascules à couplages directs. De telles cellules de mémoire sont préférables aux autres du fait que la simplicité de leur conception les rend capables d'une implantation de densité élevée sur le cristal semi-conducteur du circuit intégré. L'émetteur d'information de l'élément de cellule de mémoire à à bascules sert à y introduire et à en sortir l'information digitale, les émetteurs d'adresse étant prévus pour l'appel (adressage). Les éléments connus des cellules de mémoire à bascules présentent des inconvénients graves. Tout d'abord, en régime de saturation, lorsque l'émetteur d'information est à un potentiel plus élevé que les émetteurs d'adresse, l'émetteur d'information délivre un courant dû à lram plification inverse parasite, qui réduit le courant de lecture provenant des cellules appelées, raccordées à la barre de chiffres commune. Ainsi, le nombre de bascules à relier à la barre de chiffres commune se trouve limité par la présence de courants parasites. En second lieu, les mesures prises généralement pour réduire le courant d1amplification/(dopage à l'or, utilisation d'une base de configuration spéciale à téton tiré) conduisent à des effets indésirables, tels que les suivants. Le dopage à l'or rend plus délicate et plus onéreuse la technologie du circuit intégré., L'emploi d'une région base de configuration spéciale a pour effet d'augmenter la surface occupée par le transistor intégré et également d'augmenter la tension résiduelle entre le collecteur et l'émetteur de celui-ci, d'où résulte une moins bonne tenue aux bruits de la cellule de mémoire. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients susvisés. La présente invention se propose de réaliser un élément de cellule de mémoire à bascules sous forme de structure à émetteurs multiples présentant un courant parasite faible de ltémet- teur d'information, une tension résiduelle collecteur-émetteur réduite et un petit encombrement. Le but proposé est atteint par le fait que dans l'élément de cellule de mémoire à bascules, l'émetteur d'information se situe entre l'émetteur d'adresse et le contact de commande de courant à une distance dudit émetteur d'adresse telle qu'une portion de la jonction collecteur-base en dessous de l'émetteur d'information se trouve en polarisation de blocage, et que la cellule de mémoire elle-même est dotée d'un contact de signal de collecteur,placéenun point de potentiel minimum du corps de collecteur. L'élément de cellule de mémoire à bascules selon l'invention permet de réduire de 100 à 1000 fois le courant parasite de l'émetteur d'information dû à l'amplification inverse, par rapport aux éléments existants. D'une façon générale, étant donné l'absence de courants parasites, on pourra diminuer le courant de lecture de la cellule sélectée et la consommation de puissance des cellules de mémoire. Dans l'élément de cellule de mémoire selon l'invention, on n'a pas à prévoir une configuration spéciale de la région base, et la résistance du corps collecteur (de la couche épitaxiale) peut servir en même temps de résistance de charge du collecteur, fixant le régime de la structure transistor. Tout cela permet d'obtenir un gain de surface, de la cellule de mémoire à bascules sur le cristal du circuit intégré, d'au moins 1,5 à 2 fois. L'élément de cellule de mémoire à bascules selon l'invention n'implique pas la formation d'une couche n "cachée", ce qui constitue une simplification considérable de la technologie des mémoires à circuits intégrés. La faible tension résiduelle sur le collecteur du transistor effectif saturé, qui s'obtient grâce à une sortie de signal complémentaire du collecteur, disposée dans la partie de potentiel minimum du champ, est indépendante de la résistivité de la couche épitaxiale. Dans ce qui suit, la présente invention est explicitée par un exemple de sa réalisation et les dessins, dont la fig. 1 représente la vue en plan de la cellule de mémoire à bascules, constituée par deux éléments de mémoire à bascules selon l'invention la fig. 2 représente la coupe suivant II-II de la fig. 1. Ainsi que l'indiquent les fig. 1 et 2, la cellule de mémoire à bascules est formée de deux éléments identiques 1 et 2 -sur un substrat 3 en silicium du type p portant une couche épitaxiale 4 du type n , qui sont séparés l'un de l'autre par une diffusion 5 du type p. Les contacts de commande de courant de collecteur 6, 7 des éléments 1 et 2 sont court-circuités (d'une manière générale,ils peuvent être réunis à un contact commun). Les éléments 1 et 2 comportent,dans la couche épitaxiale 4, les régions bases du type p, 8 et 9 respectivement. La région base de l'élément 1 comprend un contact ohmique 10, un émetteur d'adresse Il (région du type n+) et un émetteur d'information 12 (région du type n+). Un contact de signal 13 du collecteur de l'élément 1 se situe dans la couche épitaxiale 4 du côté contact 10 de la région base 8. La région base 9 de l'élément 2 comporte un contact ohmique 14, un émetteur d'adresse 15 (région du type n+) et un émetteur d'information 16 (région du type n+). Un contact de signal 17 du collecteur de l'élément 2 se trouve dans la couche épitaxiale 4 du côté contact 14 de la région base 9. Pour former une cellule de mémoire à bascules, le contact 10 de l'élément 1 est relié électriquement au contact de signal 17 du collecteur de l'élément 2, et le contact 14 de l'élément 2, au contact du signal 13 du collecteur de l'élément 1. La liaison électrique s'effectue à l'aide de pistes métallisées par poudrage. La tension d'alimentation s'applique aux contacts de commande de courant 6 et 7 de la