DE1300973B - Verfahren zur Herstellung von Speicher-Matrixanordnungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Speicher-MatrixanordnungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur senkrecht schneiden und zur Isolation eine Ferrit-Herstellung
einer magnetischen Speichermatrix, bei scheibe dazwischen, so kann man die Scheiben zuder
die Kreuzungsstellen und deren Verbindungen sammenpressen und zu einer Matrixebene zusamuntereinander
in abgedeckten Nuten einer Platte mensintern. Das gleichmäßige Aufstreichen der Ferliegen.
Solche Speichermatrixanordnungen werden 5 ritpaste auf die Glassubstrate erfolgt dabei von Hand
zur magnetischen Speicherung von Informationen mittels eines Schabers, während die Leiter mittels
z. B. in elektronischen Rechenmaschinen verwendet. eines Maskenverfahrens auf die Ferritpaste aufge-In
bekannten Speicheranordnungen werden z. B. bracht werden. Um die Gleichmäßigkeit der Ferrit-Magnetringkerne
mit einer rechteckförmigen Hyste- pasten bezüglich Dicke und Konsistenz vor und nach
reseschleife benutzt. Je nachdem, ob der Kern rechts- io der Sinterung zu gewährleisten, ist ein beträchtlicher
oder linksherum magnetisiert ist, d. h. ob sich der Zeitaufwand auf die Herstellung erforderlich, zumal
Kern im positiven oder negativen Remanenzzustand es sich um sehr dünne Schichten handelt, bei denen
befindet, ist die gespeicherte Information eine »0« schon der geringste Unterschied bzw. Abweichung
oder ein »L«. Diese Kerne sind in Zeilen und Spal- stark ins Gewicht fällt. Beim »Flute«-Speicher werten
zu einer Magnetkernmatrix zusammengefädelt. 15 den die beiden sich senkrecht schneidenden Draht-Bei
den üblichen Anordnungen gehen durch jeden systeme ebenfalls mit Hilfe einer Ferritschicht elek-Kern
vier Drähte, und zwar in X-, in Y- und in den irisch gegeneinander isoliert. In einer Form wird um
Diagonalrichtungen der Matrix. Nun ist es jedoch ein Leitersystem mit einer thermoplastischen Hülle
sehr mühsam und zeitraubend, die Kerne in eine ein Ferritzylinder gepreßt. Das zweite Leitersystem
Matrix zu fädeln, auch läßt sich diese Arbeit nur 20 durchstößt diesen Ferritzylinder senkrecht. Bei der
schwer vereinfachen. Der Preis einer solchen Matrix Sinterung fließt die thermoplastische Isolation ab,
liegt entsprechend hoch. Außerdem ist der Ausschuß und somit entsteht Raum für die bei der Sinterung
infolge von Ringkernbeschädigungen bei der Durch- stattfindende Schrumpfung. Der letztgenannte Speifädelung
der Drähte relativ hoch. Will man zu sehr chertyp erlaubt als Organisationsform lediglich die
schnellen Speichern gelangen, so muß man die ein- 25 des Wortadressensystems. Dadurch wird die notwenzelnen
Speicherkerne entsprechend klein machen, dige Ansteuerelektronik für einen größeren Speicher
und die Montage wird noch weiter erschwert. Die aufwendig und teuer.
