DE2237336A1 - Halbleiterspeicher - Google Patents
HalbleiterspeicherInfo
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Description
Patentanwälte
Dr.-Ing. Wilhelm Reicliel
Dipl-Ing. V/oligcng Beichel
Dipl-Ing. V/oligcng Beichel
6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraße 13
Parksiraße 13
7149
NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA, Shizuoka-Ken,-Japan
Halbleiterspeicher
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterspeicher, die zur Speicherung analoger Abtastwerte einer Schwingungsform oder
einer Funktion dienen. ■ ■
Die herkömmlichen Speicher zum Speichern analoger Werte enthalten einzelne Speicherelemente, beispielsweise Widerstände,
deren Werte den gespeicherten analogen Werten entsprechen und aus denen mit Hilfe von mechanischen Kontakten die darin gespeicherten
analogen Werte aufeinanderfolgend ausgelesen werden können. .
Bei diesen bekannten Speichern ist für jeden zu speichernden analogen Wert e';in Speicherelement vorgesehen. Da sehr viele
dieser Speicherelemente vorhanden sind, haben die herkömmlichen Speicher einen großen Platzbedarf. Um eine hohe Abtastgenauigkeit
der analogen Information zu erzielen, braucht man eine große Anzahl von Speicherelementen. Bei den herkömmlichen
Speichern ist die Abtastgenauigkeit aufgrund von sich dann ergebenden großen Speicherabmessungen begrenzt. Die. bekannten
Analogwertspeicher haben daher eine verhältnismäßig niedrige Abtastgenauigkeit.
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Trotz sorgfältiger Herstellung weisen die bekannten Analogwertspeicherelemente
eine gewisse Streuung auf. Dies führt dazu, daß Speicherelemente hoher Präzision sehr teuer sind. Darüberhinaus
sind die Werte der angebotenen Speicherelemente genormt, so daß Speicherelemente mit Zwischenwerten speziell angefertigt
werden müssen. Dies führt zu einem noch größeren Kostenaufwand
.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Analogwertspeieher besteht
darin, daß die gespeicherte Information mit Hilfe von mechanischen Kontakten ausgelesen wird. Außer einer kurzen
Lebensdauer ist damit der Nachteil verbunden, daß die Auslesegeschwindigkeit begrenzt ist.
Zum Speichern von Digitalinformation sind bereits zahlreiche verschiedenartige Speicher bekannt, beispielsweise Magnetspeicherelemente
oder Halbleiterspeicher. Um von diesen Speichern eine analoge Information zu erhalten, ist es jedoch erforderlich,
einen Digital-Analog-Umsetzer zu verwenden. Wenn darüberhinaus die Anzahl der Bits des Digital-Analog-Umsetzers auf
einen bestimmten Wert begrenzt ist, weist die analoge Ausgangsinformation keine hohe Genauigkeit auf.
Ferner hat man bereits zum Erzeugen von analoger Information Funktionsgeneratoren benutzt, die nach Empfang von Taktimpulsen
fortlaufend vorgegebene Spannungen erzeugen. Die Funktionsgeneratoren kann man in zwei Gruppen unterteilen, nämlich eine
mit Elektronenröhren arbeitende Gruppe und eine Gruppe mit Servomotoren. Diese Funktionsgeneratoren sind jedoch äußerst kostspielig.
Darüberhinaus weisen die Funktionsgeneratoren mit Elektronenröhren eine geringe Genauigkeit und Stabilität auf.
Die Funktionsgeneratoren mit Servomotoren haben eine geringe Zuverlässigkeit und ihre Betriebsgeschwindigkeit ist infolge
der Verwendung mechanischer Teile nach oben begrenzt.
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Weiterhin sind bereits !Eongeneratoren für fesifcinstrme^ite bekannt,
die je do cii zum Erzeugen analoger Schwlngungsformen
einen ^äußerst komplizierten Aufbau haben.. Biese Generatoren
1 enthalten zum Erzeugen von Musiktonen zahlreiche Oszillatoren,
die verschiedene Frequenzen erzeugen. Eine Schwingumgsftoirm,,
die die harmonischen 'Sontoomponenten enthält,, wird -durch ein
kompliziertes Filter ,geleitet. Infolge der zahlreichen .oszillatoren
und Filter zeigen diese Tongeneratoren einen äußerst
komplizier ten Aufbau und nur eine geringe Stabilität» Weiter-,
hin ist es mit -diesen Generatoren nicht möglich, komplizierte
SchWingungsformen zu erzeugen;» die beispielsweise &ie drelßig-■
ste Harmonische oder einen noch höheren Toxi enthalten, der beispielsweise in der Tonskala eines natürlichen Ä^iMmstrumentS;,
z„B, eines Klaviers, vorkommt.
Die herkömmlichen Digital-Analog—Umsetzer enthalten eine große
Anzahl von Schaltern und Widerstandsnetzwerken.. Beim Betrieb dieser Umsetzer werden vorgegebene Schalter aufgrund von zugeführt
en DigitalSignalen geschlossen, um an den Widerstandsnetzwerken die analogen Signale abnehmen zu können.
Die üblichen Digital-Analog-Umsetzer enthalten in federn Widerstandsnetzwerk
zahlreiche Widerstandselemente und Schalter» Sie sind daher äußerst groß- Da die Werte der Widerstandselemente
bei der Herstellung einer gewissen Streuung unterworfen sind, sind Digital-Analog-Umsetzer hoher Genauigkeit äußerst teuer*
Darüberhinaus ist infolge der zahlreichen Schalter die Umsetz- ! geschwindigkeit begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen praktikablen,
einfachen Halbleiterspeicher zur Speicherung analoger Werte mit geringen Abmessungen zu schaffen. Ferner soll eine Einrichtung
zum Auslesen.der gespeicherten analogen Information vorgesehen werden.
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Bei einem Halbleiterspeicher nach der Erfindung mit einer integrierten Schaltung bestimmen die Dimensionen von getrennten
Speicherbereichen die zu speichernden einzelnen Analogwerte.
Damit der Halbleiterspeicher möglichst klein ist, sind die zahlreichen Speicherbereiche in einen Halbleiterkörper eingebettet.
Da der Halbleiterkörper keine Teile aufweist, die einem mechanischen
Verschleiß unterliegen, hat er eine hohe Lebensdauer. Darüberhinaus sind die Abtastgeschwindigkeit und die Abtastgenauigkeit
sehr hoch.
Da die Anzahl der aktiven Elemente gering ist, zeichnet sich
der erfindungsgemäße Halbleiterspeicher bei geringen Kosten durch eine hohe Zuverlässigkeit aus.
Die erfindungsgemäße Speicher- und Ausleseeinrichtung für analoge Information zeichnet sich bei hoher Lesegeschwindigkeit,
hoher Genauigkeit und großer Stabilität durch einen einfachen Aufbau aus.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Speichern und Auslesen analoger Information ist als Tongenerator für Musikinstrumente,
Funktionsgeneratoren und dgl. geeignet. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann man nämlich komplizierte Töne speichern
und auslesen, die bei natürlichen Musikinstrumenten vorkommen. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung als Tongenerator ist es von Bedeutung, daß die gespeicherte Information
wahlfrei ausgelesen werden kann. Ein Analog-Digital-Umsetzer, bei dem nach der Erfindung die Verbindungsabschnitte
einer Diffusionswiderstandsschicht in einem Halbleiterkörper ausgebildet sind, zeichnet sich durch eine hohe Abmessungsgenauigkeit
aus, so daß die analogen Spannungswerte genauer und die relativen Widerstandsfehler zwischen den Verbindungsabschnitten
kleiner sind.
