Матричный накопитель для фотоэлектрического запоминающего устройства

 

Зоеt.;-о:зная

QiAl :И:-С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистических

Республик ()734805 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.11.75 (21) 2190079/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. 2

G 11 С 11/42

Гооударстввннь1к комитет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень №18

Дата опубликования описания 25.05.80 до делам изобретений и открытий (53) УДК 628.327..67 (088.8) В. В. Масалов, В. М. Масловский, Ю. И. Тишин, В. А. Холоднов н Б. И. Цилибин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАТРИЧНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ

ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, в частности, в полупостоянных оптоэлектронных запоминающих устройствах.

Известно фоточувствительное запоминающее устройство (ЗУ) на основе МОП-структуры (1). Его недостатком является то, что оптическая информация хранится в нем только при включенном напряжении в течение

1 с.

Известна также матрица накопителя для запоминающего устройства, содержащая 10 ячейки памяти, выполненные на полупроводниковой подложке в виде МНОПструктур, изолированные одна от другой стенками диэлектрика, экранирующую сетку из проводящего материала, расположенную, на поверхности полупроводниковой подложки (2).

К недостаткам этого накопителя относится необходимость применения источников света большой мощности, так как поток фотоносителей в полупроводнике при 20 записи не может превышать величину падающего светового потока, поскольку каждый квант света, достигающий поверхности полупроводника, приводит к генерации

2 не более одной пары электрон-дырка; невозможность локального стирания информации, что затрудняет исправление ошибок, возникающих при записи информации, и не дает возможности изменить информацию в каждой ячейке матрицы, что замедляет обработку информации.

Цель изобретения — расширение области применения накопителя за счет уменьшения энергии записи информации.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковой подложке под отверстиями в экранирующей сетке расположены области полупроводника противоположнего подложке типа проводимости, глуби- на которых меньше диффузионной длины неосно вных носителей, а соответствующие области полупроводника в подложке соединены с контактами.

Наличие дополнительных областей в полупроводниковой подложке позволяет усилить поток возбужденных светом носителей за счет инжекции основных носителей из подложки, что дает возможность снизить мощность источников света. Перераспределение напряжения между обратно смещенным р-и переходом под отверстием в про734805

3 водящем материале; и диэлектриком с захватом заряда при подаче импульса стирания и освещении дает возможность осуществить стирание ранее записанной информации в освещенных участках накопителя и оставить ее без изменения в неосвещенных.

На фиг. 1 изображен поперечный раз рез накопителя и схема его включения при записи информации; на фиг. 2 — временная последовательность управляющих импульсов напряжения при записи информации; на фиг. 3 — накопитель и схема его включения при стирании информации.

Предложенный матричный накопитель состоит из подложки 1, например, р-типа проводимости с концентрацией акцепторов

10 см, областей 2, например, п-типа проводимости с концентрацией доноров 10 "см и и глубиной 10 мкм; на поверхности подложки 1 последовательно расположены слой

3 диэлектрика с захватом заряда толщиной

800А, экранирующая сетка 4 из проводящего материала, например из поликристаллического кремния, изолирующий слой 5 диэлектрика, например слой окисла кремния, и полупрозрачный электрод 6, а также контакты 7 и 8, например алюминиевые, подключенные к крайним областям 2 и источнику 9 постоянного напряжения, 23

Запись информации происходит следующим образом.

Подложка 1 заземляется, а на контакт 7 подается положительное напряжение порядка нескольких вольт от источника 9. В

30 некоторый момент t (фиг. 2) на экранирующую сетку 4 подается положительное напряжение U<, достаточное для инвертирования поверхности полупроводниковой подложки 1 под поликристаллическим кремни- и ем. По истечении промежутка времени порядка нескольких величин К С,где Ce — емкость диэлектрика 3 под поликристаллическим кремнием, а R — сопротивление самого поликристаллического кремния и внешних, подключенных к нему цепей, под поликристаллическим кремнием образуется обедненная дырками область и на полупрозрачный электрод 6 подается отрицательный импульс напряжения Ua, амплитуда которого превышает порог поляризации слоя 3 диэлектрика с захватом заряда. При этом электроны из поверхностного слоя полупроводника в областях 2 через образовавшийся канал под поликристаллическим кремнием 4 и источник 9 уходят на шину нулевого потенциала 10, в областях 2 образуются нестационарные области пространственного заряда (ОПЗ) 11. По истечении времени

