DE1234856B

DE1234856B - Festkoerper-Kippschaltung

Info

Publication number: DE1234856B
Application number: DER35300A
Authority: DE
Inventors: Paul Kessler Weimer
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1962-05-31
Filing date: 1963-05-30
Publication date: 1967-02-23
Also published as: US3191061A; NL293447A; NL141707B; BE632998A; JPS542055B1; SE356185B; JPS5623021A; JPS4830188B1; FR1366856A; GB1037519A; SE325310B; JPS4823703B1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1 234 856

Aktenzeichen: R 35300 VIII c/21 g

Anmeldetag: 30. Mai 1963

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Kippschaltung mit zwei Feldeffekt-Dünnschichttrioden mit auf einer Halbleiterschicht im Abstand voneinander angebrachter Quellenelektrode und Abflußelektrode sowie über dem Zwischenraum zwischen Quellen- und Abflußelektrode angeordneter, von der Halbleiterschicht isolierter Steuerelektrode, wobei die Abflußelektroden und die Steuerlektroden der beiden Trioden über Kreuz gekoppelt sind, wobei ferner die beiden Quellenelektroden gemeinsam auf ein festes Potential und die beiden Abflußelektroden gemeinsam auf ein anderes festes Potential vorspannbar sind und wobei das Potential jeder der beiden Steuerelektroden durch Anlegen von Signalen veränderbar ist. Die Erfindung betrifft ferner aus derartigen Festkörper-Kippstufen aufgebaute integrierte Schieberegister und dergleichen Anordnungen.

Kippschaltungen in Form bistabiler Multivibratoren oder Flip-Flops werden im großen Umfang in Ziffernrechnern sowie anderweitigen Anlagen als Datenspeicherelemente für Schieberegister, Zähl- und Speicherwerke sowie als Steuerstufen u. dgl. verwendet. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Flip-Flop-Schaltungen aus zwei mit ihren Ausgangs- und Steuerelektroden jeweils über Kreuz geschalteten, an ihren Steuerelektroden abwechselnd in den geöffneten und den gesperrten Zustand steuerbaren Verstärkerelementen ist bekannt. Ebenso ist es bekannt (französische Patentschrift 1256 116), solche Schaltungen zwecks Miniaturisierung in weitgehend integrierter Form aus Halbleiterbauelementen, und zwar bipolaren Transistortrioden aufzubauen. Dabei benötigt man allerdings in den die Basen und Kollektoren über Kreuz verbindenden Kopplungszweigen die üblichen i?C-Koppelglieder, wodurch der an sich für die obengenannten Zwecke äußerst wünschenswerten Subminiaturisierung und Integrierung der Schaltung eine kaum zu überschreitende Grenze gesetzt ist. Zudem erfordert das Anbringen der passiven Koppelelemente bei der Herstellung einen erheblichen Arbeitsaufwand, und es ergeben sich auch technologische Schwierigkeiten, wenn man die Anordnung möglichst klein ausführen will. Ferner läßt es sich bei derartigen Anordnungen nicht oder nur mit ganz erheblichem zusätzlichem Schaltungsaufwand vermeiden, daß durch die bekanntlich über einen PN-Übergang angeschlossene Basis der Transistoren im Betrieb der Anordnung ein Strom fließt, so daß also beim Steuern zusätzliche Leistungen verbraucht wird.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, bei derartigen Anordnungen den Raumbedarf, das Gewicht und den Leistungsverbrauch sowie die AnFestkörper-Kippschaltung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Paul Kessler Weimer, Princeton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Mai 1962 (198 923) - -

zahl der erforderlichen Schaltungskomponenten dadurch zu verringern, und den Aufbau der gesamten Schaltung als vollintegrierte, subminiaturisierte Anordnung dadurch zu ermöglichen, daß eine Festkörper-Kippschaltung geschaffen wird, die

1. ohne die sonst erforderlichen i?C-Koppelglieder auskommt,

2. keine besonderen Einrichtungen für das Vorspannen der Steuerelektroden benötigt,

3. sich an den Steuerelektroden unabhängig von der dort jeweils herrschenden Spannungen weitgehend leistungsfrei steuern läßt,

4. sich in einfacher Weise vollständig durch das Aufbringen von Dünnschichten auf einen isolierenden Systemträger herstellen läßt,

5. mit Stromleitung durch Majoritätsladungsträger arbeitet, und

6. sich mit gleichartigen Schaltungen ohne weiteres zu kompletten integrierten Schieberegistern oder dergleichen Anordnungen zusammenbauen läßt.

Die erfindungsgemäßen Kippschaltungen arbeiten mit den bekannten Feldeffekt-Dünnschichttrioden mit isolierter Steuerelektrode, deren Verwendung in integrierten Schaltungen, und zwar in Verstärkern sowie in logischen UND- und NICHTODER-Gattern bekannt ist. Auf die elektrischen Eigenschaften eines solchen Feldeffekt-Bauelementes wird später noch kurz eingegangen werden.

709 510/419

Erfindungsgemäß ist bei einer Festkörper-Kippschaltung der eingangs genannten Art jeweils die Steuerelektrode der einen Triode mit der Abflußelektrode der anderen Triode über ein Leiterelement vernachlässigbar kleiner Impedanz galvanisch gekoppelt.

Wie ohne weiteres ersichtlich ist, lassen sich mit einer solchen Anordnung sämtliche obengenannten vorteilhaften Eigenschaften in denkbar einfacher Weise erreichen.

Vorzugsweise bestehen die Leiterelemente jeweils aus Leiterstreifen, die zugleich die dazugehörigen Elektroden, nämlich Abflußelektrode der einen und Steuerelektrode der anderen Triode bzw. umgekehrt bilden. Auch die Quellenelektroden können als einfache Leiterstreifen, die beiden Elektroden gemeinsam sein können, ausgebildet sein.

Die Anordnung läßt sich konstruktiv auf verschiedene Weise verwirklichen, wie nachstehend an Hand verschiedener Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, im einzelnen erläutert werden wird. Es zeigt

Fig. 1 ein das Wesen eines Isolierkontaktes in einer Dünnfilmtriode veranschaulichendes Energieschema,

Fig. 2a und 2b eine Grundrißansicht einer erfindungsgemäßen Flip-Flop-Einheit bzw. ein Ersatzschaltbild dieses Flip-Flops,

F i g. 3 und 4 Schnitte in Ebenen entsprechend den Linien 3-3 bzw. 4-4 in F i g. 2 a,

Fig. 5 eine typische Kennlinienschar für eine Dünnfilmtriode,

Fig. 6a und 6b eine Grundrißansicht bzw. ein Ersatzschaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flip-Flop-Einheit,

F i g. 7 einen Querschnitt in einer Ebene entsprechend der Linie 7-7 in F i g. 6 a,

Fig. 8 eine Teilgrundrißansicht eines erfindungsgemäßen Festkörper-Schieberegisters,

Fig. 9 ein Ersatzschaltbild des Schieberegisters nach F i g. 8,

Fig. 10 bis 13 Ansichten bestimmter elektrischer Komponenten, die sich nach dem Dünnfilmverfahren herstellen lassen,