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Der erfindungsgemäße Analog-Digital-Umsetzer hat äußerst geringe
Abmessungen, da die Transistoren, Widerstände und Verbindungsleitungen als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildet
sind.
Der erfindungsgemäße Halbleiterspeicher zeichnet sich jedoch nicht nur durch einen einfachen Aufbau, sondern auch durch ein
einfaches Herstellungsverfahren aus. Bis zu einem Kontaktschnittverfahren
sind die Herstellungsschritte von Speichern mit verschiedenem Speicherinhalt gleich, und der Speicherinhalt
wird lediglich durch verschiedenartige Muster bei der Metallvakuumverdampfung bestimmt.
Ein nach der Erfindung ausgebildeter Halbleiterspeicher enthält
eine kettenleiterartige Dämpfungsschaltung, die mit Hilfe einer
gemeinsamen Diffusionswiderstandsschicht von einfacher Form gebildet wird. Vorbestimmte Ausgangsspannungen werden dabei da- ·
durch erzeugt, daß die Fläche der Diffusionswiderstandsschicht effektiv ausgenützt wird.
Der erfindungsgemäße Halbleiterspeicher stellt somit eine integrierte
Schaltung dar, in der die analogen Abtastwerte einer Schwingungsform oder einer sonstigen Funktion gespeichert werden
können. Der Speicher enthält mehrere Speicherbereiche, deren Abmessungen Impedanzwerte bestimmen, die den zu speichernden Analogwerten
entsprechen. An die Speicherbereiche sind mehrere Transistorbereiche angeschlossen. Die Transistorbereiche weisen
Ausleseanschlüsse auf. Die Speicherbereiche sind mit einer Ausgangsklemme verbunden. Wenn den Ausleseanschlüssen nacheinander
Impulse zugeführt werden, tritt an der Ausgangsklemme die gespeicherte Schwingungsform oder Funktion auf. Dabei sind beliebig
viele Signalverläufe denkbar. Der erfindungsgemäße Speicher ist trotz hoher Genauigkeit zur Massenproduktion geeignet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Ansicht eines nach der Erfindung ausgebildeten Halbleiterspeichers,
Fig. 2(a) ein Ersatzschaltbild des in der Fig. 1 dargestellten Speichers,
Fig. 2(b) einen zeitlichen Verlauf einer Ausgangsspannung,
Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform des in der Fig. 1 dargestellten Speicher,
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild des Speichers nach der Fig. 3,
Fig. 5(a) und 5(b) Teilansichten von zwei Abwandlungen des in der Fig. 3 dargestellten Speichers,
Fig. 6 eine Teilansicht einer weiteren Abwandlung des in der Fig. 3 dargestellten Speichers,
Fig. 7 ein Ersatzschaltbild des abgewandelten Speichers nach der Fig. 6,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,
Fig. 9 eine Abwandlung des Speichers nach der Fig. 8,
Fig. 10 ein Ersatzschaltbild der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Speicher,
Fig. 11 ein ausführliches Schaltbild einer in der
Schaltungsanordnung nach der Fig. 10 enthaltenen Steuerschaltung zum Auslesen,
Fig. 12 einen zeitlichen Verlauf von Signalen, die an verschiedenen Teilen der in der Fig. 11 dargestellten Schaltung
auftreten.
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Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,
Fig. 14 ein Ersatzschaltbild der in der Fig. 13 dargestellten
Anordnung,
Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel eines Digital-Analog-Umsetzers nach der Erfindung,
Fig. 16 ein Ersatzschaltbild der in der Fig. ,15 dargestellten Anordnung,
Fig. 17 den wichtigsten Teil von Elementen, die in einem Halbleiterspeicher nach der Erfindung verwendet werden,
Fig. 18 und 19,einen Teil der in der Fig. 17 dargestellten
Elemente,
Fig.,,20 den wichtigsten Teil von Elementen, die in einem besonderen Halbleiterspeicher nach der Erfindung verwendet
werden, "
Fig. 21 einen Teil der in der Fig. 20 dargestellten Elemente,
Fig. 22 einen Teil der Elemente, die in dem besonderen
Halbleiterspeicher nach der Erfindung verwendet werden und
Fig. 23 ein Ersatzschaltbild der in der Fig. 22 dargestellten Elemente.
Die Fig. 1 stellt den Aufbau einer« integrierten Halbleiterschaltung
dar. .
Der Einfachheit halber werden zur Erläuterung der Erfindung in den Zeichnungen integrierte Halbleiterschaltungen dargestellt,
die lediglich nach MOS-Technik ausgebildet sind und Transisto-
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ren mit P-Kanälen aufweisen. Ferner sind in den Zeichnungen
P-Diffusionsschichten und Gattelektroden von MOS-Transistoren durch Symbole ^ bzw. ^ und durch Vakuumverdampfung ausgebildete
Metallabschnitte und Abschnitte, die die durch Vakuumverdampfung
gebildeten Metallabschnitte und die P-Diffusionsschichten verbinden, durch Symbole Q bzw. ^j dargestellt.
Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, sind mehrere in ein Halbleitersubstrat
eingebettete P-Diffusionswiderstandsschichten P1,
P2 bis Pn als Bänder ausgebildet. Jede der Schichten P1, Pp
bis Pn ist mit einer vakuumaufgedampften Aluminiumschicht Al
verbunden. Die am Verbindungspunkt mit der Aluminiumschicht beginnende Streckenlänge entspricht einer in den Diffusionswiderstandsschichten
gespeicherten analogen Größe. Die Längen I1, Ip
bis In der entsprechenden P-Diffusionsschichten P1, Pp bis P
entsprechen somit getasteten Analogwerten, die gespeichert sind, Die Widerstandswerte der P-Diffusionsschichten P1, Pp bis P
entsprechen den Längen dieser Schichten.
Die unteren Endabschnitte der P-Diffusionsschichten P1, Pp bis
P bilden die Senken von (P-Kanal-)MOS-Transistoren TR1 bis
TR . Diese Transistoren TR1 bis TR werden durch (negative)
Lesesignalspannungen in den leitenden Zustand gebracht, die von einer Lesesteuerschaltung ROC den Gattelektroden G (den Leseanschlüssen)
zugeführt werden. Wenn von der Lesesteuerschaltung ROC hinreichend große negative Impulse den Transistoren TR1
bis TR aufeinanderfolgend zugeführt werden, gelangen diese Transistoren TR1 bis TRn nacheinander in den leitenden Zustand.
Die gemeinsam mit der Aluminiumschicht in Verbindung stehenden entgegengesetzten Seiten (in der Fig. 1 nicht gezeigt) der
P-Diffusionsschichten P1, Pp bis Pn sind über einen geeigneten
Belastungswiderstand an eine negative elektrische Quelle angeschlossen, so daß an einer Ausgangsklemme T . der vakuumaufgedampften
Aluminiumschicht Al Ausgangsspannungen abgenommen werden
können, die den Längen I1 bis 1 der P-Diffusionsschichten
P1 bis P entsprechen.