Möglichkeit, den Schaltstrom zu vergrößern, eine Eine andere ebenfalls schon bekannte Matrixform
Maßnahme, die ebenfalls das Umschalten dieses ist die des sogenannten »Waffeleisenspeichers«. Bei
Kernes beschleunigt, ist durch die Leistungsfähigkeit 30 diesem Speicher wird in eine nach dem üblichen
der Ansteuerelektronik und das Nutz-Störsignalver- Preß- und Sinterverfahren hergestellte Ferritplatte
hältnis begrenzt. ein Raster entsprechend der Verdrahtung bei einem
Eine ebenfalls schon bekannte Matrixform ist die Ferritkernspeicher gefräst. In diese Nuten legt man
einer Ferritlochplatte. In eine nach dem üblichen die gegeneinander isolierten Stromleiter und deckt
Preß- und Sinterverfahren aus Ferrit mit rechteck- 35 die polierte Oberfläche dieses Ferritkörpers mit einer
förmiger Hystereseschleife hergestellten Ferritplatte dünnen Schicht aus magnetisch rechteckförmigem
werden Löcher gepreßt, durch die die notwendigen Material ab. Der Luftspalt zwischen Ferritkörper und
Stromleiter hindurchgefädelt werden müssen. Diese dieser Auflage muß hinreichend klein gehalten wer-
Matrixanordnung ist wesentlich robuster und erlaubt den. Die Speicherung der Information geschieht in
auch gegenüber dem üblichen Verdrahtungsprozeß, 40 der magnetischen Auflage, der Ferritkörper soll
daß mindestens ein Teil der Verdrahtung phototech- dabei für einen geringen Widerstand für den magneti-
nisch aufgedruckt wird. Die Löcher können kleiner sehen Fluß sorgen. Dieses Verfahren ist über das
gehalten werden, und somit verringert sich der not- Anfangsstadium noch nicht hinaus. Ein wesentlicher
wendige Schaltstrom für die magnetische Umschal- Nachteil besteht darin, daß die Oberflächen sehr
tung der Lochumgebung. Die Löcher müssen aber 45 genau hergestellt sein müssen und sich ein Luftspalt
zur Erhaltung von eindeutigen Ausgangsspannungen nicht vollkommen vermeiden läßt. Allen genannten
sehr genau angefertigt werden, wodurch die Kosten Speichertypen haftet weiterhin der Nachteil an, daß
für ein derartiges Preßwerkzeug sehr hoch werden. die Verdrahtung an die Ansteuerelektronik und diese
Ein Verfahren, bei dem man versucht, auf die Kreu- selbst noch hergestellt werden müssen. Ebenso stören
zungspunkte eines Verdrahtungssystems Ferritperlen 50 vielfach die unvermeidlichen längeren Zuleitungen
aufzusintern, ist deshalb unbrauchbar, weil bei der zur Ansteuerelektronik.
Sintertemperatur von 1300° C die Isolation der Aufgabe der Erfindung ist es, eine magnetische
Stromleiter zerstört wird. Man hat versucht, die Speichermatrix und ein Verfahren anzugeben zur
Notwendigkeit der Nachsinterung dadurch zu um- Herstellung einer mit der Ansteuerelektronik eine
gehen, daß man auf die Kreuzungspunkte des Ver- 55 Baueinheit bildenden magnetischen Speichermatrix,
drahtungssystems eine Ferritschicht im geschmolze- bei der die Nachteile der genannten Anordnungen
nen Zustand aufgesprüht oder aus der Gasphase und die Schwierigkeiten der bei ihrer Herstellung
aufgedampft hat. Für eine Fertigung hat sich das benutzten Verfahren vermieden werden und eine
Verfahren jedoch nicht durchgesetzt. wirtschaftliche Herstellung von nur kleine Schalt-
Weitere Speichertypen, die für die Massenfertigung 60 ströme benötigenden Matrizen ermöglicht. Die so
geeignet erscheinen, sind die des sogenannten hergestellten Speicher zeichnen sich als kleines und
»Laminated~Ferrite«-Speichers und des »Flute«- kompaktes Bauteil aus.
Speichers. Der »Laminated-Ferrite«-Speicher wird Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
aus einzelnen aus einer schleimigen Ferritpaste auf daß an den Rändern einer Scheibe aus halbleitendem
einem Glassubstrat gefertigten Schichten aufgebaut. 65 Material, z.B. Silizium, isolierte Inseln hergestellt
In dieser Ferritpaste befindet sich ein Raster par- werden, in denen die für die Speicherzellen benötig-
alleler Linien aus Metallpulver. Legt man zwei sol- ten Ansteuerelemente, wie Transistoren und Dioden,
eher Scheiben so aufeinander, daß sich die Raster hergestellt werden, und die von diesen Elementen
3 4
umgebene Fläche mit einem Nutenraster versehen dioxyd, überzogen (Fig. 2). Auf diese Schicht Sch
wird, in das eine isolierende Schicht, vorzugsweise läßt man nun eine polykristalline Schicht P auf-Siliziumdioxyd,
aufgebracht wird, auf welche magne- wachsen. Die Rückseite R' wird bis S abgeschliffen,
tische Materialien aufgebracht werden, derart, daß die so daß nun eine Scheibe Halbleitermaterial vorliegt,
Oberfläche dieser Nuten allseitig von der magneti- 5 in der isolierte Inseln/ für die Herstellung der Ansehen
Schicht bedeckt ist, und auf diese eine weitere Steuerelemente vorliegen und der restliche Teil durch
isolierende Schicht, vorzugsweise Siliziumdioxyd, auf- Oxyd abgedeckt ist. F i g. 3 zeigt schematisch die
gebracht wird, auf welche Leiter- und/oder Wider- Halbleiterscheibe. Die Herstellung solcher isolierter
Standsbahnen aufgedampft oder aufgesprüht werden, Inseln ist an sich bekannt und wird bei der Her-
und zwar in mehreren Schichten abwechselnd mit der io stellung von integrierten Schaltungen benutzt.
