Brevet FR2352371A1 — publié le 19771216

On sait déjà réaliser des matrices de mémoire programmables sur place, sous forme de circuits intégrés, ayant divers éléments qui peuvent autre modifiés électriquement. Ainsi, par exemple, on utilise à cet effet des transistors et des liaisons fusibles. Une matrice de liaisons fusibles comprend normalement une liaison en "Nichrome" ou analogue qui fond et se sépare lors de l'application d'énergie électrique suffisante,afin qu'elle forme un circuit ouvert constituant un bit programmé dans la matrice. Une matrice de transistors est programmée par application d'un courant électrique suffisant pour qu'une jonction soit mise en courtcircuit, si bien qu'il ne reste qu'une diode qui conduit dans le sens direct et qui forme un bit programmé dans la matrice. Ces types de matrice ont remplacé de façon générale les matrices de diodes et on les appelle mémoires passives dans le présent mémoire. Les avantages et les grandes possibilités d'application des mémoires programmables sur place ont été amplement démontrés par leur succès commercial. Dans ce domaine qui évolue rapidement, -de nombreux progrès ont été effectués, notamment par mise en oeuvre d'un procédé et d'un système de programmation décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 733 690. L'invention qui constitue un perfectionnement dans ce domaine qui évolue rapidement, concerne une matrice et un élément de mémoire passive programmable donnant une très souplesse aux réalisateurs et simplifiant les critères de programmation. Plus précisément, l'invention concerne une matrice de mémoire sous forme dtun circuit intégré programmable sur place, comprenant plusieurs éléments à transistor à double émetteur, formés sur un substrat unique, les premiers émetteurs de la matrice formant des- rangées et les seconds des émetteurs des colonnes, reliées par des conducteurs élec- triques. Les éléments individuels selon l'invention sont programmés de façon irréversible par excitation d'une rangée et d'une colonne choisies afin qu'un courant circule d'un émetteur à l'autre dans un élément choisi et provoque la mise en court-circuit électrique d'une jonction base-émetteur, et forme une connexion de base avec un transistor à un seul émetteur, constituant une adresse ou un emplacement programmé. Dans une variante, l'élément peut être programmé de façon classique par utilisation d'une connexion de collecteur. En outre, le courant de programmation appliqué peut etre suffisant pour qu'un émetteur soit mis en court-circuit électrique à la fois avec la base et le collecteur si bien que l'adresse programmée comprend une diode unique ayant un très faible temps de mémorisation. D'autres caractéristiques et avantages de llinven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure I est une vue schématique en plan d'un élément programmable à deux émetteurs selon l'inventión - la figure 2 est une coupe par le plan 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma d'un élément programmable équivalent de l'élément des figures 1 et 2 ; et - la figure 4 est un schéma d'une partie d'une matrice comprenant des éléments connectés selon l'invention. Une matrice ou un arrangement de mémoire selon l'invention comprend plusieurs éléments à transistor à deux émetteurs, formés sur un substrat unique, l'un des éléments étant représenté sur les figures 1 et 2. Une couche épitaxiale 12 de conductivité n- est avantageusement formée sur un substrat Il qui peut être de conductivité de type p-. Une région enfouie 13 de collecteur de conductivité de type n est formée par mise en oeuvre des procédés classiques audessous de la face supérieure 14 de la couche épitaxiale et elle est placée de façon générale dans le substrat.Une région 16 de base de conductivité de type p pénètre dans la couche épitaxiale 12 à la face supérieure 14 au-dessus de la région 13, et deux régions 17 et 18 d'émetteur de type n+ sont formées dans la région de base et pénètrent dans la face supérieure de celle-ci comme représenté. La région 16 de base peut zetre petite étant donné que l'invention ne nécessite pas la réalisation d'un contact électrique séparé avec elle. Selon la technologie classique des circuits intégrés, la face supérieure 14 est couverte d'une couche isolante Drotectrice et, dans le cas d'un substrat en silicium, la couche est une couche 19 de silice. Des fenêtres sont formées par les techniques classiques dans la couche 19 d'oxyde, vers les régions 17 et 18 d'émetteur, et des conducteurs électriques séparés 21 et 22 passent par ces fenêtres et forment des contacts ohmiques avec ces régions 17 et 18. La structure de l'élément à deux émetteurs représenté sur les figures 1 et 2, comme décrit rapidement précédemment, peut etre facilement formée par mise en oeuvre des techniques classiques des circuits intégrés. Les éléments peuvent zetre considérés comme deux transistors, la région 16 formant une base commune des transistors, le collecteur commun étant formé par la région 13 et les parties de la couche 12 entre la région 13 et la base 16. Les régions 17 et 18 peuvent sistre considérées comme les émetteurs des transistors, et des contacts électriques sont formés avec ces émetteurs. Il faut noter que plusieurs éléments de ce type sont formés par diffusion et d'autres étapes classiques de traitement sur un seul substrat lors de la formation