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In diesem Zusammenhang wird die Lesesteuerschaltung ROC im
einzelnen beschrieben. Bei der Darstellung nach der Fig. 1 wird die P-Diffusionsschicht als Quelle und Senke des MOS-Transistors
sowie als Verbindungsleitung benutzt. Transistoren M1 bis Mg dienen zur Erzeugung von Lesesteuersignalen X,
X, Ϋ, Y, Z und Z aus EingangsSignalen X, Y und Z, wohingegen
Transistoren MS1 bis MS zur Erzeugung von Lesesignalen dienen,
die aufgrund der oben beschriebenen Lesesteuersignale den Gattelektroden
der Transistoren TFL bis TR zugeführt werden. Die Gatts dieser Transistoren werden durch Vakuumaufdampfung von
Aluminium auf die dünnen Oxidschichten zwischen den Senken Q1,
Q2 bis Qn und den Quellen S1 bis S der P-Diffusionsschichten
in an sich bekannter Weise ausgebildet.
Die Transistoren MS1 bis MSn sind an solchen Stellen vorgesehen,
daß bei der Auswahl der Lesesteuersignale X, X, Y, Y, Z und Z die Transistoren die Lesesignale den Gatts in einer vorbestimmten
Reihenfolge zuführen.
Die in der Fig. .1 dargestellte Anordnung ist lediglich ein spezielles Ausführungsbeispiel. Die Lage und die Anzahl der Transistoren
können optimal gewählt werden.
Die P-Diffusionsschicht zum Speichern analoger Tastwerte kann wie folgt aufgebaut sein. Die Breite beträgt 10 /um, die Tiefe
2 /um und die Länge 1 mm. Bei 4s= 200 q/[j hat diese Diffusionsschicht
einen Widerstand von etwa 20 ka., also einen praktikablen Wert. Bei einem Abstand von 20 bis 30 /um zwischen
den Diffusionsschichten und einer Anzahl von 64 Schichten (P1
bis P ) hat der gesamte Speicherabschnitt lediglich eine Größe von etwa 1 · 1,5 mm.
In der Fig. 2(a) ist ein Ersatzschaltbild des in der Fig.. 1 dargestellten „v-ichers gezeigt. Die zeichnerische Ausdehnung
der Widerstände R1, R2 bis Rn entspricht den Widerstandswerten
der zugeordneten Längen I1 bis In der zugeordneten P-Diffusionsschichten
P1, P2 bis Pn. Aus der Fig. 2(a) geht somit hervor,
daß die in der Fig. 2(b) dargestellten analogen Ausgangs-
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spannungen ausgelesen werden.
Es braucht nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß die Lesesteuerspannung ROC in mannigfacher Weise ausgebildet'sein
kann. In der Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung als Beispiel für die Lesesteuerschaltung dargestellt.
Bei dem Ersatzschaltbild nach der Fig. 2(a) sind die einen Enden der Widerstände R1 bis RQ über einen Belastungswiderstand R
an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen, und die anderen Enden der Widerstände sind mit den Senken D von Feldeffekttransistoren
TR. bis TR0 verbunden. Die Quellen S der Transi-
I O
stören TfL bis TRg bilden einen gemeinsamen Anschluß, der mit
Masse verbunden ist. Die Gatts G sind an Ausgangsklemmen O1 bis
Oo der Lesesteuerschaltung ROC angeschlossen.
Für die Anordnung nach der Fig. 2(a) kann man irgendeine bekannte Lesesteuerschaltung verwenden, sofern diese' aufgrund von Lesebefehlssignalen
Lesesignalimpulse an die Ausgangsklemmen 0. bis
Oq abgibt.
Wenn der Lesesteuerschaltung ROC Eingangssignale X, Y und Z zugeführt
werden, treten an den Ausgangsklemmen Ov Op bis 0Q nacheinander
in der genannten Reihenfolge Spannungsimpulse auf, und zwar zyklisch. Wenn der an der Klemme O1 auftretende Spannungsimpuls
dem Gatt des Transistors TR1 zugeführt wird, fließt von
der elektrischen Spannungsquelle über den Belastungswiderstand R, den Widerstand R1 und die Quelle-Senke des Transistors TR1 ein
elektrischer Strom zur Masse. An der Ausgangsklemme T011-J- tritt
somit eine Spannung auf, die dem V/iderstandswert des Widerstands R1 entspricht. Wenn in ähnlicher Weise den Klemmen Op
bis O8 Spannungsimpulse zugeführt werden, treten an der Ausgangsklemme
T+ nacheinander Spannungen auf, die den Widerstandswerten
der Widerstände R2 bis RQ entsprechen. Die auf
diese Weise über die Ausgangsklemme T^ ausgelesenen Spannungen
sind in der Fig. 2(b) in Abhängigkeit von der Zeit (Abszisse) dargestellt. Der in der Fig. 2(b) gezeigte Spannungsverlauf
entspricht dem Muster der Widerstandswerte der Widerstände R1 bis
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Bei der obigen Anordnung sind die analogen Werte, die man durch Abtasten der besonderen Analoginformation in gleichen Zeitintervallen
enthält,, in den Widerständen gespeichert. Das Abtastzeitintervall
kann man durch Auswählen der Anzahl der Transistoren bestimmen. Auf diese Y/eise ist es möglich, Analoginformation
mit einer hohen Abtastgenauigkeit auszulesen.
Bei der in der Fig. 3 dargestellten Anordnung ist das eine Ende einer P-Diffusionsschicht K an eine elektrische Quelle V^ angeschlossen,
während das andere Ende mit Masse verbunden ist. Die Diffusionsschicht K weist mehrere Verbindungsabschnitte K1
bis K^2 auf, die wiederum mit den Senken von Transistoren MCL
bis MCL2 verbunden sind. Diese Senken sind über eine P-Diffusionsschicht
H an eine Ausgangsklemme T +." angeschlossen. Durch Vakuumverdampfung gebildete Aluminiumschichten A1 bis A.
sind rechtwinklig zu P-Diffusionsschichten HL bis BL2 i*1 Form
eines Gitters angeordnet. Zwischen diesen Schichten befinden sich Isolierschichten. Die Schichten A1 bis A12 sind mit den
P-Diffusionsschichten HL bis HLp an vorgegebenen Schnittpunkten
dieser Schichten verbunden.
Die einen Enden der P-Diffusionsschichten HL bis IL 2 sind mit
vakuumaufgedampften Aluminiumschichten Al,, bis 'AULp verbunden,
an die die Lesesignale einer Lesesteuerschaltung gelegt werden. Wenn beispielsweise eine Lesesignalspannung an die Schicht Al.
angelegt wird, wird diese Spannung dem Gatt des Transistors MO10 über die P-Diffusionsschicht H1 und die durch Vakuumaufdampfung
gebildete Aluminiumschicht A10 zugeführt.. Dadurch
werden die Quelle und Senke des Transistors MO10 leitend, so
daß die am Verbindungsabschnitt der Diffusionsschicht K auftretende Spannung an der Ausgangsklemme Tou^ ausgelesen wird.
In ähnlicher V/eise kann man die anderen Transistoren aufgrund von Lesesignalen in den leitenden Zustand versetzen, so daß die
Spannungen an den Verbindungsabschnitten, die mit den Senken der Transistoren verbunden sind, der Ausgangsklemme zugeführt
werden.