Isoliersubstanz, auf deren oberste Schicht wiederum In diesen Inseln werden nun nach den bekannten
magnetisches Material aufgebracht wird. Verfahren der Planartechnik die für die Speicher-
Man erhält auf diese Weise Speicherelemente und zellen benötigten Ansteuerelemente hergestellt. Nach
Leitersysteme, deren Ansteuerung durch Halbleiter- der Fertigung der Ansteuerelemente werden Nuten N
bauelemente, vorzugsweise Transistoren und Dioden, 15 in das Halbleitermaterial P durch z. B. Photoresisterfolgt,
die am Rande dieser Speichermatrix in der- technik geätzt (F i g. 4), wobei die einzelnen Kreuselben
Halbleiterscheibe hergestellt worden sind. zungsstellen der Nuten etwa die Form nach Fig. 5
Bei diesem Verfahren entfällt die Notwendigkeit haben können. Nachdem die Nuten geätzt worden
einer Erhitzung des Matrixleitergewebes auf hohe sind, wird die Oberfläche der Halbleiterscheibe
Temperaturen, so daß die Isolation der Drähte oder 20 mittels einer Schicht Sch 1 oxydiert und mindestens
gar die Drähte selbst nicht gefährdet werden. Auch an den Stellen St der F i g. 5 eine magnetische Schicht
enthalten die einzelnen Speicherzellen keinen Über- Ml aus Ferrit oder anderen magnetischen Mateschuß
an magnetischen Material mehr. Die Schaltzeit rialien wie Nickel-Eisen-Legierungen mit rechteckwird
günstig beeinflußt und der Schaltstrom bleibt förmiger Hystereseschleife aufgesprüht oder aufgeklein.
Das Aufdampfen von magnetischen Werk- 25 dampft, so daß die Oberfläche der Nuten N vollstoffen
auf Oberflächen ist an sich bekannt und be- ständig bis zu den Rändern und etwas darüber an
reitet keine besonderen praktischen Schwierigkeiten den Stellenh der Fig. 5 bedeckt ist. Anschließend
mehr. Auch das Besprühen irgendwelcher Unterlagen wird die ganze Scheibe mit einer Isolierschicht Schi,
mit geschmolzenen Metallen oder keramischen Sub- vorzugsweise Siliziumdioxyd, bedeckt. Daraufhin
stanzen ist an sich bekannt und hat sich bereits für 30 wird eine Schicht aus Aluminium oder Gold od. ä.
gewisse Anwendungen technisch eingeführt. Zum Material aufgedampft oder aufgesprüht und mit
Beispiel werden Kupferschichten auf keramische Photoresisttechnik so weggeätzt, daß die gewünschten
Flächen und Zinkschichten auf die Flächen von Leiterbahnen Ll, z. B. die Leitungen in Z-Richtung,
Papierkondensatoren aufgespritzt. Bei geeigneter entstehen (F i g. 6). Man kann diese Leiterbahnen
Durchführung ergibt dieses Verfahren erstaunlich 35 auch durch Aufsprühen oder Aufdampfen durch
kompakte homogene Schichten, obwohl sich die be- Masken erhalten. Für den Fall, daß Widerstände
spritzten Unterlagen dabei nur relativ wenig erhitzen. gewünscht werden, ist es möglich, statt Aluminium
Im Vergleich mit einer aus Ferritpulver gepreßten oder Gold Tantal oder Ni-Chrom zu verwenden.
Platte ist die Dichte einer aufgespritzten Ferritmasse Anschließend werden diese Leiterbahnen Ll durch
so groß, daß keine wesentliche innere Entmagnetisie- 40 Aufbringen einer Isolierschicht Sch 2 wieder von den
rung infolge von Poren eintritt. Das erforderliche übrigen Elementen elektrisch isoliert und die nächmagnetische
Speicher- und Schaltverhalten wird also sten LeiterbahnenL2, z.B. in Γ-Richtung, werden
erreicht. Außer Ferrit eignen sich als magnetisches aufgebracht. Wiederholt man dieses Verfahren mehr-Material
Nickel-Eisen-Legierungen, bei denen man mais, so erhält man mehrere Leiterbahnen übereinz.