Fig. 14 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schieberegisters,

Fig. 15a und 15b eine Grundrißansicht bzw. ein Ersatzschaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flip-Flop-Einheit,

Fi g. 16 bis 18 Schnittansichten in Ebenen entsprechend den Linien 16-16, 17-17 bzw. 18-18 in Fig. 15a,

Fig. 19a eine Grundrißansicht einer erfindungsgemäßen Flip-Flop-Einheit mit vier untereinander verschalteten Dünnfilmtrioden,

Fig. 19b ein Ersatzschaltbild der Flip-Flop-Einheit nach Fig. 19a,

Fig. 20 bis 22 Schnitte in Ebenen entsprechend den Linien 20-20,21-21 bzw. 22-22 in F i g. 19 a,

Fig. 23 eine Grundrißansicht eines Schieberegisters mit Flip-Flops von der in Fig. 19a gezeigten Art und

Fig. 24 ein Ersatzschaltbild des Schieberegisters nachFig. 23.

Die Erfindung macht sich in vorteilhafter Weise die Tatsache zunutze, daß bei einer Dünnfilmtriode der hier beschriebenen Art der die Steuerelektrode von der Halbleiterschicht trennende Isolierbereich bewirkt, daß die Steuerelektrode in beiden Richtungen praktisch sperrt. Die Steuerelektrode leitet daher wenig oder gar keinen Strom. Man kann die Steuerelektrode als mit der Halbleiterschicht einen Isolierkontakt bildend auffassen. Das Isoliermaterial läßt sich definieren als ein Material, das gegenüber dem Halbleitermaterial einen hohen spezifischen Widerstand hat. Zwei derartige Dünnfilmtrioden können jeweils von ihrer Ausgangselektrode aus galvanisch, vorzugsweise mit vernachlässigbarer Impedanz, über Kreuz gekoppelt sein. Der resultierende Flip-Flop arbeitet in beiden stabilen Zuständen praktisch ohne Stromverbrauch in den Kopplungszweigen.

Als Isoliermaterial kann man entweder einen Isolator oder einen Halbleiter mit weitem Bandabstand der einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, verwenden. Beispielsweise eignen sich Siliziumoxyd, Aluminiumoxyd und Kalziumfluorid als Isolatoren. Als Halbleiter hohen spezifischen Widerstandes kommt z. B. Zinksulfid in Frage.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß Widerstände, Kondensatoren und Dioden gleichzeitig mit den Dünnfilmtrioden nach demselben Aufdampfverfahren hergestellt werden können. Da jeweils viele Schaltungskomponenten gleichzeitig aufgebracht werden können, erhöht sich die Anzahl der für eine vollständige Schaltstufe, beispielsweise einen Flip-Flop, ein Register, einen Zähler od. dgl. erforderlichen Aufdampf- oder sonstigen Verfahrensschritte mit zunehmender Komplexität der Schaltung nur sehr geringfügig oder überhaupt nicht.

Ein isolierender Metallhalbleiterkontakt, wie er für die isolierten Steuerelektroden der erfindungsgemäßen Festkörpereinheiten verwendet werden kann, ist durch das Energieschema nach F i g. 1 veranschaulicht. Zwischen dem Metall 10 und dem Halbleiter 11 befindet sich eine Zone aus Isoliermaterial 12, d. h. aus einem Material, das gegenüber dem Halbleitermaterial einen hohen spezifischen Widerstand hat. Das Isoliermaterial kann so gewählt werden, daß sein Bandlückenwert oder Bandabstand so groß ist, daß die sperrende Schwelle zwischen dem Isoliermaterial und dem Halbleiter ausreichend hoch ist, um eine Injektion von Ladungsträgern aus dem Halbleiter in das Leitungsband des Isoliermaterials zu verhindern. In diesem Fall wirkt das Isoliermaterial als Potentialschwelle, die den Stromfluß aus dem Metall in den Halbleiter und umgekehrt sperrt. Ohne Rücksicht auf die Polarität der angelegten Torspannung sperrt ein derartiger Kontakt selbst dann, wenn Ladungsträger im Halbleiter anwesend sind.

Die in F i g. 2 a, 3 und 4 gezeigte Anordnung weist eine als Systemträger dienende Isolierunterlage 30, beispielsweise ein Plättchen aus Glas, Keramik, geschmolzenem Quarz od. dgl. auf. Auf der oberen Seite des Systemträgers 30 befinden sich zwei im annähernd parallelen Abstand voneinander angeordnete Elektroden 32 und 34. Die eine Elektrode 32 ist kürzer als die andere Elektrode 34 und im seitlichen Abstand neben deren unterer Hälfte (gesehen in der Zeichnung) angeordnet. Die Elektroden 32 und 34 können aus Metallen wie Indium, Gold, Zinn od. dgl. bestehen und als Dünnfilme mit Hilfe des Abdeck- oder Aufdampfverfahrens auf den Systemträger 30 aufgebracht sein. Man kann die Elektroden aber auch in der Weise aufbringen, daß man eine Metallteilchen enthaltende Paste auf die gewünschten Teile des Systemträgers 30 aufstreicht oder nach

dem Siebdruckverfahren aufdruckt. Auch anderweitige Verfahrensweisen wie das Aufsprühverfahren lassen sich anwenden.

Ein erster Dünnfilm aus Isoliermaterial oder Halbleitermaterial breiten Bandabstandes 36 (s. Fig. 4) ist auf mindestens einen Teil des Systemträgers 30 und die obere Hälfte der Elektrode 34 aufgebracht. Der Film 36 kann aus einem der obengenannten Isoliermaterialien bestehen. Um einen leistungsfähigen Betrieb zu gewährleisten, hat der Isolierfilm 36 vorzugsweise eine Dicke von weniger als ungefähr 2 Mikron.

Auf die obere Seite des Systemträgers 30 ist ferner eine Schicht aus Halbleitermaterial 40 aufgebracht, die einen Teil der beiden beabstandeten Elektroden 32 und 34 sowie einen Teil des Filmes 36 überdeckt. Derjenige Teil der Elektrode 34, der durch den Isolierfilm 36 vom Halbleiter 40 getrennt ist, bildet mit diesem einen isolierenden Kontakt. Das Isoliermaterial 36 ist so gewählt, daß der isolierende Kontakt in beiden Richtungen weitgehend stromlos ist.