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Die Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild des in der Fig. 3 dargestellten
Halbleiterspeichers. Wenn die Lesesignale aufeinanderfolgend an den Klemmen CL bis O12 auftreten, werden die
Transistoren MO10, MO12, MO11, M0g, MO6, MO6, MO6, MO5, MO41
MO2, MO1 und MO4 in der genannten Reihenfolge leitend. Auf
diese Weise werden die gespeicherten Analoggrößen aufeinanderfolgend als Spannungen ausgelesen, die dann einen analogen Verlauf
bzw. eine analoge Schwingungsform bilden.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bei einer Verbindung der Diffusionsschichten H1 bis H12 mit den Aluminiumschichten
A1 bis A12 an Schnittpunkten, die den zu speichernden
analogen Größen entsprechen, aufgrund von Lesesignalen Ausgangsspannungen vorgegebener Größe abgenommen werden können.
Eine Abwandlung der in der Fig. 3 dargestellten Anordnung ist in der Fig. 5(a) gezeigt. Dabei ist die P-Diffusionsschicht
zickzackförmig ausgebildet. Dies hat den Zweck, die Länge der
P-Diffusionsschicht und damit ihren Widerstand zu erhöhen. Die P-Diffusionsschicht kann auch eine andere Form aufweisen. Bei
den Anordnungen nach den Figuren 3 und 5(a) sind die Widerstände zwischen den Verbindungsabschnitten der Diffusionswiderstandsschicht
gleich. Bei der in der Fig. 5(b) gezeigten Anordnung nehmen die Widerstände allmählich ab. Diese Widerstandsabnahme
erfolgt vorzugsweise logarithmisch.
Eine weitere Abwandlung der in der Fig. 3 dargestellten Anordnung ist in der Fig. 6 gezeigt. Dabei ist die P-Diffusionswiderstandsschicht
K in Form einer Leiter ausgebildet. Die Fig. 7 zeigt ein Ersatzschaltbild der in der Fig. 6 dargestellten
Anordnung. Da die P-Diffusionsschicht die Form einer Leiter hat, verändern sich die an den Verbindungsabschnitten auftretenden
Spannungswerte logarithmisch. Eine derartige Anordnung wird bevorzugt, wenn die zu speichernde analoge Funktion logarithmisch
zu- oder abnehmen soll.
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Bei den obigen Ausführungsbeispielen wird die analoge Information unter Ausnutzung des V/iderstands der P-Diffusionswiderstandsschicht
gespeichert.
Ein weiteres nach der Erfindung ausgeführtes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 8 bis 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die analoge Information unter-Ausnutzung des Unterschieds der elektrischen Eigenschaften von MOS-Transistoren
gespeichert.
Die Steilheit eines MOS-Transistors kann durch die folgende Gleichung dargestellt, werden:
Sm = ! K' <
Dabei ist L die Länge des Gattkanals, W die Breite des Gattkanals,
VGg eine Spannung zwischen dem Gatt und der Quelle,
Vth eine Schwellspannung und K1 eine Proportionalitätskonstante,
die durch die folgende Gleichung gegeben ist;
K» =^22 . μ (2)
οχ
Dabei ist e_„ eine Dielektrizitätskonstante, T die Dicke
einer Oxidschicht und μ die Trägerbeweglichkeit.
Aus den beiden Gleichungen (1) und (2) geht hervor, daß die Steilheit gm der Breite des Kanals proportional, jedoch der
Kanallänge umgekehrt proportional ist. Wenn man daher mehrere MOS-Transistoren innerhalb des Speichers bezüglich der Herstellungsdaten
bis auf die Gattkanallänge gleichartig ausbildet, kann man in dieser Anordnung Analoginformation speichern,
wobei dann die Kanallänge jeweils dem zu speichernden analogen V/ert entspricht. In entsprechender Weise kann die Analoginformation
auch dadurch gespeichert werden, daß die Kanallänge konstantgehalten, jedoch die Kanalbreite W verändert wird.
Wie bereits erwähnt, zeigt die Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel
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der Erfindung, bei dem die Länge des Gattkanals des MOS-Transistors
in Abhängigkeit von der zu speichernden analogen Information verändert wird. Die Gattkanäle der MOS-Transistoren
TK1 bis TKg haben die gleiche Breite, während ihre Länge verschieden
ist, und zwar entsprechend den in der Fig. 8 dargestellten analogen Größen. Die Gatts der Transistoren TK1 bis
TKg werden von einer Lesesteuerschaltung ROC mit den Lesesignalen
angesteuert. Die Lesesteuerschaltung ROC ist entsprechend der Fig. 8 ausgebildet. Dabei werden die Lesesignale den
Gatts der Transistoren TK1 bis TKQ mit Hilfe der Eingangssignale
X, Y und Z zugeführt. Ein Transistor TK0 stellt einen Belastungstransistor
dar, der an alle Quellen der Transistoren TK1 bis TKq angeschlossen ist. Wenn an eine Klemme T1 eine bestimmte
Spannung angelegt wird, tritt an einer Klemme Tp eine
Ausgangsspannung auf, die der Länge des Gattkanals desjenigen
Transistors-umgekehrt proportional ist, der durch ein Lesesignal
in den leitenden Zustand geschaltet wird. Auf diese Weise werden die Transistoren TK1 bis TKQ nacheinander in der genannten
Reihenfolge in den leitenden Zustand gebracht, und an der gemeinsamen Quellenseite ein analoger Spannungsverlauf ausgelesen,
der dem Muster der Gattkanällängen entspricht. Bei der Lesesteuei schaltung kann es sich um die in der Fig. 1 dargestellte
Anordnung handeln, 'so daß sich eine ausführliche Beschreibung erübrigt.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Fig. 9 dargestellt. Dabei werden die Gattkanällängen
konstantgehalten, während die Breite der Gattkanäle ent^
sprechend der zu speichernden analogen Information geändert
wird. Bei der Anordnung nach der Fig. 9 ist eine P-Diffusionsschicht
A für eine Quelle in Form eines kammartigen Musters ausgebildet. Eine P-Diffusionsschicht B für die Senke ist ebenfalls
kammartig ausgebildet. Die zahnartigen Abschnitte B1 bis
B der Diffusionsschicht B liegen zwischen den zahnartigen Abschnitten A1 bis An der Diffusionsschicht A. Die Diffusionsschicht für die Quelle und die Diffusionsschicht für die
Senke erstrecken ihre zahnartigen Abschnitte nebeneinander in paralleler Richtung. Die Abstände zwischen den zahnartigen Ab-
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schnitten der beiden Schichten sind gleich. Daher werden mit der P-Diffusionsschicht für die Quelle, der P-Diffusionsschicht
für die Senke und mit Gattkanälen zwischen diesen beiden Schichten MOS-Transistoren gebildet. Da in jedem der
auf diese Weise gebildeten Transistoren der Wert für gm einem
zu speichernden Wert entspricht, tritt an einer Ausgangsklemme T2 eine Ausgangsspannung auf, die einem gespeicherten Analogwert
entspricht, wenn der Transistor durch ein Lesesignal in den leitenden Zustand geschaltet wird.
Die Flg. 10 zeigt ein Ersatzschaltbild der in den Figuren 8 ·
und 9 dargestellten Anordnungen. Die Arbeitsweise des Ersatzschaltbilds geht aus der obigen Beschreibung für die Figuren
8 und 9 hervor.