B. infolge von Magnetfeldabkühlung eine rechteck- 45 ander, die voneinander isoliert sind (F i g. 6). Ist die
l'örmige Hystereseschleife erhält. Auch kann man als gewünschte Anzahl von Leiterbahnen aufgebracht
Speichermaterial magnetisierbare Schichten verwen- worden (die Tiefe der Nuten richtet sich nach dieser
den, die im Vakuum aufgedampft werden. Anzahl), so wird, wie in Fig. 6 schematisch ange-
Auch das Besprühen oder Aufdampfen irgend- deutet, wieder eine magnetische Schicht M 2 aufgeweicher
Unterlagen aus Siliziumoxyden mit Metallen 50 tragen. Ätzt man die über die Nuten hinausragende
ist bekannt und hat sich bewährt. Zum Beispiel magnetische Schicht Ml von dem Isoliermaterial
werden Gold, Aluminium, Nickelchrom und Tantal Sch3 frei, so kann die zuletzt aufgebrachte magnetiauf
Siliziumoxyden bereits in der Halbleiterfertigung sehe Schicht M 2 mit hinreichend kleinem Luftspalt
aufgebracht. Außer Nickel-Eisen-Kobalt-Legierun- mit der Schicht Ml verbunden werden,
gen, bei denen man z.B. infolge Magnetfeldabküh- 55 Die Anordnung läßt sich so ausführen, daß entlung
eine rechteckförmige Hystereseschleife erhält, weder Schicht Ml oder Schicht M 2 oder sowohl
eignet sich auch aufgesprühtes Ferrit. Schicht Ml als auch Schicht M 2 aus einem Material
Ausführungsarten des Verfahrens werden an Hand mit rechteckförmiger Hystereseschleife besteht. Einder
Figuren der Zeichnung näher beschrieben. mal kann die magnetische Speicherung in Schicht
Nach Fig. 1 läßt man auf eine Scheibe Si aus 60 Ml erfolgen. Schicht M2 verringert dann den
Halbleitermaterial, vorzugsweise aus Silizium, eine magnetischen Widerstand für den magnetischen
Schicht E epitaxisch aufwachsen mit der Dotierung, Fluß. Wird in Schicht M 2 gespeichert, so muß
wie sie als Grundmaterial für die Ansteuerungsele- Schicht Ml einen vernachlässigbaren magnetischen
mente, z. B. Dioden und Transistoren, benötigt wird. Widerstand haben. Haben sowohl Schicht Ml als
Diese Schicht wird nun bis auf die Stellen, die die 65 auch Schicht M 2 eine rechteckigförmige Hysterese-Ansteuerelemente
später beinhalten sollen, durch schleife, so erhält man die gleichen Eigenschaften
Photoresisttechnik oder ähnliche Verfahren abgetra- wie bei einem Ringkern. In allen Fällen muß darauf
gen und mit einer Isolierschicht Sch, z. B. Silizium- geachtet werden, daß die magnetischen Schichten an
den Rändern mechanisch eng aneinander liegen und ein etwa entstehender Luftspalt hinreichend klein wird.
Speichert man die Information in der Schicht M 2, so sind die geometrischen Abmessungen der Schicht
Ml nicht kritisch. Diese Schicht muß nur an den Kreuzungsstellen hinreichend groß sein, so daß sie
mit der Schicht M 2 den gewünschten magnetischen Schluß bilden kann. Die geometrischen Abmessungen
der Schicht M 2, dem eigentlichen Speicherelement, sind aber auf Grund der angewandten Herstellungsverfahren
genau einzuhalten.
In dem angeführten Beispiel liegen die einzelnen Speicherelemente an den Kreuzungspunkten der
Nuten. Denkbar ist auch eine Ausführung, bei der die SpeicherelementeSp, wie in Fig. 7 angedeutet
ist, in dem Nutenhals Γ zwischen den Kreuzungspunkten Kr liegen, wobei Ml und Ml den beschriebenen
Magnetschichten entsprechen.