Als Halbleitermaterial verwendet man einen monokristallinen oder polykristallinen Stoff, der ein periodisches Potentialfeld oder Wechselfeld mindestens im atomaren Maßstab aufweist. Als Materialien für die Halbleiterschicht 40 eignen sich elementare Halbleiter wie Germanium, Silizium und Germanium-Silizium-Legierungen, ferner Verbindungen von Elementen der Gruppen III und V des Periodischen Systems wie die Phosphide, Arsenide und Antimonide des Aluminiums, Galliums und Indiums sowie Verbindungen von Elementen der Gruppen II und VI des Periodischen Systems wie die Sulfide, Selenide und Telluride des Zinks und Cadmiums. Auch Zinkoxyd kann als eine II-VT-Verbindung angesehen werden. Der elektrische Widerstand einiger Il-VI-Verbindungen ist so hoch, daß diese Stoffe als Isolatoren statt als Halbleiter angesehen werden können und sich für die Herstellung von Isolierkontakten auf anderen Halbleitern niedrigeren spezifischen Widerstandes eignen. Und zwar kann man für die Halbleiterschicht 40 vorzugsweise Cadmiumsulfid verwenden, das ein periodisches Potentialfeld mindestens im atomaren Maßstab aufweist. Für den Isolierfilm 36 kann man z. B. Siliziumdioxyd verwenden, wenn die Halbleiterschicht 40 aus polykristallinem Cadmiumsulfid besteht.

Auf einen Teil der unteren Hälfte der Halbleiterschicht 40 ist ein zweiter Isolierfilm 42 aufgebracht, der mindestens einen Teil des Trennspaltes zwischen den Elektroden 32 und 34 überdeckt. Sodann ist ein zweites Elektrodenpaar 44, 46 auf die Oberseite der bisher beschriebenen Anordnung aufgebracht. Die Elektrode 46 ist kürzer als die Elektrode 44 und im Abstand rechts neben deren oberer Hälfte angeordnet. Die Elektrode 46 liegt auf der Oberseite der Halbleiterschicht 40. Der obere Teil der Elektrode 44 liegt ebenfalls auf der Oberseite der Halbleiterschicht 40, während die untere Hälfte dieser Elektrode auf der Oberseite des zweiten Isolierfilmes 42 liegt. Der zweite Isolierfilm 42 kann aus dem gleichen Material wie der erste Isolierfilm bestehen. Ebenso können die Elektroden 44 und 46 die gleiche Zusammensetzung haben wie die beiden anderen Elektroden 32 und 34.

Durch die Isolierfilme 36 und 42 werden Isolierzonen gebildet, welche die angrenzenden Teile der Elektroden 34 bzw. 44 von der Halbleiterschicht 40 trennen, so daß isolierte Steuerkontakte entstehen. Der Ausdruck »Isolierfilm« soll im vorliegenden Fall jeweils einen Bereich oder eine Zone aus Isoliermaterial, gleichgültig welcher Form, bedeuten.
Die Elektrode 32 und der angrenzende Teil der Elektrode 34, der isolierte Teil der Elektrode 44 auf dem Spalt zwischen den Elektroden 32 und 34 und das Halbleitermaterial 40 zwischen diesen Elektroden bilden zusammen eine erste Dünnfilmtriode 50

ίο (F i g. 3). Der Abstand zwischen der Quellenelektrode 32 und der Abflußelektrode 34 ist vorzugsweise kleiner als ungefähr 100 Mikron. Vorteilhafterweise überspannt die gesteuerte oder Torelektrode 44 die gesamte Breite des Spaltes zwischen den Elektroden 32 und 34; dies ist jedoch für einen einwandfreien Betrieb nicht unbedingt notwendig.

Die oberen Teile der Elektroden 44 und 34 bilden die Abflußelektrode bzw. die Torelektrode einer zweiten Dünnfilmtriode 52, deren Quellenelektrode die Elektrode46 ist (Fig. 4). Es ist daher die Abflußelektrode jeder der beiden Trioden direkt oder galvanisch mit der Torelektrode der jeweils anderen Triode gekoppelt. Die Torelektrode der Triode 52 überspannt die gesamte Breite des Spaltes zwischen der Quellenelektrode 42 und der Abflußelektrode 44. Im Ersatzschaltbild nach Fig. 2b sind für die entsprechenden Elemente jeweils die gleichen Bezugsnummern wie in F i g. 2 a, 3 und 4 verwendet.
Während in F i g. 2 bis 4 die Quellen- und Abflußelektroden der Trioden 50, 52 auf den der entsprechenden Torelektrode gegenüberliegenden Seiten des Halbleiters angeordnet sind, kann man gewünschtenfalls auch sämtliche vier Elektrodenstreifen auf der gleichen Seite des Halbleiters unter Belassung entsprechend schmaler Zwischenräume zwischen den einzelnen Streifen anbringen. Die Torenden der beiden langen Streifen 34, 44 können aus dem gleichen Metall wie die Abflußenden oder aus einem hiervon verschiedenen Metall bestehen. Wenn man das gleiche Metall verwendet, muß man jedoch eine Zone aus Isoliermaterial vorsehen, um die beiden Torbereiche vom Halbleiter zu trennen. Ein Ausführungsbeispiel einer Flip-Flop-Einheit, bei der sämtliche Elektroden auf der gleichen Seite der Halbleiterschicht angeordnet sind, ist in Fig. 19a gezeigt und wird später beschrieben werden.

Der Systemträger 30 ist in Fig. 2a abgebrochen dargestellt, um anzudeuten, daß der Flip-Flop einen Bestandteil einer größeren, in sich geschlossenen An-Ordnung, beispielsweise eines Schieberegisters, bilden kann. In diesem Fall können die Abfluß- und Quellenelektroden mit Hilfe der obenerwähntenDünnschichtaufbringungsmethoden mit den entsprechenden Elektroden der benachbarten Flip-Flop-Elemente verbunden werden. Die Zuleitungen für die Betriebsspannungen können an die einzelnen Elektroden mit Hilfe einer Metallpaste, beispielsweise Silberpaste, angeschlossen werden. Insbesondere können die einzelnen Abflußelektroden jeweils über einen getrennten Widerstand (nicht gezeigt) an eine Vorspannungsquelle angeschlossen sein, während die einzelnen Quellenelektroden an einem Punkt festen Potentials, beispielsweise dem Schaltungsnullpunkt, liegen. Die Polarität der den Abflußelektroden zuzuleitenden Betriebsspannung hängt davon ab, ob das Halbleitermaterial 40 vom n-Leitungstyp wie z. B. Cadmiumsulfid oder vom p-Leitungstyp wie z. B. Germanium ist.

F i g. 5 zeigt eine typische Kennlinienschar für eine Dünnfilmtriode. Die Abflußspannung, relativ zur Quellspannung, ist auf der Abszisse, der Abflußstrom auf der Ordinate aufgetragen. Die einzelnen Kurven entsprechen jeweils verschiedenen Torspannungen. Die Kurvenschar im ersten Quadranten gilt für einen Halbleiter vom η-Typ, in welchem Fall die Abflußspannung positiv gegenüber der Quellspannung ist. Die Kurvenschar im dritten Quadranten gilt für einen p-Halbleiter, bei dem man die Abflußspannung negativ gegenüber der Quellspannung macht.

