185711. lajstromszámú szabadalom • Félvezető tárolóelem
185 711 2 1 A találmány tárgya félvezető tárolódéin, amely két térvezérlésű tranzisztort tartalmaz, és amely elektronikus számítógépek és adatfeldolgozó berendezések integrált félvezető tárolóiban alkalmazható előnyösen. A nagyintegráltságú dinamikus félvezetőtárolók az információt töltések alakjában tárolják. Ezt az alapelvet ismerteti a 3,387,286 számú USA szabadalmi leírás. A későbbiekben ezt a megoldást továbbfejlesztették, de még a ma gyártott, a nagyintegráltságú dinamikus félvezető tárolók alapelemét képező dinamikus félvezető tárolóelemekben is megtalálhatók ennek az elvnek a lényeges ismertetőjegyei. E tárolóelemek előnyét a kis felületigény és a tárolóelem megvalósításához szükséges egyetlen térvezérlésű tranzisztor használata jelenti. A tárolóelemek további méretcsökkentése, melyet a növekvő integrációs fok követel, kényszerűen a tárolt töltés csökkentését is jelenti. E csekély töltés kiolvasására nagyérzékenységű szenzorerősítők szükségesek, és egyidejűleg megnövekszik a kiolvasási idő is, amennyiben a kiolvasás még egyáltalán egyértelmű lehet. Ezenkívül nő a relatív zavarérzékenység, például a sugárzás tekintetében. A találmány célja nagyintegráltságú félvezető tárolók megvalósítása új minőségi jegyekkel rendelkező félvezető tárolóelem létrehozása révén. A találmánnyal megoldandó feladatot úgy határozhatjuk meg, hogy olyan tárolóelemet kell létrehozni, amelynek kiolvasását a nagy integráltsági fok nem befolyásolja és lehetővé teszi az eddig ismert kiolvasási sebességek túllépését, továbbá rögzíteni kell a tárolóelemek félvezető tárolóvá történő összeállítását es a tárolók előnyös műszaki megvalósítását. A kitűzött feladatot a találmány értelmében úgy oldottuk meg, hogy a tárolóelem csatoló tranzisztort tartalmaz, amelynek kondenzátoron át a szóvezetékre kötött tárolókapuja töltő tranzisztor egyik kifolyó/forrás kivezetésére, egyik kifolyó/forrás kivezetése a bitvezetékre és másik kifolyó/forrás kivezetése a bitvezetékre, és kapuja kondenzátoron át a szóvezetékre van kötve. A találmány szerinti félvezető tárolóelem egy előnyös kiviteli alakja értelmében a kondenzátorok két polikristályos szilíciumréteggel vannak megvalósítva. A találmányt az alábbiakban a rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a félvezető tároló egy példakénti kiviteli alakja látható. A rajzon az, 1. ábra két térvezérlésű tranzisztort tartalmazó tárolóelem kapcsolása, a 2. ábrán n-csatornás szilíciumkapu technológiával készült kiviteli alak látható két polikristályos szilíciumréteggel és diffundált bitvezetékkel, és a 3. ábrán n-csatornás szilíciumkapu technológiával készült kiviteli alak látható két polikristályos szilíciumréteggel. A találmány szerinti tárolóelem két térvezérlésű 1, 2 tranzisztorból áll, amelyek az 1. ábrán láthatóan 3 bitvezetékre csatlakoznak az információ be- és kivitelére, 4 szóvezetékre csatlakoznak a tárolóelem kiválasztására, valamint Up tápfeszültségre vannak kapcsolva. A 3 bitve/,eleken bináris, azaz magas U3H, illetve alacsony U3L feszültségszint hozzávezetésére szolgál. A4 szóvezeték alacsony U4L, illetve közepes U4K, illetve magas U4M feszültségszint hozzávezetésére szolgál. Alacsony U4L feszültségszintnél a tárolóelem nincs aktiválva, közepes U4M feszültségszintnél a tárolóelemből a tárolt adat kiolvasható, mig