Um die LeiterbahnenL, z.B. die X-, Y-, Z- und
Lesebahnen, mit der Auswahl und Ansteuerelektronik zu verbinden, ist es zweckmäßig, die Nuten N
in dem Halbleitermaterial an den Enden K zu vergrößern und Leiterbahnen dort in größere Bahnen
auslaufen zu lassen (Fig. 8). Diese Stellend verbindet
man nach dem bekannten Verfahren (Bonden) mit den Halbleiterinseln/, die bekanntlich ähnliche
Leiterbahnen (Kontaktierungsinseln) zum Kontaktieren besitzen, mittels Aluminium, Gold oder ähnlichen
Drähten Dr.
Hierbei ist es zweckmäßig, mehr Speicherelemente und Ansteuerelemente herzustellen als benötigt werden,
um die bei der Fabrikation und Prüfung nicht gelungenen oder ausgefallenen Elemente zu ersetzen.
Nach der Fabrikation kann man die einzelnen Elemente prüfen und beim Kontaktieren die schadhaften
Stellen dann ersetzen.
Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung einer magnetisehen Speichermatrix, bei der die Kreuzungsstellen
und deren Verbindungen untereinander in abgedeckten Nuten einer Platte liegen, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Rändern einer Scheibe aus halbleitendem Material, z. B. SiIizium,
isolierte Inseln hergestellt werden, in denen die für die Speicherzellen benötigten Ansteuerelemente,
wie Transistoren und Dioden, hergestellt werden, und die von diesen Elementen umgebene
Fläche mit einem Nutenraster versehen wird, in das eine isolierende Schicht, vorzugsweise
Siliziumdioxyd, aufgebracht wird, auf welche magnetische Materialien aufgebracht werden,
derart, daß die Oberfläche dieser Nuten allseitig von der magnetischen Schicht bedeckt ist
und auf diese eine weitere isolierende Schicht, vorzugsweise Siliziumdioxyd, aufgebracht wird,
auf welche Leiter- und/oder Widerstandsbahnen aufgedampft oder aufgesprüht werden, und zwar
in mehreren Schichten abwechselnd mit der Isoliersubstanz, auf deren oberste Schicht wiederum
magnetisches Material aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetisches Material
Nickel-Eisen-Kobalt-Legierungen mit oder ohne Magnetfeldabkühlung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetisches Material
Ferrit verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Schichten
im Vakuum aufgedampft werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der
Herstellung der magnetischen Schichten oder Leiterbahnen oder der Widerstandsbahnen Masken
verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten
an ihren Enden vergrößert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen
der Matrix an ihren Enden verbreitert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrößerten Stellen der
Leiterbahnen über Drähte mit den isolierten Inseln verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich
mit den rechtwinkligen Nuten kreuzenden Diagonalnuten die sich diametral gegenüberliegenden
Nutenkanten zur Aufnahme der Magnetschicht abgeflacht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalnuten
breiter als die rechtwinkligen Nuten gewählt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente
sowohl an den Kreuzungspunkten zweier Nuten als auch in dem Nutenhals zwischen zwei Kreuzungsstellen angebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Herstellung der magnetischen Speichermatrix und der Ansteuerelemente eine größere Anzahl
als erforderlich gefertigt wird und nur einwandfreie Elemente miteinander verbunden werden.
13. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden hergestellte Speichermatrix,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente aus magnetischen Schichten derart
geringer Dicke bestehen, daß die Ummagnetisierung im wesentlichen durch kohärente Drehprozesse
parallel zur Schichtfläche erfolgt.
14. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden hergestellte Speichermatrix,
gekennzeichnet durch Wandschichten und Deckschichten der Nuten aus Material mit einer
rechteckförmigen Hystereseschleife.
15. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden hergestellte Speichermatrix,
gekennzeichnet durch Wandschichten oder Deckschichten aus Material mit einer rechteckförmigen
Hystereseschleife, von denen jeweils die andere Schicht einen vernachlässigbaren magnetischen
Widerstand hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| GB11525/66A GB1146615A (en) | 1965-03-19 | 1966-03-16 | Improvements in or relating to methods of manufacturing magnetic matrix arrangements |
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| DEP36321A DE1300973B (de) | 1965-03-19 | 1965-03-19 | Verfahren zur Herstellung von Speicher-Matrixanordnungen |
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Family Applications (1)
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Also Published As
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| US3520052A (en) | 1970-07-14 |
| GB1146615A (en) | 1969-03-26 |
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