Es soll beispielsweise der Fall betrachtet werden, daß der Halbleiter 40 vom η-Typ ist und die Quellenelektroden am Schaltungsnullpunkt liegen. Die Arbeitsweise des Flip-Flops kann in der Weise bestimmt werden, daß man eine Widerstandsgerade 56 zieht, welche die Abszisse im Punkt +V_a, der Abflußerregerspannung, schneidet und deren Steilheit gleich — 1/R_L (R_L = Lastimpedanz) ist. Angenommen, die Spannung am Tor der ersten Triode 50 betrage + V_c Volt. Die Spannung an der Abflußtriode dieser Triode 50 beträgt dann + V_b Volt. Diese Spannung gelangt über die Direktverbindung zur Torelektrode der zweiten Triode 52. Die Kennlinie für eine Torspannung von + V_b Volt schneidet die Widerstandsgerade 56 in einem Punkt, der einer Abflußspannung von + V_c Volt, d. h. der Spannung an der Torelektrode der ersten Triode 50, entspricht. Im anderen stabilen Zustand des Flip-Flops beträgt die Spannung an der Abflußelektrode der zweiten Triode 52 und an der Torelektrode der ersten Triode 50 +F₆VoIt, während die Spannung am Tor der zweiten Triode 52 und am Abfluß der ersten Triode 50 + V_c beträgt. Je nach dem Leitungstyp des Halbleitermaterials kann man die Arbeitsspannungen so wählen, daß jeweils die eine Triode des FIip-Flops stromlos oder nichtleitend und die andere Triode stromführend oder leitend ist, und umgekehrt.

Ein Halbleitermaterial mit einer großen Anzahl von unausgefüllten Fangstellen hat im allgemeinen eine hohe Impedanz, und es fließt so lange wenig oder gar kein Strom zwischen der Quellenelektrode und der Abflußelektrode, bis die Spannung an der Torelektrode bei einem Material vom η-Typ positiver bzw. bei einem Material vom p-Typ negativer als die Quellspannung gemacht wird. Eine derartige Triode kann lediglich mit Stromerhöhung oder Ladungsträgeranreicherung arbeiten. Ist dagegen das Halbleitermaterial dotiert, so daß es bei nichtvorgespannter Torelektrode eine hohe Dichte an freien Ladungsträgern aufweist, so fließt bei vorspannungsfreiem Tor ein Strom zwischen der Quelle und dem Abfluß. Eine derartige Triode kann mit Stromerhöhung betrieben werden, indem man das Tor bei einem Material vom η-Typ positiver und bei einem Material vom p-Typ negativer als die Quelle vorspannt. Kehrt man die Polarität der Torvorspannung entsprechend um, so läßt sich die Triode mit Stromerniedrigung oder Ladungsträgerverarmung betreiben. Unabhängig von der Art des Betriebes nimmt die Torelektrode wenig oder gar keinen Strom auf, so daß eine galvanische oder Direktkoppelung zwischen einzelnen Stufen möglich ist, da die isolierte Torelektrode entweder positiv oder negativ in bezug auf die dazugehörige Quellenelektrode vorgespannt werden kann.

Auch bei den später zu beschreibenden Anordnungen können die Elektroden, die Isolierfilme und die Halbleiterschicht in der gleichen Weise aufgebracht werden wie bei den bereits beschriebenen Ausführungen. Ebenso können für die einzelnen Komponenten die gleichen Materialien verwendet werden.

Bei dem in F i g. 6 a und 7 gezeigten Flip-Flops befinden sich sämtliche Elektroden auf derselben Seite der Halbleiterschicht. Die Halbleiterschicht 60 ist auf die Oberseite des Systemträgers 62 aufgebracht. Auf der Halbleiterschicht 60 liegen im parallelen Abstand voneinander zwei Elektrodeastreifen 64 und 66. Ein Dünnfilm 68 aus Isoliermaterial (in F i g. 6 a nicht gezeigt) liegt auf der Oberseite der Halbleiterschicht 60 neben der Elektrode 64. Der untere Teil einer dritten Elektrode 70 ist auf dem Isolierfilm im parallelen Abstand von der unteren Hälfte der Elektrode 64 angeordnet. Der abgebogene Mittelteil und der obere Teil der Elektrode 70 liegen auf der Halbleiterschicht 60, wobei der obere Teil dieser Elektrode im parallelen Abstand von der Elektrode 66 angeordnet ist. Eine vierte Elektrode 72 von im wesentlichen der gleichen Gestalt wie die dritte Elektrode 70 ist mit ihrem oberen oder ersten Teil auf dem Isolierfilm im Abstand von der Elektrode 64 angeordnet. Der Rest der vierten Elektrode 72 liegt auf der Oberseite der Halbleiterschicht 60 mit Ausnahme derjenigen Stelle, wo sieh die Elektrode 72 mit der Elektrode 70 überkreuzt. An der Kreuzungsstelle der Elektroden 70 und 72 kanu eine verhältnismäßig dicke Lage aus Isoliermaterial zwischen die beiden Elektroden geschichtet sein, um die Elektroden elektrisch voneinander zu isolieren.

Die Elektrode 64 dient als gemeinsame Quellenelektrode für zwei Dünnfilmtrioden, die im Ersatzschaltbild nach Fig. 6 b mit 76 und 78 bezeichnet sind. Die unteren Teile der Elektroden 70 und 72 bilden die Torelektrode G₁ bzw. die Abflußelektrode D₁ der einen Triode. Die oberen Teile der Elektroden 72 und 70 bilden die Torelektrode G₂ bzw. die Abflußelektrode D₂ der anderen Triode. Es ist daher die Abflußelektrode der einen Triode jeweils mit der Torelektrode der anderen Triode direkt oder galvanisch gekoppelt. Die Elektrode 66 dient als gemeinsamer Speisespannungsleiter B + . Das Halbleitermaterial 60 zwischen der B+-Elektrode 66 und den angrenzenden Abschnitten der Elektroden 70 und 72 ist widerstandsbehaftet und im Ersatzschaltbild nach Fig. 6b durch Widerstände 80 und 82 dargestellt. Für ein gegebenes Halbleitermaterial lassen sich die Werte dieser Widerstände 80 und 82 in geeigneter Weise festlegen, indem man den Abstand zwischen der Elektrode 66 und den angrenzenden Abschnitten der Elektroden 70 und 72 entsprechend bemißt.

Die erfindungsgemäßen Flip-Flop-Stufen lassen sich ohne weiteres zu einem großen, in sich geschlossenen System vereinigen. Beispielsweise sind in F i g. 8 zweieinhalb Stufen eines Schieberegisters unter Verwendung von Flip-Flops der in Fig. 6a gezeigten Art dargestellt; F i g. 9 zeigt das entsprechende Ersatzschaltbild. Dieses Schieberegister kann auch aus Elementen der in F i g. 10 a bis 13 gezeigten Art aufgebaut sein.