Die Fig. 11 zeigt im einzelnen die Lesesteuerschaltung der in
der Fig. 10 dargestellten Anordnung. Diese Lesesteuerschaltung
ist derart aufgebaut, daß an den Ausgangsklemmen O1 bis 0„ bei
anliegenden Taktimpulsen nacheinander Lesesignale auftreten. Wenn der Eingangsklemme T ein Taktimpuls zugeführt wird, kehrt
ein Flipflop FF1 seinen Zustand um, so daß am Ausgang des Flipflop FF1 eine Spannung auftritt, die dem in der Fig. 12 dargestellten
Signalverlauf X entspricht. An -den Flipflops FFp und FF, treten die in der Fig. 12 dargestellten Spannungsverläufe
Y und Z'auf. Die Flipflops FF2 und FF5 liegen hinter dem Flipflop FF1 in Reihe. Zwischen die Speisespannung Vp0 und. Masse
sind MOS-Transistorpaare M1 und M^, M2 und M^ sowie M5 und Mg
in Reihe geschaltet."Die Gatts der MOS-Transistoren M^, M5
und Mg sind an die Ausgänge der Flipflops FF1, FF2 und FF, angeschlossen.
Die anderen MOS-Transistoren M1, M2 und M-, sind
als Belastungswiderstände geschaltet. Diese Transistoren erhalten Schwingungsformen, deren Polaritäten zu den Polaritäten von
denjenigen Schwingungsformen entgegengesetzt sind, die an den Ausgängen der"Flipflops auftreten. MOS-Transistoren MS1 bis MS^
bilden eine NOR-Schaltung N1, die an ihrem Ausgang einen hohen
'Lesesignalpegel von 1 abgibt, wenn alle Eingangssignale X, Y
und Z auf dem niedrigen Pegel 0 liegen. Die anderen Klemmen O2
bis O8 weisen ebenfalls NOR-Schaltungen auf. Die Beziehungen ■
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zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen dieser NOR-Schaltungen
sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
N. Eingang | .X | X | X | X | X | X | X | X |
Y | Y | Y | Y | Y | Y | Y | Y | |
Ausgang'V | Z | Z | Z | Z | Z | 1 | Z | 1 |
°1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
°2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
°3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
°4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
°5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
°6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
°7
°8 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
1 0 |
0 1 |
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß an den Klemmen O1
bis O0 der Lesesteuerschaltung ROC nacheinander Lesesignale
ο
auftreten, wenn die in der Fig. 12 dargestellten Signalverläufe X, Y, Z, X, Y und Z der Lesesteuerschaltung zugeführt werden.
In der Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Dabei bilden eine in ein Halbleitersubstrat
eingebettete P-Diffusionsschicht, ein diese Schicht,abdeckender
dünner Oxidfilm mit "Einschnitten" (verdünnte Abschnitte für Elektroden) und ein Aluminiumelektrodenelement
einen Kondensator, um einen Analogwert zu speichern.
V/ie es aus der Fig. 13 hervorgeht, bilden P-Diffusionsschichten
Pl1 bis Pl mehrere bandartige Abschnitte, die in ein Halb
leitersubstrat eingebettet sind, das die untere Elektrode der Kondensatoren bildet. Ein Oxidfilm (nicht gezeigt) überdeckt
209886/1232
die Diffusionsschichten. In dem Oxidfilm sind an Stellen, die gerade über den zugeordneten Diffusionsschichten liegen,
"Einschnitte" vorgesehen, und zwar zwei für eine bandförmige Schicht. Ferner liegen Elektrodenmetalle Al. und Al2 auf dem
Dünnoxidfilm, der die zugeordneten bandförmigen Schichten konfrontiert, so daß die Metalle und die Schichten an den
" .schnitt"-Abschnitten GC11 und GC12 Kondensatoren bilden.
Unter der Annahme, daß in der P-Diffusionsschicht Pl1 die Kapazität
eines Kondensators, der am "Einschnitt"-Abschnitt GC11
mit einer Länge von I1 gebildet ist, C1 und die Kapazität eines
Kondensators, der am "Einschnitt"-Abschnitt GC12 mit einer
Länge I2 gebildet ist, C2 beträgt, stellt das Kapazitätsverhältnis
C1Z(C1H-Cp) die zu speichernde analoge Größe dar. Wenn
daher ein Signal hoher Frequenz, beispielsweise von 100 kHz, mit einer bestimmten Amplitude an die Metalle Al1 und Al2 gelegt
wird, tritt an der Senke des MOS-Transistors TR1 ein Signal
auf, dessen Amplitude durch Spannungstellung infolge des
Kapazitätsverhältnisses C1Z(C1H-C2) hervorgegangen ist. Wenn
dem Gatt des MOS-Transistors TR1 ein·Lesesignal zugeführt wird,
wird dieser Transistor leitend. Das Hochfrequenzsignal, des-' sen Amplitude sich aufgrund der Spannungsteilung ergibt, tritt
dann an der Quelle des Transistors TR1 auf. Dieses'Ausgangssignal
wird anschließend gleichgerichtet.
In ähnlicher Weise erhält man bei allen anderen Diffusionsschichten Pl2 bis Pl12 an der Senke des betreffenden Transistors
ein Hochfrequenzsignal, dessen Amplitude von dem gewählten Längenverhältnis der Schicht abhängt, also von dem
Kapazitätsverhältnis.
Wenn daher die Transistoren TR1 bis TR12 nacheinander durch
Lesesignale in der genannten Reihenfolge in den leitenden Zustand gebracht werden, erhält man eine Ausgangsspannung, die
dem in der Fig. 13 dargestellten Muster entspricht. Die Fig.14 zoi/;L ein Ersatzschaltbild der in der Fig. 13 dargestellten
Anordnung. In den Figuren 13 und 14 sind ähnliche Teile mit
gleichem Symbolen versehen.
209 8(iß/1?32
Ein Digital-Analog-Umsetzer gemäß der Erfindung ist in der Fig. 15 dargestellt. Dabei ist die Lesesteuerschaltung ROC
als Block gezeigt.
Der Einfachheit halber wird zur Erläuterung des Digital-Analog-Umsetzers
lediglich eine integrierte* Halbleiterschaltung in MOS-Technik und ein Transistor mit einem P-Kanal als
Schalttransistor benutzt. Eine P-Diffusionswiderstandsschicht ist durch das Symbol fäß und die Gattelektrode des MOS-Transistors
durch das Symbol ^ dargestellt. Ein durch Vakuumverdampfen ausgebildeter Metallabschnitt ist durch das Symbol
und ein Abschnitt, der den Metallabschnitt und die P-Diffusionsschicht verbindet, durch das Symbol J^ dargestellt.
Bei der Anordnung nach der Fig. 15 ist das eine Ende einer
P-Diffusionswiderstandsschicht K mit einer elektrischen Quelle Vq verbunden, während das andere Ende an Masse angeschlossen
ist. Die Diffusionswiderstandsschicht K bildet mehrere Abschnitte K1 bis K1 ρ>
deren Enden die Senken von (P-Kanal-)MOS-Transistoren TR1 bis TR12 bilden. Die Quellen der Transistoren
TR1 bis TR1P sind über eine P-Diffusionsschicht H an eine
Ausgangsklemme T^ angeschlossen. Die Gattelektroden G der
Transistoren TR1 bis TR12 sind über durch Vakuumverdampfen ausgebildete
Aluminiumschichten Al1 bis Al12 an die Ausgangsklemmen
T1 bis T12 einer Lesesteuerschaltung ROC angeschlossen.