région collecteur des deux éléments 1 et 2. L'entrée et la sortie d'information se font-par des signaux électriques, amenés par des barres métalliques 18 et 19, vers les émetteurs d'information 12 et 16 respectivement, des deux éléments 1 et 2. L'appel (l'adressage) de la cellule de mémoire s'opère en appliquant les signaux électriques à une barre métallique 20 qui réunit les émetteurs d'adresse 11 et 15 des éléments 1 et 2. Pour simplifier la représentation et faciliter la description du fonctionnement de la cellule de mémoire, dans l'exemple de réalisation ici exposé, les éléments dont elle se compose ont chacun un seul émetteur d'adresse. D'une façon générale, leur quantité peut être augmentée en fonction de la méthode d'adressage adoptée. Considérons un état de régime, de la cellule de mémoire, pour lequel celle-ci n'est pas appelée, c'est-à-dire lorsque le potentiel de la barre 20 réunissant entre-eux les émetteurs d'adresse 11 et 15 est inférieur aux potentiels auxquels sont portés les émètteurs d'information 12 et 16. Supposons, pour fixer les idées, que c'est la jonction émetteur-base de l'émetteur d'adresse 11 de l'élément 1 qui est polarisée en direct. La résistance de la partie de la région collecteur, comprise entre le contact de commande de courant 7 et le contact de signal 17 du collecteur, est telle que la tension d'alimentation appliquée au contact 7 produit dans l'élément 1 un courant de base suffisant pour mettre sa structure transistor au régime de saturation. Dans ce cas, une faible tension résiduelle sur le contact de signal 13 de collecteur maintient la structure transistor de l'élément 2 à l'état bloqué. C'est ainsi que l'on obtient l'un des états stables de la cellule de mémoire à bascules. Le courant de collecteur de l'élément 1, qui passe dans la couche épitaxiale 4 de la région collecteur du contact 6 vers la jonction collecteur-base, en dessous de l'émetteur d'adresse 11, produit dans le corps collecteur de forte résistance une chute de tension le long de la jonction collecteur-base en dessous de l'émetteur d'information 12, suffisante pour bloquer cette partie de la jonction collecteur-base ; le résultat en est l'impossibilité d'injection des porteurs de charge à partir de la jonction collecteur-base en dessous de l'émetteur d'information 12, ce qui fait décroître brutalement le courant parasite de celui-ci par l'effet de la baisse d'amplification inverse de la structure collecteur-base-émetteur d 'information. On vient de considérer l'un des deux états possibles de la cellule de mémoire à bascules, lorsque la jonction p-n de l'émetteur d'adresse Il est polarisée en direct et que la structure transistor de l'élément 2 se trouve bloquée. Le second état de la cellule de mémoire à bascules est réalisé d'une manière analogue, à cette différence près que c'est la jonction p-n de l'é- metteur d'adresse 15 qui est passante et que c'est la structure transistor de l'élément 1 qui est bloquée. Il est à remarquer que la baisse considérable de courant parasite s'obtient par un choix approprié de l'écartement entre les émetteurs 11 et 12, 15 et 16, de la résistivité et de l'é- paisseur de la couche épitaxiale 4 pour des niveaux prescrits de courant de collecteur. En pratique, cela est réalisable pour des distances minimales entre les émetteurs Il et 12, 15 et 16, et également entre la limite de la région base 8, 9, d'une part, et le contact de commande de courant des 6, 7 collecteur d'autre part, avec emploi de couches épitaxiales adoptées dans la technologie par épitaxie-planar des circuits intégrés. Comme indiqué dans ce qui précède, la structure semi-conductrice de l'élément selon l'invention n'implique pas la présence de la couche n+ "cachée" qu'on introduit généralement dans les structures transistors pour réduire la tension résiduelle existant entre l'émetteur et le collecteur du transistor en conduction. Dans la présente formule, la portion de grande résistance du corps collecteur en dessous de la région base, qui participe au maintien du régime électrique de l'élément, produit aussi la baisse d'amplification inverse. La faible tension résiduelle s'obtient par un choix approprié de ltemplacement du contact de signal de collecteur.Ainsi, dans la présente conception de l'élément, on n'a à prévoir aucune augmentation de surface dans la région base pour réduire l'amplification inverse par un choix approprié de la configuration de cette région, comme c'est le cas dans certaines formules existantes ; la fonction de réduction de l'amplification inverse est remplie par le corps collecteur en dessous de la région base, grâce à la disposition appro priée des régions émetteurs de l'élément par rapport-au contact de commande de courant de collecteur, sans exiger pour cela l'augmentation de la surface occupée par l'élément sur le cristal semi-conducteur. Comme il va de soi, et comme il resulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Elément de la cellule de mémoire à bascules, basé sur un transistor à émetteurs multiples, comportant des émetteurs d'adresse et d'information, des régions base et collecteur avec un contact de commande de courant, caractérisé par le fait que lté- metteur d'information est placé entre l'adresse et le contact de commande de courant à une distance dudit émetteur d'adresse telle que la partie de la jonction collecteur-base, située en dessous de l'émetteur d'information se trouve en polarisation de blocage et que la cellule de mémoire elle-même est dotée d'un contact de signal de collecteur, disposé en un point de potentiel minimum du corps collecteur.