Fig. 10a und 10b veranschaulichen die Herstellung eines Widerstandes nach dem Dünnschichtverfahren. In F i g. 10 a sind zwei ohmsche Kontakte 90 und 92 auf gegenüberliegenden Seiten einer Halbleiterschicht 94 angebracht. Der Widerstandswert des Elementes wird durch die Dicke der Halbleiterschicht 94, den Typ des Halbleitermaterials und die Fläche der beiden Kontakte 90, 92 bestimmt. Die Kontakte

90 und 92 können ζ. B. aus Zinn, Indium oder Gold bei einem Cadmiumsulfid-Halbleiter bestehen. Der Widerstand nach Fig. 10b besteht aus zwei auf die gleiche Seite einer Halbleiterschicht 100 im Abstand voneinander aufgebrachten ohmschen Kontaktelektroden 96 und 98. Der Wert des sich ergebenden Widerstandes wird durch den Abstand zwischen den Kontakten 96 und 98. die Länge dieser Kontakte und den Typ des Halbleiters bestimmt. Die Elemente nach Fig. 10a und IQb können auf einem Systemträger (nicht gezeigt) angeordnet sein. Eine andere bekannte Art von Dünnfilmwiderstand (nicht dargestellt) besteht aus einem langgestreckten Streifen aus aufgedampften Metall, beispielsweise Chromnickel.

Fig. Π zeigt im Querschnitt einen Dünnfilmkondensator. Der Kondensator hat einen ersten ohmschen Kontakt 104, der auf die Oberseite eines Systemträgers oder einer Unterlage 106 aufgebracht ist. Ein dünner Isolierfilm 108 trennt den Kontakt 104 von einem zweiten ohmschen Kontakt 110. Der Kapazitätswert des Elementes wird durch die Fläche der Kontakte 104 und 110, die Dicke und die Dielektrizitätskonstante des Isolierfilmes 108 bestimmt.

Eine isolierte Kreuzung für zwei Kontakte 114 und 116 kann, wie in Fig. 12 gezeigt, in der Weise hergestellt werden, daß man die Isolierschicht so dick macht, daß die Kapazität zwischen den Kontakten 114 und 116 vernachlässigbar klein ist.

Fig. 13 zeigt eine Diode im Querschnitt. Die Diode hat einen ohmschen Kontakt 120, der auf die d« Oberseite des Systemträgers 122 aufgebracht ist. Eine ebenfalls auf den Systeiplräger 122 aufgebrachte Halbleiterschicht 124 überdeckt einen Teil des ohmschen Kontaktes 120. Ein Sperrkontakt 126 befindet sich auf der Oberseite der Halbleiterschicht 124 gegenüber dem von dieser bedeckten Teil des ohmschen Kontaktes. Der Sperrkontakt 126 kann bei einem Cadmiumsulfid-Halbleiter beispielsweise aus Tellur bestehen.

In Fig. 8 ist jeweils ein zwischenstufiger Koppel- 4·-' widerstand mit R, ein Kondensator mit C und eine Diode mit d bezeichnet. Die Dünnfilmtrioden und die Abflußwiderstände können nach dem im Zusammenhang mit F i g. 6 a beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die Widerstände, Kondensatoren und Dioden können nach den im Zusammenhang mit Fig. K) bis 13 beschriebenen Verfahrensweise hergestellt werden.

Die in den Registerstufen gespeicherte Nachricht kann an den Anschlüssen 140 bis 144 der Abflußelektroden D₁, /)., und D- abgefragt werden. Diese Anschlüsse können gleichzeitig mit den entsprechenden Abflußelektroden aufgebracht werden. Auf die Oberseite des Speiseleiters B+, und zwar zwischen diesem und den Elektroden 140 bis. 144, ist ein Film aus Isoliermaterial (nicht gezeigt) aufgebracht. Der horizontale Teil des Schiebe.impulsleiters 145 ist unmittelbar auf den Systemträger, aufgebracht. Die .vertikalen Schenkel 146, 148 des Schiebeimpulsleiters sind von der gemeinsamen Quellenelektrode 147 durch Steine Isolierschicht (nicht gezeigt) von ausreichender Dicke getrennt, so daß keine kapazitive Kopplung zwischen diesen Schenkeln und der Quellenelektrode besteht. Von den die Widerstände und dazugehörigen Dioden verbindenden Metalielektroden sind die vertikalen Schenkel 146 und 148 durch eine dünne Isolierschicht (nicht gezeigt), deren Dicke die gewünschte Kapazität ergibt, getrennt.

Bei dem in F i g. 8 gezeigten Schieberegister können sämtliche Komponenten entweder auf die obere Seite der Halbleiterschicht (nicht gezeigt) oder auf einen frei liegenden Teil des Systemträgers aufgebracht sein, was für- manche Anwendungszwecke vorteilhaft ist. Beispielsweise können auf diese Weise sämtliche Komponenten nach Wunsch ohne weiteres kontaktiert werden, was nicht möglich ist, wenn ein Teil der Komponenten zwischen dem Systemträger und der Halbleiterschicht angeordnet ist. Ein Nachteil dieser Schaltungsauslegung besteht darin, daß die ÜberkreuzungsveFbindungen zwischen jeweils dem Abfluß der.einen Triode und dem Tor der anderen Triode der einzelnen Flip-Flops und die Verbindungen zwischen den benachbarten Stufen nicht in gerader Linie liegen. Ferner kann wegen der Auslegung der Schaltung der Abstand zwischen den jeweils benachbarten Ausgangselektroden 140, 142 und 144 größer sein, als es für manche Anwendungszwecke erwünscht ist. Soll das Schieberegister beispielsweise als Bildabtaster für Fernsehdarstellungen verwendet werden, so ist es wünschenswert, daß die Ausgangselektroden 140, 142 UfKl 144 dichter beieinander liegen.

In Fig. 14 umfaßt jeder der gestrichelten Blöcke 160, 162 und 164 einen Flip-Flop der in Fig. 2a gezeigten Art. Auch eine abgewandelte Ausführungsform dieses Flip-Flops, bei der sämtliche Elektroden sich auf der gleichen Seite der Halbleiterschicht befinden, kann \envendet werden. Fig. 9 zeigt das Ersatzschaltbild dieses Schieberegisters sowie auch des Schieberegisters nach Fig. 8, wobei in Fig. 14 die gleichen Bezugs/eichen für die einzelnen Komponenten verwendet sind.

Das Schieberegister nach Fig. 14 hat den Vorteil, daß sämtliche Elektroden streifenförmig und parallel zueinander angeordnet sind, was die Herstellung des Systems vereinfacht. Da die verkoppelnden Schaltungsteile mil den Widerständen, Dioden und Eingangskondi-'nsaloren getrennt von den Flip-Flops selbst angeordnet sind, können letztere dichter beieinander liegen, als es bei der Ausführungsform nach F i g. 8 möglich ist. Dies bedeutet, daß auch die Ausgangselektroden der einzelnen Flip-Folps näher beieinander liege». In Fig. 14 können die Schaltungselemente außerhalb der gestrichelten Blöcke 160 bis 164 unmittelbar auf den Systemträger (nicht gezeigt) aufgebracht sein. Die Widerstände. Dioden, Kondensatoren und Überkreuzungen können nach den im Zusammenhang mit Fig. 10 bis 13 erläuterten Verfahrensweisen hergestellt werden.

