DE2326751B2

DE2326751B2 - Halbleiterbauelement zum Speichern und Verfahren zum Betrieb

Info

Publication number: DE2326751B2
Application number: DE2326751A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Albertus Nijmegen Bosselaar; Olof Erik Hans Nijmegen Klaver; Johannes Gerrit Van Eindhoven Santen; Jan Florus Eindhoven Verwey
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DE2326751A1; NL7208026A; IT984680B; US3893151A; JPS5514548B2; DE2326751C3; CH558086A; JPS4963352A; JPS5331583B2; SE387460B; GB1425986A; FR2188314B1; JPS53127277A; CA1022678A; FR2188314A1; AU476893B2; AU5668573A; GB1425985A

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement zum Speichern mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzenden Gebiet, das wenigstens teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist, mit einer oberhalb ' dieses Gebietes angeordneten Gute-Elektrode, die durch die isolierende Schicht von der Halbleiteroberfläche getrennt ist, und mit Mitteln zum Anlegen einer Spannung um in diesem Gebiet unter der Gate-Elektrode vorübergehend eine an die isolierende Schicht <<> grenzend^ Verarmungszone zu bilden, um dadurch Ladungsträger aus dem Halbleiterkörper in die isolierende Schicht zu injizieren.

Halbleiterbauelemente dieser Art, bei denen die elektrischen Eigenschaften des Bauelements durch ^ Injektion von Ladung in eine auf der Halbleiteroberfläche vorhandene isolierende dielektrische Schicht geändert werden, sind bekannt. Dabei wird die Ladung in Form von Ladungsträgern vom Halbleiterkörper aus in die elektrisch isolierende Schicht inji- <?< > ziert. Diese Injektion geschieht in der Praxis durch Anwendung von zwei prinzipiell verschiedenen Mechanismen.

Erstens kann die Injektion durch einen Tunneleffekt erfolgen. Dies ist zum Beispiel bei den sogenannten MNOS-Transistoren der Fall, wie u. a. in »Proceedings I.E.E.E.«, Vol. 28, August 1970 Seiten 1207—1219 beschrieben. Es handelt sich hier um einen Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode, wobei die isolierende Schicht zwischen der Gate- )< > Elektrode und dem Substratgebiet aus einer dünnen, z. B. 2 nm dicken, auf dem Substratgebiet liegenden Schicht Siliziumoxyd besteht, worauf eine Schicht Siliziumnitrid und darauf die Gate-Elektrode angebracht ist. Durch einen Spannungsimpuls an der Gate-Eiek- > > trade werden Ladungsträger durch einen Tunnelprozeß vom Substratgebiet aus durch die dünne Oxydschicht transportiert und in Einfangzentren festgehalten, die sich vor allem bei der Oxydnitrid-Grenzfläche befinden. Durch die so in der isolierenden Schicht un- -to ter der Gate-Elektrode entstandene elektrische Ladung ändert sich u. a. die Schwellwertspannung des Feldeffekttransistors, d. h. die Spannung zwischen der Gate-Elektrode und dem Kanalgebiet, bei der sich ein Stromkanal zwischen der Source- und Drainzone zu ·*^Γ> bilden beginnt. Durch z. B. einen Spannungsimpuls mit entgegengesetzter Polarität können die Ladungsträger durch Tunneln in umgekehrter Richtung wieder aus der isolierenden Schicht entfernt werden.

Diese Bauelemente haben u. a. den schwerwiegen- ■">(> den Nachteil, daß die sehr dünne Oxydschicht, die den Tunnelprozeß ermöglichen muß, sich technisch äußerst schwierig reproduzierbar herstellen läßt.