Die Lesesteuerschaltung ROC empfängt ein digitalcodiertes Eingangssignal
und erzeugt an einer einzigen Ausgangsklemme ein Lesesignal, das dem Code entspricht. Das Lesesignal ist ein
Impuls, dessen Wert hinreichend hoch ist, um den Transistor in den leitenden Zustand zu bringen. Da die Lesesteuerschaltung
ROC eine an sich bekannte Schaltung darstellen kann, erübrigt sich eine genaue Beschreibung.
Die Verbindungsabschnitte K1 bis K12 der Diffusionswiderstandsschicht
K sind in gleichen Abständen voneinander angeordnet, so daß auch die Widerstände R zwischen den Verbindungsabschnitten
gleich sind.
2GSSft6/1232
Ein Ersatzschaltbild des in der Fig. 15 dargestellten Digital-Analog-Umsetzers
ist in der Fig. 16 gezeigt.
Die Arbeitsweise des Digital-Analog-Umsetzers wird daher an Hand der Fig. 16.beschrieben.
Wenn über die Klemmen T der Lesesteuerschaltung ROC ein Digitalsignal
zugeführt wird, dessen Code derart aussieht, daß an der Klemme Tv ein Leseausgangssignal.auftritt, dann wird lediglich
an dieser Klemme T^ ein negativer Impuls abgegeben.
Dieser Ausgangsimpuls wird dem Gatt G des Transistors TR. zugeführt. Dadurch wird der Transistor TR1 leitend, und das Potential
(mit Bezug auf Masse) des Verbindungsabschnitts K^ wird der Ausgangsklemme T , zugeführt. Wenn in ähnlicher V/eise
an der Klemme Tp ein Leseausgangssignal auftritt, wird der
Ausgangsklemme T + eine Spannung zugeführt, die dem Widerstand zwischen dem Verbindungsabschnitt K2 und dem Massean- ·
Schluß entspricht. Wenn an der Klemme Tg ein Lesesignal erzeugt
wird, erhält man eine Spannung, die dem-Widerstand 5R entspricht
.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß an den Klemmen
der Lesesteuerschaltung ROC Leseausgangssignale auftreten und daß an der Ausgangsklemme T . Spannungen anliegen, die den
Leseausgangssignalen genau entsprechen. Auf diese Weise erhält man analoge Signalspannungen, die den digitalen Ausgangssignalen
der Lesesteuerspannung ROC entsprechen.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwölf Ausgangsklemmen
der Lesesteuerschaltung ROC vorhanden und die Anzahl der Verbindungsabschnitte der Diffusionswiderstandsschicht
beträgt ebenfalls zwölf. Diese Zahl kann aber auch größer oder kleiner sein.
Weiterhin muß es sich bei der Diffusionswiderstandsschicht nicht um eine P-Schicht handeln. Es kann auch eine N-leitende
Schicht verwendet werden. Anstelle des MOS-Transistors kann man auch einen Feldeffektflächentransistor oder einen bipolaren
20 98 86/1232
Transistor verwenden.
Der in der Fig. 1 dargestellte integrierte Halbleiterspeicher wird dadurch hergestellt, daß zunächst eine P-Diffusionsschicht
in ein Substrat diffundiert wird. Es schließen sich dann an ein Oxidbeschichtungsverfahren, ein "Gatt-Schnitt"-Verfahren,
ein "Kontakt-Schnitf'-Verfahren, ein Metallverdampfung
sverfahren im Vakuum und ein "Glas-Schnitt"-Verfahren.
Wenn daher gemäß den zu speichernden analogen Abtastwerten "Kontakt-Ausschnitte" CP1 bis CPn gemäß der Fig. 1 auf Isolierschichten
vorgesehen werden, die auf P-Diffusionsschichten
P1 bis P liegen, werden die zu speichernden analogen Abtastwerte
durch das "Kontakt-Schnitf-Verfahren fest vorgegeben. Der durch Anwendung dieser Verfahren gespeicherte Inhalt
kann dahernicht geändert werden. Bei der Herstellung von verschiedenartigen Speicherelementen ist es daher erforderlich,
zur Änderung des Speicherinhalts das Kontakt-Schnitt-Verfahren und die nachfolgenden Verfahren für jedes Speicherelement abzuändern.
Ferner muß man für Jeden verschiedenen Speicherinhalt eine passende Glasmaske für das Kontakt-Schnitt-Verfahren
vorsehen.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind die Herstellungsschritte für alle Speicherelemente bis zum Kontakt-Schnitt-Verfahren
gleich. Eine besondere Behandlung bei dem Metallverdampfungsverfahren im Vakuum ermöglicht es, daß in den einzelnen Speicherelementen
eine gewünschte analoge Information gespeichert werden kann. Wie es in der Fig. 17 gezeigt ist, sind kleine
Kontakt-Schnitt-Abschnitte (Löcher) K1 bis Kn in bestimmten
Abständen auf der Isolierschicht vorgesehen, die auf jeder der P-Diffusionsschichten P1 bis Pn aufgebracht ist. Für diese
Kontakt-Schnitt-Abschnitte benötigt man bis zum Kontakt-Schnitt-Verfahren unabhängig von dem zu speichernden Inhalt lediglich
eine Glasmaskenart. Bei dem Vakuummetallverdampflängsverfahren
wird durch Vakuumverdampfen eine Aluminiumschicht Al ausgebildet, und zv/ar derart, daß die Seitenlinie SL der Aluminiumschicht
dem zu speichernden Inhalt entspricht. Auf diese Weise wird in jeder der P-Diffusionsschichten P1 bis P zwischen
209886/1232
einem Kontakt-Schnitt-Abschnitt, der der Seitenlinie -SL am
nächsten und mit der Aluminiumschicht verbunden ist,'und dem mit einem Transistor (TFL bis TRn) verbundenen Diffusions-•schichtende
eine Streckenlänge I1, Ip bzw. In vorgesehen, in
der der Abtastwert als Widerstandswert gespeichert ist. Auf diese V/eise ist es möglich, in dem Speicherelement Analogwerte
zu speichern, die den an der Seitenlinie SL der vakuumaufgedampften Aluminiumschicht Al beginnenden Streckenlängen entsprechen.
Eine Abwandlung des in der Fig. 17 dargestellten Speicherelements ist in der Fig. 18 gezeigt. In der Fig. 18 ist lediglich
ein Teil der Diffusionswiderstandsschicht zu sehen. Die durch Vakuumverdampfen ausgebildete Aluminiumschicht Al ist jedoch
die gleiche wie in der Fig. 17. Die Anordnung nach der Fig. unterscheidet sich von der Anordnung nach der Fig. 17 insofern,
als weitere durch Vakuumverdampfen ausgebildete Aluminiumschichten kleiner Fläche über die Kontakt-Schnitt-Abschnitte
gelegt sind, die nicht von der Aluminiumschicht Al abgedeckt
sind. Dadurch werden die nicht benutzten Kontakt-Schnitt-Abschnitte gegen Feuchtigkeit und dgl. geschützt.
Die Kontakt-Schnitt-Abschnitte können in jeder Widerstandsschicht die Form eines länglichen Schlitzes haben, wie es in
der Fig. 19 gezeigt ist. In dem zuvor beschriebenen Beispiel sind die Kontakt-Schnitt-Abschnitte in gleichmäßigen Abständen
voneinander angeordnet.