d'une matrice du type décrit dans la suite. La figure 3 représente un circuit électrique équivalent de ltélément à deux émetteurs de la figure 2. Sur la figure 3, l'élément comprend deux transistors Q1 et Q2 dont les bases sont reliées pàr une résistance RB qui représente la résistançe de la base 16 entre les deux émetteurs 17 et 18. Les collecteurs des transistors Q1 et Q2 sont reliés par une résistance Rc qui représente la résistance combinée de la couche épitaxiale et de la région enfouie de collecteur, à partir de la base 16 jusqu'à la région 13 puis à nouveau jusqu'à la base 16. Sur la figure 3, les éléments du transistor Q1 sont appelés E1 pour l'émetteur, C1 pour le collecteur et B1 pour la base par raison de commodité, et, de manière analogue, les éléments correspondants du transistor Q2 sont appelés E2, C2 et B2. Ces références sont utilisées dans la description qui suit de la programmation de l'élément selon l'invention dans une matrice de mémoire. On note d'abord que l'élément selon l'invention représenté sur les figures 1 et 2 et, schématiquement sur la figure 3, peut etre programmé de la meme manière qu'une structure à un seul émetteur. Ainsi, lorsqu'un contact de collecteur est formé, un courant peut circuler à partir de l'émetteur E1 ou E2 vers le collecteur, dans un circuit ex térieur,a-fin que l'une des jonctions base-émetteur soit mise en court-circuit et ne laisse qu'une jonction de transistor conduisant dans le sens direct à l'adresse correspondante de la matrice, indiquant ainsi un bit programmé. Cependant, on peut avantageusement programmer l'élément pas passage d'un courant d'un émetteur à l'autre. L'émetteur qui est polarisé en inverse vient en court-circuit avec la base et laisse l'autre émetteur intact. Si on considère plus en détail cette programmation, en référence à la figure 3, on note que, lorsqu'un courant circule de l'é- metteur E2 à l'émetteur E1, un faible courant passe de la base B2 à la base B1 dans la résistance RB et dans la jonction base-émetteur Q1 Si bien que ce dernier conduit. La plus grande partie du courant qui pénètre dans l'émetteur E2 circule dans la jonction base-collecteur du transistor Q2 qui est polarisée dans le sens direct par la chute de tension créée aux bornes de RB et ainsi, le courant passe dans RC et du collecteur à l'émetteur du transistor Q1.Le rapport du courant de collecteur au courant de base est déterminé par les valeurs des résistances Rc, RB et par l'amplification du transistor Q1, appeléecoafficient béta. Ce rapport peut entre rendu très élevé si bien que le transistor Q2 est programmé presque comme si la totalité du courant passait de l'émetteur au collecteur. Il faut noter que la programmation décrite comme précédemment présente un certain nombre d'avantages. Par exemple, lorsqu'on compare une matrice selon l'invention à une matrice classique à un seul transistor, on note que, dans cette dernière, le courant de programmation doit passer soit par un collecteur enfoui étroit et relativement long, soit par un contact de collecteur ou dans ces deux éléments si bien que la résistance série est élevée. Dans la structure à deux émetteurs selon l'invention, le courant de programmation passe par un collecteur enfoui très court et un-second transistor. La résistance série peut etre rendue très faible même lorsque la couche enfouie a une résistivité relativement élevée. On peut donc utiliser une tension réduite de programmation. Un autre avantage sans doute encore plus important, des éléments selon l'invention est que, après la programmation d'un bit ou dtune adresse, il reste un transistor et non une diode comme dans le cas d'une matrice à un seul transistor. Dans un arrangement selon l'invention, la programmation permet la réalisation de contacts sélectifs avec les bases des transistors. Plus précisément, on note qu'un élément programmé selon l'invention dans lequel un courant circule de l'émetteur E2 à l'émetteur E1 provoque la mise en courtcircuit de la jonction E2-B2 si bien qu'en fait, la connexion de l'émetteur E2 est formée avec la base B1 sans contact matériel réel avec la base. Il faut noter qu'il s'agit d'un avantage qui limite la dimension de la base.Il faut aussi noter que, dans certains types de mémoire passive, un transistor est un élément bien plus avantageux qu'une diode. Le transistor restant après la programmation d'un élément selon l'invention peut entre utilisé simplement à la manière d'une diode et on note ainsi que la structure à deux émetteurs selon l'invention a une plus grande souplesse qu'un arrangement classique à un seul transistor par élément. Lors de la programmation d'un élément -selon l'invention, on peut aussi faire passer un courant de programmation dans le transistor Q2 par exemple jusqu'à ce que ltémet- teur E2 soit en court-circuit à la fois avec la base et le collecteur de ce transistor Q2. Bien qu'une telle mise en court-circuit dans un arrangement à transistor unique soit tout à fait désavantageuse, elle peut entre réalisée intentionnellement selon l'invention afin que l'émetteur soit relié à la base et au collecteur du transistor Q2 par exemple.L'opération laisse le transistor Q1 dont la base et le collecteur sont shuntés par la résistance RC + RB. Il reste ainsi une diode, allant du collecteur-base à l'émetteur du transistor Q1, ayant un très faible temps de mémorisation