Ein anderes Verfahren, um Ladungen in eine dielektrische Schicht zu injizieren, das in der Praxis bes- v, ser durchführbar ist, ist die Injektion infolge eines Lawinendurchbruchs im Halbleitermaterial, In »I.E.E.E. Journal of Solid State Circuits«, Volume SC6, Oktober 1971, Seiten 301 bis 306 wird ein auf diesem Prinzip beruhendes Halbleiterbauelement t>o zum Speichern beschrieben, das unter dem Namen FAMOS-Struktur bekannt ist. Es handelt sich hier um einen Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode, die eine »schwebende« Gate-Elektrode in Form einer leitenden Schicht ohne Anschlußleiter enthält, die meistens ganz von isolierendem Material umgeben ist. Wenn nun an den Source-Substratübergang oder an den Drain-Substratübergang eine so hohe Spannung in Sperrichtung angelegt wird, daß der Lawinendurchbruch auftritt, werden an dem betreffenden Übergang Ladungsträger erzeugt, die durch das am Übergang liegende elektrische Feld eine so höbe Energie erhalten, daß sie in der Lage sind, von dem Energieband, in dem sie sich im Halbleitermaterial befinden, auf das entsprechende Energieband der isolierenden Schicht unter der Gate-Elektrode überzuwechseln und sich durch diese isolierende Schicht hin nach der schwebenden Gate-Elektrode zu begeben, wodurch diese aufgeladen wird. So können »heiße« Elektronen vom Leitungsband im Halbleiterkörper in das Leitungsband der isolierenden Schicht überwechseln. Umgekehrt können »heiße« Löcher von dem Valenzband im Halbleiterkörper in das Valenzband der isolierenden Schicht überwechseln. Unter »heißen« Ladungsträgern werden, wie in der Halbleitertechnik üblich, Ladungsträger verstanden, deren Energie höher, und zwar nach Möglichkeit einige Male höher, als die ist, die der Temperatur des Kristallgitters des Haibleiterkörpers entspricht.

Die injizierten heißen Ladungsträger bleiben als elektrische Ladung in der isolierenden Schicht, und vor allem auf der schwebenden Gate-Elektrode zurück, wodurch z. B. unter der Gate-Elektrode von einem ursprünglich keinen leitenden Kanal besitzenden Feldeffekttransistor (was bei einem Transistor vom sogenannten Anreicherungstyp der Fall ist) ein leitender Kanal im Feldeffekttransistor gebildet werden kann, oder, wenn ursprünglich bereits ein derartiger leitender Kanal vorhanden war (was bei einem Transistor vom sogenannten Verarmungstyp der Fall ist), dieser Kanal eliminiert werden kann. Der Transistor kann deshalb durch die genannte Injektion von heißen Ladungsträgern vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand kommen oder umgekehrt. Dieser neue Zustand ist praktisch permanent. Ein derartiges Speicherelement ist insbesondere für die Verwendung in den sogenannten »read-only« Speichern geeignet. Von einem derartigen Element ist auch eine Ausführung bekannt, bei der über der schwebenden Gate-Elektrode eine durch eine isolierende Schicht davon getrennte Gate-Elektrode angebracht ist, an die ein Potential gelegt werden kann, um die Injektion von Ladungsträgern vom Halbleiterkörper aus in die isolierende Schicht zu fördern (International Solid State Circuits Conference, Februar 1972, Seiten 52-53).

Auch ist bekannt, Ladungsträger in eine isolierende Schicht zu injizieren, die den Emitter-Basisiibergang eines planaren bipolaren Transistors bedeckt, mit oder ohne Hilfe einer Gate-Elektrode auf der isolierenden Schicht, indem der Emitter-Basisübergang zeitweilig so in Sperrichtung vorgespannt wird, daß eine Lawinenvervielfachung auftritt, siehe z. B. »Applied Physics Letters«, 15. Oktober 1969, Seiten 270-272. Hierdurch wird u. a. der Verstärkungsfaktor des Transistors geändert.

Die Anwendung der Lawinenvervielfachung an einem PN-Übergang, wie oben beschrieben, hat aber auch Nachteile, die die praktische Anwendbarkeit dieser Bauelemente als Speicherelemente unter Umständen stark verringern können.

So ist z. B. diese Injektion durch Lawinenvervielfachung lokal sehr begrenzt und tritt nur in der unmittelbaren Nähe des PN-Überganges auf. Dies ergibt Probleme, wenn homogene Injektion in einem relativ großen Oberflächenbereich, z. B. über die gesamte Kanallänge eines Feldeffekttransistors mit isolierter

Gate-Elektrode, erwünscht ist. Dies kann zwar durch Anwendung einer schwebenden Gate-Elektrode, wie oben beschrieben, die als Äquipotentialfläche dient und nahezu alle injizierte Ladung trägt, abgestellt werden, doch auch dann sind für das Einschreiben eines derartigen Speicherelements verhältnismäßig hohe Spannungsimpulse erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement zum Speichern zu schaffen, bei dem die oben angedeuteten, bei den bekannten Bauelementen auftretenden Nachteile vermieden oder zumindest in hohem Maße verringert werden, d. h. bei den in kürzerer Zeit größere informationstragende Ladungen als bei den bekannten Bauelementen eingeschrieben werden können, und das mehr Steuerungsmöglichkeiten für die einzuschreibende Ladung als die bekannten Bauelemente bietet.

Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterbauelement zum Speichern der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die über der Verarmungszone anliegende Spannung niedriger als die Spannung ist, bei der eine Lawinenvervielfachung auftritt, doch höher als die Potentialbarriere für die Ladungsträger an der Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und der isolierenden Schicht ist, daß Mittel zum Injizieren von Ladungsträgern in die Verarmungszone vorgesehen sind, und daß Mittel zum gleichzeitigen Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode vorgesehen sind, derart, daß auf die Ladungsträger in der Verarmungszone eine Kraft in Richtung dieser Grenzfläche ausgeübt wird.

Durch die Erfindung können durch Verwendung von relativ niedrigen Spannungsimpulsen in Verbindung mit einer kontrollierten Zufuhr von in die isolierende Schicht zu injizierenden Ladungsträgern wichtige Verbesserungen und Erweiterungen der Anwendungsmöglichkeiten in den beschriebenen bekannten Halbleiterbauelementen zum Speichern erhalten werden.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß heiße Ladungsträger mit genügend hoher Energie, um die Energiebarriere zwischen dem Halbleitermaterial und der auf der Oberfläche anwesenden isolierenden Schicht zu überwinden, nicht durch einen Lawinenprozeß entstanden zu sein brauchen, sondern auch durch Beschleunigung in einer Verarmungszone, an der ein geringerer Spannungsabfall herrscht als der, bei dem die Lawinenvervielfachung auftritt, erhalten werden können.

Da bei diesem Prozeß, in Gegensatz zu den genannten Lawinenprozessen, die zu beschleunigenden Ladungsträger nicht in genügend großem Maße in der Verarmungszone erzeugt werden, werden sie in die Verarmungszone injiziert. Dadurch werden nicht nur die genannten, mit einer Lawineninjektion verbündenen Nachteile eliminiert, sondern man erhält gleichzeitig einen zusätzlichen Sicherheitsgrad für die Steuerung der zu injizierenden informationstragenden Ladung. Durch das Anlegen der Spannung an die Gate-Elektrode während der Injektion wird ferner ein homogenes elektrisches Feld geschaffen, das die Ladungsträger in dem gesamten von der Gate-Elektrode überstrichenen Gebiet in die Richtung der Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und der isolierenden Schicht treibt

Die Verarmungszone, in der die zu injizierenden Ladungsträger beschleunigt werden, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch gebildet, daß

ein gleichrichtender Übergang, z. B. ein PN-Übergang vorhanden ist, der an der Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und der isolierenden Schicht unter der Gate-Elektrode endet, wobei wenigstens ein Teil der Verarmungszone durch vorübergehendes Anlegen einer Spannung in Sperrichtung an den gleichrichtenden Übergang gebildet wird. Hierbei kann die Energie der zu injizierenden Ladungsträger durch Ändern der Sperrspannung am gleichrichtenden Übergang geregelt werden, während zwischen der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche eine Spannung angelegt wird, die die zu injizierenden Ladungsträger in die Richtung der Halbleiteroberfläche treibt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Verarmungszone durch da» zeitweilige Anlegen einer solchen Spannung zwischen der Gate-Elektrode und dem Gebiet des Halbleiterkörpers gebildet ist, daß Überschußladungsträger aus einer Oberflächenzone des Gebietes vertrieben werden.

Die obengenannten Methoden, oder eine Kombination davon, um die benötigte Verarmungszone zu bilden, sind die in der Praxis am besten anwendbare Methoden, obgleich es selbstverständlich möglich ist, auch in anderer Weise ein elektrisches Feld von solcher Stärke in den Halbleiterkörper zu induzieren, daß eine Verarmungszone gebildet wird, in der den in die isolierende Schicht zu injizierenden Ladungsträgern genügend Energie zugeführt werden kann.

Auch das Injizieren der in die Verarmungszone zu beschleunigenden Ladungsträger kann durch Verwendung verschiedener Techniken erfolgen. Nach einer entsprechenden ersten Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannter PN-Übergang vorgesehen, durch den die Ladungsträger in die Verarmungszone injiziert. Dieser PN-Übergang injiziert z. B. Elektronen in die Verarmungszone in dem N-leitenden Gebiet eines anderen PN-Übergangs, der so in Sperrichtung vorgespannt ist, daß diese Elektronen genügend Energie erhalten, um in das Leitungsband einer auf der Oberfläche eines N-leitenden Gebietes befindlichen isolierenden Schicht, z. B. eine Oxydschicht, injiziert zu werden.