М, достаточного для образования ОПЗ на поликристаллический кремний подается отрицательное напряжение U, приводящее к обогащению поверхности подложки под поликристаллическим кремнием основными носителями. Освещение области 2 световым лучом 12 вызывает генерацию носителей, причем генерируемые светом дырки, а также дырки, инжектированные из подложки для нейтрализации генерируемых светом электронов, собираются на поверхности полупроводника у границы раздела с диэлектриком.

При этом поток последних существенно (примерно в 10 раз) превосходит поглощающийся световой поток. Дырки, собирающиеся у границы раздела с диэлектриком, экранируют внешнее поле в полупроводнике, что приводит к уменьшению падения напряжения на полупроводнике и увеличению на диэлектрике. Когда напряжение на диэлектрике достигнет порога поляризации, происходит захват положительного заряда в диэлектрик.

Следует отметить, что в процессе записи имеется также возможность лавинного умножения генерируемых светом носителей за счет ударной ионизации в обедненной области. Длительность электрического импульса записи г „выбирается из условия

< свет, < иод. < < с те)и., где Test. время релаксации ОПЗ при освещении накопителя; с т „— время релаксации ОПЗ без освещения.Это позволяет производить запись информации в освещенных областях накопителя и оставлять ее без изменения в неосвещенных.

Для стирания информации подложка заземляется, на поликристаллический кремний 4 подается отрицательное напряжение

U<, приводящее к обогащению поверхности подложки под поликристаллическим кремнием, а на электрод 6 подается положительный импульс напряжения, превышающий по амплитуде порог поляризации диэлектрика с захватом заряда. Это напряжение распределяется между диэлектриком 3 и обратно смещенным р-п переходом 13, таким образом, что большая часть падает на переходе ввиду малой толщины диэлектрика и низкой концентрации примеси в п-области. Обратный ток р-п перехода приводит к зарядке емкости диэлектрика и увеличению падения напряжения на нем. При освещении области 2 световым лучом 12 увеличивается обратный ток р-и перехода и уменьшается время зарядки емкости диэлектрика.

Выбор длительности импульса напряжения, подаваемого на полупрозрачный электрод (больше времени зарядки диэлектрика при освещении области 2 и меньше времени зарядки диэлектрика без освещения) дает возможность стирать информацию в освещенных областях накопителя и не изменять ее в неосвещенных.

Использование матричного накопителя предлагаемой конструкции позволяет осуществить локальное стирание информации, что значительно упрощает и убыстряет обработку информации в оптоэлектронных вычислительных машинах, а также дает возможность уменьшить мощность источника света (примерно на два порядка), что приводит к уменьшению габаритов, потребляе734805

5 мой мощности и стоимости запоминающего устройства.

Формула изобретения

Матричный накопитель для фотоэлектрического запоминающего устройства, содержащий полупроводниковую подложку, на поверхности которой последовательно расположены слой диэлектрика с захватом заряда, экранирующая сетка из проводящего материала, изолирующий слой диэлектрика и полупрозрачный электрод и контакты, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения накопителя за счет уменьшения энергии записи информации, в

Ь полупроводниковой подложке выполне-...-.ны области полупроводника противоположного подложке типа проводимости, глубина которых меньше диффузионнои длины неосновных носителей, расположенных под отверстиями экранирующей сетки, и связанные с соответствующими контактами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3703465, кл. 340 — 173, go 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 525159, кл. G 11 С 11/40, 1974 (прототип) .

734805

Составитель Ю. Ушаков

Техред К. Шуфрич Корректор Ю. Макаренко

Тираж 662 Подписное

Редактор Н.Каменская

Заказ 2096/54

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.-, д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4