alors que ce temps est relativement élevé pour une diode base-émetteur ou base-collecteur. Dans certaines applications, ce très court temps de mémorisation est très avantageux. Il faut noter que la mise en court-circuit intentionnelle de l'émetteur avec la base et le collecteur résout certains problèmes posés de manière classique par la limitation de la mise en court-circuit avec la jonction baseémetteur. On peut mettre en oeuvre l'invention de diverses q manières dans un arrangement de mémoire, comme indiqué précédemment, et la figure 4 représente une partie d'une matrice ayant des rangées 41, 42... et des colonnes 51, 52..., des éléments à transistor à deux émetteurs 60 étant placés au "croisement" de chaque rangée et de chaque colonne, un émetteur étant relié à une rangée et l'autre à une colonne au croisement. La programmation des éléments individuels 60 de la matrice de la figure 4 peut être réalisée facilement par circulation d'un courant entre les émetteurs de l'élément voulu. A cet effet, on a représenté sur la figure 4 une alimentation 71 et une commande 72 reliées par exemple à la rangée 42 et à la colonne 51.Un courant passe donc d'un émetteur à l'autre dans l'élément 60 au croisement de la rangée 42 et de la colonne 51 si bien que l'élément est programmé à cet emplacement ou adresse. Comme indiqué précédemment, cette programmation peut être réalisée par mise en court-circuit de l'une des jonctions base-émetteur de l'élément 60. Cette opération laisse alors un transistor monté entre la rangée 42 et la colonne 51 et formant une adresse ou un emplacement programmé dans la matrice. Dans une variante, comme indiqué précédemment, on peut programmer'l'élément par circulation dans la commande 72 d'un courant de programmation suffisant pour que l'un des émetteurs de l'élément 60 soit en courtcircuit à la fois avec la base et le collecteur de l'élément. Il reste alors une diode ayant un très court temps de mémorisation, à l'adresse programmée. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée-qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Matrice de mémoire passive, programmable sur place et formée d'un circuit intégré, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments à transistor à deux émetteurs, formés dans un seul substrat, chaque transistor ayant deux régions séparées d'émetteur formées totalement dans une région de base, des premiers conducteurs électriques reliant les premiers émetteurs des transducteurs en formant des rangées séparées, et des seconds conducteurs électriques reliant les seconds émetteurs des transducteurs en formant des colonnes séparées, l'ensemble formant une matrice ayant une adresse programmable à chaque croisement de rangée et de colonne, si bien que l'application d'énergie électrique entre une colonne et une rangée choisies, provoquant la mise en court-circuit électrique d'une jonction base-émetteur d'un élément monté entre la colonne et la rangée, assure la programmation d'une adresse de la matrice. 2. Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des éléments a une région enfouie de collecteur et une région de base, formée dans une couche épitaxiale sur la région de collecteur. Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus une couche isolante recouvrant les éléments et ayant des fenêtres ouvrant sur les émetteurs des éléments, les premiers et seconds conducteurs étant en métal, et étant formés sur la couche isolante afin qu'ils soient en contact ohmique avec les émetteurs formés dans-les fenêtres de la couche. 4. Procédé de réalisation et de programmation d'une matrice de mémoire à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend la diffusion de plusieurs éléments à transistor à deux émetteurs dans un substrat unique, la connexion électrique des premiers émetteurs des éléments sous forme de rangées de la matrice, la connexion électrique de seconds émetteurs des éléments sous forme de colonnes de la matrice, si bien que les adresses de la matrice sont déterminées par un élément à transistor relié par ces émetteurs entre une rangée et une colonne, et la circulation d'un courant électrique dans un élément choisi, par l'intermédiaire de la rangée et de la colonne reliées à cet élément, afin qu'une jonction base-émetteur de l'élément soit mise en court-circuit si bien que l'élément est programmé. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation dans l'élément d'un courant suffis#ant pour qu'un émetteur soit mis en court-circuit à la fois avec la base et le collecteur, afin que l'élément soit réduit à une diode unique à l'adresse programmée dans la matrice. 6. Elément programmable à deux émetteurs, destiné à une matrice de mémoire à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend une région enfouie de collecteur de conductivité élevée, une région de base placée au-dessus de la région enfouie de collecteur, la région de collecteur et la région de base formant une jonction p-n, une paire de régions séparées d'émetteur formée dans la région de base à partir de la face supérieure de celle-ci, et des conducteurs électriques séparés coopérant uniquement avec les régions d'émetteur de l'é- lément, par des contacts ohmiques, Si bien que l'application d'énergie électrique entre les conducteurs assure la programmation de l'élément par mise en court-circuit d'une région d'émetteur avec la région de base.