Fig. 15a zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flip-Flops mit 2 Dünnschichttrioden. Das entsprechende Ersatzschaltbild ist in Fig. 15b gezeigt. Die Isolierfilme sind, um die Zeichnung nicht zu komplizieren, in Fig. 15a nicht gezeigt; ; dagegen erscheinen diese Isolierfilme in den QuerscnniUsan-iichten nach Fig. in bis 18. Bei der Herstellung dicso Flip-Flops werden zunächst vier Elektroden 18«. 182. 184 und 186 auf die obere Fläche eines SysiaiHrägers (nicht ge/eigi) aufgebracht. Der vertikale Abschnitt der Elektrode 186 fluchtet mit der kurzen Elektrode 184. und die untere linke Ecke der Elektrode. 180 überlappt sich unter mechanischer und.elektrischer Kontaktgabe mit dom oberen rechten Teil der .Elektrode 184 (I ig. i7).

Ein auf die untere Halite des Swemträgers aufgebrachter Isolierfilm 190 (Fig. 17 und 18) über-

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deckt die Elektrode 184 und den größten Teil der Elektrode 186. Das freie Ende des horizontalen Abschnitts der Elektrode 186 wird vom Isolierfilm 190 nicht bedeckt, um den elektrischen Anschluß einer äußeren Signalquelle an diese Elektrode 186 zu ermöglichen. Eine sich über die gesamte Länge der Anordnung erstreckende Elektrode 192 liegt mit ihrer oberen Hälfte auf dem Systemträger und mit ihrer unteren Hälfte auf dem Isolierfilm 190. Als nächstes wird eine Halbleiterschicht 194 auf die Oberseite des bisher beschriebenen Systems aufgebracht, wobei die äußeren Enden der Elektroden 180, 182, 186 und 192 frei bleiben, um eine Kontaktierung dieser Elektroden zu ermöglichen.

Sodann wird ein zweiter Isolierfilm 198 (F i g. 16 »5 und 17) auf die obere Hälfte der Halbleiterschicht 194 aufgebracht. Auf diesen zweiten Isolierfilm 198 werden Elektroden 200 und 202 in der Weise aufgebracht, daß die Elektrode 202 und der vertikale Schenkel der Elektrode 200 miteinander fluchten und den Spalt zwischen den darunterliegenden Elektroden 180 und 182 überdecken. Zwei weitere Elektroden 204 und 206 werden irr solcher Lage auf die Halbleiterschicht 194 aufgebracht, daß der Spalt zwischen ihnen von den darunterliegenden Elektroden 184 und 186 überbrückt wird. Die obere linke Ecke der Elektrode 204, gesehen in der Zeichnung, gibt Kontakt mit der unteren rechten Ecke der Eelektrode 202 (Fig. 17).

Die einzelnen Komponenten der in Fig. 16, 17 und 18 gezeigten Dünnfiltertrioden haben die gleichen Bezugsnummern wie die entsprechenden Komponenten in Fig. 15a sowie die gleichen Buchstabensymbole, wie sie im Ersatzschaltbild nach Fig. 15b verwendet sind. Man sieht aus Fig. 15a und 17, daß die Abflußelektrode der einzelnen Trioden mit vernachlässigbar kleinem Widerstand galvanisch mit der Torelektrode der jeweils anderen Triode gekoppelt ist. Der Widerstand des Halbleitermaterials 194 zwischen den Abflußelektroden 180, 204 und dem gemeinsamen B-+--Speiseleiter 192 ist in F i g. 15b durch die Widerstandssymbole 212 bzw. 214 angedeutet.

Jede der Trioden hat zwei Torelektroden, deren erste G₁ oder G₂ direkt mit der Abflußelektrode D₂ bzw. D₁ der anderen Triode gekoppelt ist. Eingangssignale zum Schalten des Flip-Flops vom einen stabilen Zustand in den anderen können der anderen Torelektrode gj bzw. g., zugeleitet werden.

Fig. 19a, 20. 21 und 22 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Flip-Flop-Einheit. Fig. 19b zeigt das entsprechende Ersatzschaltbild. Bei der Herstellung dieser Anordnung wird eine erste Schicht aus n-Halbleitermaterial 250 auf einen Teil der unteren Hälfte eines Systemträgers 252 aufgebracht. Als Halbleitermaterial kann man z. B. Cadmiumsulfid verwenden. Eine zweite Schicht aus p-Halb-Ieitermaterial 254 wird auf einen Teil der oberen Hälfte des Systemträgers 252 im Abstand von der ersten Schicht 250 aufgebracht. Die Schicht 254 kann z. B. aus geeignet dotiertem Bleisulfat bestehen.

Zwei lange Parallelstreifen 258 und 260 dienen als Abfluß- und Torelektroden für vier Dünnfilmtrioden 262, 264, 266 und 268. Diejenigen Teile der Elektroden 258, 260, die als Torelektroden dienen und in Fig. 19a mit G₁, G₂, G₁ und G₄ bezeichnet sind, sind von der dazugehörigen Halbleiterschicht durch eine diese Teile unterlagernde Isolierschicht 259, die breiter ausgebildet sein kann als die Elektroden 258, 260 selbst, getrennt (s. F i g. 20, 21 urio 22). Die übrigen, als Abflußelektroden dienenden Teile dieser Elektroden 258, 260 liegen auf der HaIb^- leiterschicht 250 bzw. 254. Die über die betreffende Halbleiterschicht hinausragenden Enden dieser Elektroden 258 und 260 können auf den Systemträger 252 aufgebracht sein.

Eine dritte und eine vierte kurze Metallelektrode 272 und 274 liegen auf der Oberseite der n-Hälbleiterschicht 250 angrenzend an die mit G₁ bzw. G₈ bezeichneten Teile der Elektroden 260 und 258. Eine fünfte und eine sechste kurze Metallelektrode 276 und 278 liegen auf der Oberseite der p-Halbleiterschicht 254 angrenzend an die mit G₃ bzw. G₄ bezeichneten Teile der Elektroden 258 und 260. Die vier letztgenannten Elektroden 272 bis 278 bilden die Quellenelektroden für die Dünnfilmtrioden 262, 264, 266 bzw. 268 (Fig. 19b) und sind mit S₁, S₂, S₃ und S₄ bezeichnet.

Zusätzlich zur leichten Herstellbarkeit hat ein Flip-Flop von der in F i g. 19 gezeigten Art den Vorteil, daß er im eingeschalteten Zustand praktisch keinen Ruhestrom führt, wenn die Halbleitermaterialien der Schichten 250 und 254 so dotiert sind, daß die Trioden 262, 264, 266 und 268 nur im Stromerhöhungsbetrieb arbeiten können. Die Trioden 262 und 264 können als die über Kreuz gekoppelten aktiven Elemente des Flip-Flops betrachtet werden. Die Trioden 266 und 268, die als impedanzveränderliche Elemente arbeiten, üben die Funktion der Lastwiderständen in den Flip-Flop-Grundschaltungen aus und bewirken in anschließend- zu beschreibender Weise eine Steigerung der Funktionsweise des Flip-Flops.