Wie es aus der Beschreibung in Verbindung mit der Fig. 3 hervorgeht,
kann man aufgrund von Lesesignalen Ausgangsspannungen
vorgegebener Amplitude erhalten, wenn die Kontakt-Schnitt-Abschnitte auf der Isolierschicht an besonderen, den zu speichernden
analogen Größen entsprechenden Schnittstellen von den zwischen den Diffusionsschichten H1, H2 bis H12 und den Aluminiumschichten
A1 bis A12 vorgesehenen Schnittstellen vorgesehen
sind. An den besonderen, den zu speichernden analogen Größen
entsprechenden Schnittstellen werden die Diffusionsschichten mit den' Aluminiumschichten verbunden.
209886/1232
Die oben beschriebenen Halbleiterspeicherelemente werden dadurch hergestellt, daß zunächst eine P-Diffusionsschicht in
ein Substrat diffundiert wird. Anschließend werden ein Oxidbeschichtungsverfahren,
ein Gatt-Schnitt-Verfahren, ein Kontakt-Schnitt-Verfahren, ein Metallverdampfungsverfahren im
Vakuum und ein Glas-Schnitt-Verfahren in der genannten Reihenfolge durchgeführt. Wenn daher die Kontakt-Schnitt-Abschnitte
C1, C2, Cj bis C12 auf der Isolierschicht an vorgegebenen besonderen
Schnittpunkten vorgesehen werden, die den zu speichernden analogen Abtastwerten entsprechen, werden die zu
speichernden analogen Werte in dem Speicherelement während des Kontakt-Schnitt-Verfahrens festgelegt und der gespeicherte Inhalt
kann durch die nachfolgenden Vorgänge nicht mehr geändert werden. Für die Herstellung von verschiedenartigen Speicherelementen
bedeutet dies, daß das Kontakt-Schnitt-Verfahren und die nachfolgenden Verfahren für Speicherelemente mit verschiedenem
Inhalt unterschiedlich durchgeführt werden müssen. Ferner muß für jeden zu speichernden Inhalt eine verschiedene
Glasmaske für das Kontakt-Schnitt-Verfanren vorgesehen sein.
Ura diese Nachteile zu überwinden, wird das Herstellungsverfahren
der Speicherelemente gemäß der Erfindung derart durchgeführt,
daß es bis zum Kontakt-Schnitt-Verfanren für alle Speicherelemente gleich ist. Beim Metallverdampfungsverfahren im Vakuum
werden Maßnahmen vorgesehen, um in den Speicherelementen unterschiedliche Analoginformation zu speichern.
Zu diesem Zweck sind, wie es in der Fig. 20 dargestellt ist,
kleine, in Längsrichtung verlaufende Kontakt-Schnitt-Abschnitte (Fenster) K1 bis K12 in einer Isolierschicht vorgesehen,
die auf jeder der P-Diffusionsschichten H1 bis H12
liegt. Die Kontakt-Schnitt-Abschnitte sind auf jeder der Diffusionsschichten derart angeordnet, daß sie auf geraden
Linien quer zu den Diffusionsschichten verlaufen. Die Anordnung der Kontakt-Schnitt-Abschnitte ist daher bis zur Beendigung
des Kontakt-Schnitt-Verfahrens für alle Speicherelemente gleich. Unabhängig von der zu speichernden Information
braucht man daher bei diesem Verfahren lediglich eine Glasmaskenart zu benutzen.
209886/1232
Bei dem Metallvakuumverdampfungsverfahren werden Aluminiumschichten
A^ bis A12 in Form von Bändern aufgedampft. Jede der
Aluminiumschichten enthält einen Hauptabschnitt und einen Verzweigungsabschnitt.
Der Hauptabschnitt verläuft zwischen den Querlinien der Kontakt-Schnitt-Abschnitte. Der Verzweigungsabschnitt
ist bis zu einem vorgegebenen besonderen Kontakt-Schnitt-Abschnitt auf der Diffusionsschicht geführt. Dieser
vorgegebene besondere Kontakt-Schnitt-Abschnitt verbindet eine Diffusionsschicht an dem Verzweigungsabschnitt mit einer Aluminiumschicht.
Wenn nun dem einen Ende der Diffusionsschicht ein Lesesignal in der zuvor beschriebenen Weise zugeführt wird,
tritt an dem Verbindungsabschnitt der Diffusionswiderstandsschicht
K (in Fig. 3) eine Spannung auf, die der Lage des vorgegebenen besonderen Kontakt-Schnitt-Abschnitts entspricht.
In der Fig. 21 ist eine Abwandlung des in der Fig. 20 gezeigten Speicherelements dargestellt. Die Anordnung der Aluminiumschichten
A^ bis A12 is^ bei der Fig. 21 in der gleichen Weise
getroffen wie bei der Fig. 20, jedoch ist auf den Kontakt-Schnitt- Abschnitten, die nicht von dem Verzweigungsabschnitt C
bedeckt sind, eine durch Vakuumverdampfen ausgebildete Aluminiumschicht
S vorgesehen. Auf diese V/eise werden die nicht benutzten Kontakt-Schnitt-Abschnitte durch die Aluminiumschichten
S gegenüber Feuchtigkeit und dgL geschützt.
Der Halbleiterspeicher gemäß dem Aufbau nach der Fig. 3 verwendet lediglich die Widerstände der gemeinsamen Diffusionswiderstandsschicht
K in Längsrichtung. Aus diesem Grunde sind die Verbindungsabschnitte dieser Schicht in gleichmäßigen Abständen
voneinander angeordnet. Die an diesen Verbindungsabschnitten auftretende Spannung ändert sich daher linear. Es
ist daher mit diesem Speicherelement unmöglich, beispielsweise eine logarithmische Spannungsänderung zu erzielen.
Um diesen Nachteil zu überwinden und eine logarithmische Spannungsänderungscharakteristik
zu erhalten, wird gemäß der Erfindung die Fläche der-Diffusionswiderstandsschicht ausgenützt.
2 0 9 8 8 6 / Ί 2 3 2
Zu diesem Zweck ist, wie es die Fig. 22 zeigt, das eine Ende einer P-Diffusionswiderstandsschicht K an eine elektrische
Quelle angeschlossen und ein integraler Kontakt-Schnitt-Abschnitt in Längsrichtung auf der einen Seite der Diffusionswiderstandsschicht
vorgesehen. An der gegenüberliegenden Längsseite sind die Verbindungsabschnitte K1, K2, K, usw. vorgesehen.
Ferner ist eine elektrisch leitende Schicht As auf dem Kontakt-Schnitt-Abschnitt angebracht und mit ihm verbunden. Die
leitende Schicht As ist an Masse angeschlossen, so daß der Widerstand der Widerstandsschicht K als verteilte Konstante benutzt
wird, Aus der Fig. 23, die ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach der Fig. 22 darstellt, geht hervor, daß es sich bei
der Schaltungsanordnung um eine Kettenleiterschaltung handelt,
bei der die Konstante verteilt ist. Mit dieser P-Diffusionswiderstandsschicht erhält man eine logarithmische Spannungsänderungscharakteristik.