magas, U4 H feszültségszintnél a tárolóelembe új információ írható be. A töltő 2 tranzisztor kifolyó/forrás kivezetése össze van kötve a csatoló 1 tranzisztor 5 tárolókapujával. A két 1,2 tranzisztor a 3 bitvezetéken és 5 tárolókapun keresztül van összekötve egymással, ami visszacsatolás-, ként hat, és belső áramforrásként működik, ha a 4 szóvezetéket az információ tárolóelemből való kiolvasására aktiválják. Cl és C2 kondenzátorok, melyek jelen példában nagyon egyszerűen két polikristályos szilíciumréteg között vannak kialakítva az 1 és 2 tranzisztorok működéséhez szükséges eltérő bekapcsolási küszöbök beállítására szolgálnak. A félvezető tárolóelemek integrált, tetszőleges hozzáférésű dinamikus író-olvasótárolók részére mátrixban vannak egybeépítve. A találmány szerinti félvezető tárolóelem működése a következő: A beírás a találmány szerinti félvezető tárolóelembe úgy történik, hogy a 4 szóvezetéket magas U4H feszültségszinttel aktiváljuk, ekkor a töltő 2 tranzisztor bekapcsol és a U413 feszültségszintet a 3 bitvezetéken a csatoló 1 tranzisztor kapujára vezeti. Ha a 3 bitvezetéken magas U3H feszültségszint van jelen, akkor a csatoló 1 tranzisztor kapuja feltöltődik. Ez magas bináris tárolóállapotnak felel meg. Ha a 3 bitvezetéken alacsony U3L feszültségszint van jelen, akkor a csatoló 1 tranzisztor kapuja kisül és ezzel alacsony bináris tárolóállapot jön létre. Olvasáskor először alacsony olvasó U3L feszültségszint van jelen a 3 bitvezetéken. Ezután a félvezető tárolóelemet közepes U4K vagy magas U4L feszültségszinttel (az 1. ábrán látható a tárolóelem alkotóelemeitől függően) aktiváljuk, így a csatoló 1 tranzisztor bekapcsol, ha a félvezető tárolóelem magas bináris tárolóállapotban van, illetve nem kapcsol be, ha a félvezető tárolódéin alacsony bináris tárolóállapotban van. Magas bináris tárolóállapotban a bekapcsolt csatoló 1 tranzisztoron keresztül az Up tápfeszültség egy része a 3 bitvezetékre jut, így azon magas olvasó U3H feszültségszint jelenik meg. Ha a félvezető tárolóelem alacsony bináris tároló állapotban volt, akkor a 3 bitvezetéken nem jelenhet meg Up tápfeszültség, mivel a csatoló 1 tranzisztor kikapcsolt állapotban marad A 3 bitvezetéken alacsony olvasó U3L feszültségszint marad. A 2. és 3. ábrán két lehetséges technológiai kiviteli példa látható polikristályos szilíciumrétegű n-csatornás szilíciumkapus alaptechnológiával. Az 1, 2 tranzisztorok kapujukkal együtt poli-1 síkon vannak kialakítva, ez a rajzon szaggatott vonallal van ábrázolva. Cl és C2 kondenzátorok a poli-1 és a rajzon vékony folytonos vonallal ábrázolt poli-2 sík kereszteződésében vannak kialakítva, ahol a Cl, C2 kondenzátorok kapacitása a felület- és oxidvastagság viszonyok megválasztásával van méretezve. A poli-2 sík alkotja egyidejűleg a 4 szóvezetéket. A 3 bitvezeték vagy diffundált területtel, (a 2. ábrán vastag folyamatos vonallal feltüntetve), vagy fémréteggel (a 3. ábrán pontvonallal feltüntetve) van kialakítva. Ez a lehetőség fennáll az Up tápfeszültség hozzávezetésére is. a 2. és 3. ábrán ez diffundált területtel van megoldva. A 2. ábrán látható változat előnye, hogy a félvezető tűrolóelemnél nincs szükség 6 bitvezetékcsatlakozásra, míg a 3. ábrán látható változat előnye, hogy 3 bitvezeték területszükséglete és RC időállandója kisebb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