Wie aus der Beschreibung der Fig. 5 erinnerlich, weist ein Halbleitermaterial, das bei nicht vorgespannter Tor-Quellen-Strecke eine große Zahl von ungefüllten Fangstellen hat, eine hohe Impedanz zwischen Quelle und Abfluß auf. Macht man die Spannung am Tor positiver als an der Quelle, so werden bei einem η-Halbleiter Elektronen in das Halbleitermaterial gezogen, und die Impedanz zwischen der Quelle und dem Abfluß erniedrigt sich. Bei einem p-Halbleiter werden, wenn man die Torspannung negativ gegenüber der Quellspannung macht, Defektelektronen oder Löcher in das Halbleitermaterial gezogen. Die Spannungsdifferenz zwischen Tor und Quelle, bei der eine merkliche Auffüllung der Fangstellen und eine entsprechende Impedanzerniedrigung auftritt, hängt von der Dotierung ab und läßt sich beeinflussen. Die Impedanz zwischen der Quelle und dem Abfluß für ein gegebenes Material ist eine Funktion der Torspannung und hängt nicht vom kontinuierlichen Stromfluß zwischen der Quelle und dem Abfluß ab. In diesem Sinn wirkt die Triode in etwa als Schalter, wobei die metallische Torelektrode durch Steuern der Leitfähigkeit der Quelle-Abfluß-Strecke den Schalter öffnet und schließt.

Für die Erläuterung der Arbeitsweise des Flip-Flops sei angenommen, daß die Quellenelektroden der Trioden 262 und 264 am Schaltungsnullpunkt und die Quellenelektroden der Trioden 266 und 268 direkt an einer Speisespannung von +5 Volt liegen. Weiter sei angenommen, daß die Impedanz zwischen der Quelle und dem Abfluß einer Triode jeweils so lange sehr hoch bleibt, bis die Spannungsdifferenz zwischen Tor und Quelle 1 Volt übersteigt. Anfänglich befindet sich die Triode 262 im niederohmigen Zustand, nachdem sie durch eine äußere Quelle in diesen Zustand

gesteuert worden ist. Die Impedanz zwischen der Quelle S₁ und dem Abfluß D₁ ist in diesem Fall niedrig, und die Spannung am Abfluß D₁ kann +1 Volt betragen. Diese zum Tor G₂ der Triode 264 gelangende Spannung reicht nicht aus, um die Impedanz zwischen der Quelle S., und dem Abfluß D₂ nennenswert zu erniedrigen.

Die Impedanz zwischen dem Abfluß D., und der Quelle S._ä fällt auf einen niedrigen Wert ab, da das Tor C₁ um 4 Volt negativer als die Quelle S₃ ist. (Das Halbleitermaterial der Triode 266 ist vom p-Typ.) Der Spannungsabfall zwischen der Quelle S_;! und dem Abfluß D₃ kann daher nur ungefähr 1 Volt betragen, so daß die Spannung am Abfluß D₃ -M Volt beträgt. Diese zum Tor G₁ der Triode 262 gelangende Spannung hält diese Triode im niederohmigen Zustand. Dagegen bewirkt die am Tor G₁ der Triode 268 liegende Spannung von -i-4 Volt ein Spannungsgefälle von nur 1 Volt zwischen der Quelle S₄ und dem Tor G₄. Die Impedanz zwischen der Quelle S₄ und na dem Tor G₄ ist daher hoch.

Zusammenfassend ist festzustellen, - daß die Trioden 262 und 266 sich in ihrem niederohmigen. die Trioden 264 und 268 sich dagegen in ihrem hochohmigen Zustand befinden. Ein Stromfluß durch die Trioden 262 und 266 kann lediglich über die Abfluß-Quellen-Strecke der Triode 268 bzw. der Triode 264 erfolgen. Wegen der Hochohmigkeit dieser Stromwege fließt wenig oder gar kein Strom durch die Trioden 262 und 266, und der Leistungsverbrauch im stationären oder Ruhezustand des Flip-Flops ist sehr gering. Der Flip-Flop kann durch Anlegen beispielsweise einer positiven Signalspannung an das Tor G_:i der Triode 264 in seinen anderen stabilen Zustand geschaltet werden. Daraufhin nehmen sämtliche Triöden 262, 264, 266 und 268 den jeweils umgekehrten Zustand ein.

F i g. 23 zeigt vier Stufen eines in sich geschlossenen, nach dem Aufdampfverfahren hergestellten Schieberegisters, das in seinen einzelnen Stufen jeweils einen Flip-Flop der in Fig. 19 gezeigten Art verwendet. F i g. 24 zeigt das Ersatzschaltbild der vier Stufen. In F i g. 23 sind die einzelnen Widerstände, Kondensatoren und Dioden jeweils mit den Buchstabensymbolen R, C bzw. D bezeichnet, wobei die tiefgestellter, Ziffernindexe jeweils den einzelnen Bezugsnummern in Fig. 24 entsprechen. Sowohl in Fig. 23 als auch in Fig. 24 bedeutet 280 einen gemeinsamen Speiseleiter B^-, 282 einen gemeinsamen Null- oder Erdleiter und 284 einen Schiebeimpulsammelleiter. Sämtliche genannten Komponenten owie die Überkreuzungen der Verbindungsleiter önnen in der in Fig. 10 bis 13 veranschaulichten eise hergestellt werden. Die gesamte Einrichtung st auf einem Systemträger 290 angeordnet.

Die Halbleiterschichten 292 und 294 der einzelnen lip-FIops sind auf die Oberseite des Systemträgers 90 aufgebracht. In F i g. 23 sind lediglich die n-Halbeiterschicht 292 und die p-Halbleiterschicht 294 für en am weitesten linken Flip-Flop angedeutet. Die 6g albleiterschichten der übrigen Flip-Flops haben die gleiche Form und Anordnung. Man sieht, daß das ialbleitermaterial sich über lediglich einen Teil der Breite der Quellenelektrode S und der Abflußelekrode D erstreckt. Dadurch wird es möglich, die einmeinen Elektroden in sehr dichtem horizontalen Abtand voneinander anzuordnen, ohne daß dabei eine ^erkopplung zwischen der Abflußelektrode einer Stufe und der Quellenelektrode der benachbarten Stufe, beispielsweise zwischen D₁ und S₅ auftreten kann. Zwischen den einzelnen Torelektroden G und der Halbleiterschicht ist jeweils eine Zone aus Isoliermaterial angeordnet,, wie in Fig.20 bis 22 gezeigt. .-. ; .......