Unter der Annahme, daß der Längswiderstand pro Längeneinheit r und der Querwiderstand pro Längeneinheit
der Widerstandsschicht R beträgt, wird der Dämpfungsgrad durch den Faktor r/R bestimmt. An den Verbindungsabschnitten
K1, Kp, K, usw. kann man daher Spannungen abnehmen, die
sich logarithmisch ändern. Da diese Diffussionswiderstandsschicht infolge ihrer Form eine gewisse Breite hat, kann man
die Lage der Verbindungsabschnitte genau angeben und ein sehr einfaches Diffusionsverfahren durchführen. Durch Aufteilen des
Kontakt-Schnitt-Abschnitts in mehrere Teile, also, in mehrere Kontakt-Schnitt-Abschnitte, kann man eine optimale Änderung der
Spannungscharakteristik erreichen.
209886/ 1232
Claims (6)
- PatentansprücheHalbleiterspeicher,•dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionen getrennter, in einem Halbleiterkörper ausgebildeter Speicherbereiche einzelnen zu speichernden Analogwerten zugeordnet sind.
- 2. Halbleiterspeicher,
gekennzeichnet durch einen Speicherabschnitt, der derart ausgebildet ist, daß er analoge Abtastwerte in Form von Widerstandswerten speichert, wobei die Dimensionen von in einem Halbleiterkörper ausgebildeter getrennter Speicherbereiche getrennten zu speichernden Analogwerten entsprechen, und durch eine Lesesteuerschaltung, die zur Abgabe der gespeicherten Analoginformation Lesesignale aufgrund von Lesesteuerbefehlen erzeugt. - 3. Digital-Analog-Umsetzer,
gekennzeichnet durch eine Diffusionswiderstandsschicht, die in einem Halbleiterkörper ausgebildet ist und als Widerstand dient, durch mehrere Transistoren, die gleichzeitig mit der Diffusionswiderstandsschicht in dem. Halbleiterkörper gebildet worden sind und als Schaltelement dienen,und durch eine Lesesteuerschaltung, die aufgrund von Digitalsignalen den Widerständen Lesesignale zuführt, so daß eine den Digitalsignalen entsprechende Analoginformation abgegeben wird. - 4. Halbleiterspeicher,
gekennzeichnet durch mehrere bandförmige Diffusionswiderstandsschi'chten gleicher Breite, für die zur Speicherung analoger Abtastwerte aufgrund von Unterschieden in ihren effekten Längen in einer die Diffusionsschichten abdeckenden Isolierschicht Kontakt-Schnitt-Abschnitte in einem bestimmten Abstand oder kontinuierlich in Längsrichtung der Widerstandsdiffusionsschichten vorgesehen209886/1232sind, und durch eine elektrisch leitende Schicht mit einer alle Diffusionswiderstandsschichten überquerenden Seitenlinie vorgegebener Form, die derart angeordnet ist, daß sie einige der Kontakt - Schnitte-Abschnitte überdeckt, wobei in dem von der elektrisch leitenden Schicht nicht abgedeckten Bereich die effektiven Längen durch die Abstände zwischen der Seitenlinie an den Diffusionswiderstandsschichten und den Enden der Diffusionswiderstandsschichten bestimmt sind. - 5. Halbleiterspeicher,dadurch gekennzeichnet, daß eine Diffusionswiderstandsschicht, an deren Enden eine bestimmte Spannung liegt, mehrere Verbindungsabschnitte aufweist, daß Transistoren mit ihren Quellen an die Verbindungsabschnitte angeschlossen sind, daß den einen Enden einer Anzahl von Diffusionsschichten Lesesignale zugeführt werden, daß mehrere elektrisch leitende bandförmige Schichten die Diffusionsschichten in Form eines Gitters überkreuzen und mit ihren einen Enden an die Gatts der Transistoren angeschlossen sind, daß die Diffusionsschichten und die elektrisch leitenden Schichten an ausgewählten Stellen über Kontakt - Schnitt-tAbschnitte in einer zwischen den Diffusionsschichten und den elektrisch leitenden Schichten vorgesehenen Isolierschicht miteinander verbunden sind, daß die Lesesignale den Gatts von denjenigen Transistoren zugeführt werden, die durch die Diffusionsschichten und elektrisch leitenden Schichten ausgewählt sind, wobei diese Transistoren in den leitenden Zustand geschaltet werden und die an den Verbindungsabschnitten auftretenden Spannungen über die Quellen der Transistoren ausgelesen werden, daß für jede der Diffusionsschichten in der Isolierschicht in einem bestimmten Intervall in Längsrichtung der Diffusionsschicht mehrere Kontakt. - Schnitt-Abschnitte vorgesehen sind und daß an jeder der Diffusionsschichten die elektrisch leitende Schicht an einem der Kontakt - Schnitt-nAbschnitte anliegt, der dem zu speichernden analogen Abtastwert entspricht.209886/ 1232
- 6. Halbleiterspeicher,dadurch, gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Diffusionswiderstandsschicht mehrere Verbindungsabschnitte aufweist, daß Transistoren mit ihren Quellen an die Verbindungsabschnitte angeschlossen sind, daß den einen Enden von mehreren bandförmigen Diffusionsschichten Lesesignale zugeführt werden, daß mehrere elektrisch leitende bandförmige Schichten die Diffusionsschichten in Form eines Gitters überkreuzen und mit ihren einen Enden an die Gatts der Transistoren angeschlossen sind, daß die Diffusionsschichten und die elektrisch leitenden Schichten über ausgewählte Kontakt-Schnitt-Abschnitte miteinander verbunden sind, die sich in einer zwischen den Diffusionsschichten und den elektrisch leitenden Schichten angeordneten Isolierschicht befinden, daß die Lesesignale den Gatts von denjenigen Transistoren zugeführt werden, die durch die Diffusionsschichten und elektrisch leitenden Schichten ausgewählt sind, wobei die Transistoren in den leitenden Zustand geraten und an den Verbindungsabschnitten Spannungen auftreten, die über die Quellen der Transistoren ausgelesen werden, daß die gemeinsame Diffusionswiderstandsschicht in Form eines Bandes ausgebildet ist und daß zwischen das eine Ende der bandförmigen Diffusionswiderstandsschicht und einen länglichen Abschnitt, der in Längsrichtung der Diffusionswiderstandsschicht auf der der Verbindungsabschnittseite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, eine Spannung mit einem bestimmten Wert zugeführt wird.2098 86/1232Lee rseite
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JP5782871A JPS5214946B1 (de) | 1971-07-31 | 1971-07-31 | |
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JP46093975A JPS522794B2 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | |
JP46093974A JPS5138589B2 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 |
Publications (1)
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DE2237336A1 true DE2237336A1 (de) | 1973-02-08 |
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ID=27550693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2237336A Pending DE2237336A1 (de) | 1971-07-31 | 1972-07-29 | Halbleiterspeicher |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE2237336A1 (de) |
GB (2) | GB1406691A (de) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
EP0065022A1 (de) * | 1981-05-16 | 1982-11-24 | Deutsche ITT Industries GmbH | Integrierter Spannungsteiler mit Auswahlschaltung in Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Technik, dessen Abwandlung und seine Verwendung in einem Digital-Analog-Wandler |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2070329B (en) * | 1980-01-25 | 1983-10-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor memory device |
JPS5946688A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-16 | カシオ計算機株式会社 | 電子楽器 |
-
1972
- 1972-07-29 DE DE2237336A patent/DE2237336A1/de active Pending
- 1972-07-31 GB GB3568372A patent/GB1406691A/en not_active Expired
- 1972-07-31 GB GB4962673A patent/GB1407152A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1406691A (en) | 1975-09-17 |
GB1407152A (en) | 1975-09-24 |
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