Man sieht, daß bei der Auslegung nach F.ig. 23 sämtliche kritischen Trennspalten parallel zu den Ausgangselektroden 296, 298, 300 und 302 verlaufen. Dadurch wird es möglich, die Einrichtung auf verhältnismäßig einfache Weise durch Aufdampfen mit Hilfe von Masken herzustellen. Dabei verwendet man als Aufdampfmaske für die Bildung des Trennspaltes zwischen zwei benachbarten, beabstandeten Elektroden jeweils einen in einen Rahmen eingespannten, unverdrillten Draht. Sodann bewegt man den Rahmen relativ zum Elektrodenträger in Richtung quer zum Trennspält zwischen den benachbarten Elektroden und parallel zur Ebene der Hauptfläche über eine Strecke, die kleiner ist als der Durchmesser des Drahtes. Durch mehrmaliges Wiederholen des Aufdampfvorganges kann man erreichen, daß die Trennspalte zwischen den aufgedampften metallischen Elektroden kleiner als der Drahtdurchmesser und kleiner als 100 Mikron werden. Durch entsprechende geometrische Auslegungen, die eine Fixierung sämtlicher kritischen Abmessungen in der Anordnung der einzelnen Schichtelemente mit Hilfe von parallelen Maskierungsdrähten in einer Aufdampfeinrichtung ermöglichen, erhält man eine kompakte aufgedampfte Schaltung. Auf einen äußerst kompakten oder gedrängten Aufbau legt man Wert z. B. bei Schieberegistern, Speichersystemen und Abtastschaltungen zur Verwendung in Festkörperpaneelen oder Rasterschirmen für Fernsehaufnahme- und -wiedergabezwecke. Die Flip-Flops nach Fig. 19a und 23 eignen sich besonders gut für Dünnfilmtriodenkonstruktionen, bei denen sämtliche Elektroden auf der gleichen Seite oder Fläche der Halbleiterschicht angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche:

1. EestkörperrKippschaltung mit zwei FeIdeffekt-Dünnschichttrioden mit auf einer Halbleiterschicht im Abstand voneinander angebrachter Quellenelektrode und Abflußelektrode sowie ^: -über dem Zwischenraum zwischen Quellen- und Abflußelektrode angeordneter, von der HaIbleiterschieht isolierter Steuerelektrode, wobei die Abflußelektroden und die Steuerelektroden der beiden Trioden über Kreuz gekoppelt sind, wobei ferner die beiden Quellenelektroden gemeinsam auf ein festes Potential und die beiden Abflußelektroden gemeinsam auf ein anderes festes Potential vorspannbar sind und wobei das Potential jeder der beiden Steuerelektroden durch Anlegen von Signalen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Steuerelektrode der einen Triode mit der Abflußelektrode der anderen Triode über ein Leiterelement vernachlässigbar kleiner Impedanz galvanisch gekoppelt ist.

2. Festkörper-Kippschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterelemente aus je einem Leiterstreifen bestehen, der an seinem einen Ende als Abflußelektrode der einen Triode mit der Halbleiterschicht kontaktiert und an seinem anderen Ende als Steuer-

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elektrode der entsprechend anderen Triode von " der Halbleiterschicht isoliert ist (F i g. 2 a, 6 a).

3i Festkörper-Kippschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterstreifen im wesentlichen parallel zu den entsprechenden, ebenfalls durch Leiterstreifen gebildeten Quellenelektroden in dichtem Abstand von diesen angeordnet sind (Fi g. 2 a, 6 a).

4. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Quellen- xo elektroden durch einen gemeinsamen Leiterstreifen gebildet werden (F i g. 6 a).

5. Festkörper-Kippschaltung nach. Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leiterstreifen, die jeweils Abflußelektrode der einen und Steuerelektrode der anderen Triode bilden, sowie der die Quellenelektroden bildende dritte Leiterstreifen sämtlich auf der einen Seite der Halbleiterschicht angebracht sind, wobei der erste und der zweite Leiterstreifen sich ungefähr 2c in der Mitte überkreuzen und dort voneinander isoliert sind (F i g. 6 a).

6. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leiterstreifen, die jeweils Abflußelektrode der einen und Steuerelektrode der anderen Triode bilden, sowie die die entsprechenden Quellenelektroden bildenden Leiterstreifen auf verschiedenen Seiten der Halbleiterschicht angebracht sind (Fi g. 2 a).

7. Festkörper-Kippschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abflußelektroden jeweils über einen Lastwiderstand mit einer gemeinsamen Vorspannquelle verbunden sind.

8. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Lastwiderstände jeweils durch eine Schicht hohen spezifischen Widerstandes gebildet werden (Fig. 6a, 15a).

9. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Lastwiderstände jeweils durch mit spezifischem Widerstand behaftete Teile der Halbleiterschicht gebildet werden.

lü. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 9. 4« dadurch gekennzeichnet, daß an die mit spezifischem Widerstand behafteten Teile der Halbleiterschicht auf der dem ersten und dem zweiten Leiterstreifen gegenüberliegenden Schichtseite ein die Abflußvorspannungsquelle bildender Leiter- seilreifen angeschlossen ist (F i g. 6 a).

11. Festkörper-Kippschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trioden auf der gleichen Halbleiterschicht gebildet sind und daß auf dieser Halbleiterschicht ein zusätzlicher Leiterstreifen angebracht ist, der einen die beiden Steuerelektroden unter Zwischenschaltung einer als Kondensatordielektrikum wirkenden Isolierschicht überlagernden Teil hat, derart, daß über diesen zusätzlichen Leiterstreifen Signale zum Verändern der Steuerelektrodenspannung kapazitiv auf die beiden Steuerelektroden koppelbar sind.

12. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichten der beiden Trioden aus Halbleitermaterial des gleichen Leitungstyps bestehen und daß als Lastwiderstände ein zweites Paar von Feldeffekt-Dünnschichttrioden mit isolierter Steuerelektrode, deren Halbleiterschichi aus Halbleitermaterial des entgegengesetzten Leitungstyps besteht, dienen, wobei die Trioden des zweiten Paars jeweils mit ihrer Abflußelektrode an die Abflußelektrode und mit ihrer Steuerelektrode an die Steuerelektrode der entsprechenden Triode des ersten Paars sowie mit ihrer Quellenelektrode an die gemeinsame Abflußvorspannungsquelle angeschaltet sind (Fig. 19 a. 19b)..

13. Festkörper-Kippschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander verschalteten Abfluß- und Steuerelektroden der beiden Triodenpaare jeweils durch einen durchlaufenden Leiterstreifen gebildet werden (Fi g. 19 a).

14. Integriertes Schieberegister, bei dem auf einem gemeinsamen Systemträger mehrere Festkörper-Kippschaltungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche als hintercinandergeschaltete Registerstufen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen der einzelnen Stufen jeweils über Kreuz von der Abflußelektrode bzw. der Steuerelektrode der einer Triode des aktiven Triodenpaars der vorausgehenden Stufe zur Steuerelektrode bzw. Abflußelektrode der einen Triode des aktiven Triodenpaars der nächstfolgenden Stufe erfolgt, wöbe in jedem Kopplungszweig die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands und einer Diode liegt und am Verbindungspunkt dieses Widerstands und dieser Diode kapazitiv Schiebeimpulse einkoppelbar sind (Fig. 8. 9; 23, 24)

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 256 116;
belgische Patentschrift Nr. 603 266.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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