Um eine effektive Injektion in die Verarmungszone zu erhalten, ist es dabei erwünscht, daß der Abstand zwischen dem vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannten PN-Übergang und dem gleichrichtenden Übergang höchstens eine Diffusionstiefe von den zu injizierenden Ladungsträgern im Gebiet des Halbleiterkörpers beträgt.

Als injizierender PN-Übergang kann z. B. in einem Planar-Transistor vorteilhaft der Kollektor-Basisübergang verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist eine Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der vorübergehend in Sperrichtung vorgespannte PN-Übergang der Emitter-Basis-Ubergang, und der vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannte, injizierende PN-Übergang der Kollektor-Basis-Übergang eines bipolaren Transistors ist

Nach einer zweiten Methode werden die zu beschleunigendien Ladungsträger durch vorübergehend auf denHalbleiterkörper fallende Strahlung, die in der Verarmangszone Elektronen-Löcher-Paare erzeugt, in dielVerarmungszöne injiziert Diese Strahlung kann sowohl elektromagnetischer als auch kor-

puskularer Art sein.

Eine sehr wichtige und in der Praxis besonders brauchbare Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Elektrode und die isolierende Schicht zu einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode und mit Source- und Drain-Elektroden gehören und daß die Verarmungszone in dem zwischen der Source- und der Drain-Elektrode gelegenen Kanalgebiet des Feldeffekttransistors gebildet wird. Derartige Feldeffekttransistoren sind für die Verwendung in Speicherschaltungen besonders geeignet. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor vom Verarmungstyp ist und durch die Injektion der informationstragenden Ladungsträger in einen Transistor vom Anreicherungstyp umgewandelt wird oder umgekehrt.

Obgleich die zu beschleunigenden Ladungsträger im Kanalgebiet auch in anderer Weise, z. B. durch Lichteinstrahlung, erhalten werden können, ist diese Weiterbildung vorteilhaft so eingerichtet, daß der Feldeffekttransistor ein an die die Gate-Elektrode tragende Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzendes schichtförmiges Kanalgebiet vom ersten Leitungstyp enthält, das mit einem darunter gelegenen Gebiet vom zweiten Leitungstyp den injizierenden PN-Übergang bildet, der praktisch parallel zu dieser Oberfläche verläuft.

Die Source- und Drainelektroden der hier genannten Feldeffekttransistoren können Oberflächenzonen vom dem Kanalgebiet entgegengesetzten Leitungstyp enthalten, doch kann bei Bedarf die Drainelektrode durch einen gleichrichtenden Metallhalbleiterübergang (Schottky-Diode) gebildet werden.

Die isolierende Schicht zwischen den Gate-Elektroden und der Halbleiteroberfläche kann eine homogene Zusammenstellung haben. Unter Umständen kann diese Schicht jedoch vorteilhaft aus zwei oder mehr übereinanderliegenden Schichten aufgebaut werden, z. B. einer auf der Halbleiteroberfläche liegenden Schicht Siliziumoxyd und einer darüberliegenden Schicht Siliziumnitrid, wodurch an der Oxyd-Nitrid-Grenzfläche eine große Anzahl Einfangszentren für die zu injizierenden informationstragenden Ladungsträger vorhanden sind.

Unter anderem, weil es bei einem Feldeffekttransistor der beschriebenen Art sehr erwünscht ist, daß die informationstragenden Ladungen homogen in dem gesamten sich zwischen der Source- und Drainelektrode und der Halbleiter-Oberfläche angebracht werden, wird dazu vorteilhaft eine zwischen der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche gelegene »schwebende« Elektrode benutzt. Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche eine durch die isolierende Schicht der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche getrennte leitende Schicht ohne Anschlußleitung angebracht ist. Diese Schicht wird nach Möglichkeit ganz von isolierendem Material umgeben und kann aus einem beliebigen leitenden Material bestehen, besteht jedoch vorteilhaft aus polykristallinem Silizium, was bei der Herstellung der Bauelemente oft wichtige Vorteile ergibt. Dieses polykristalline Silizium kann nach Bedarf dotiert werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, die selbstverständlich beträchtlich hoher als die der isolierenden Schicht sein muß.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 stellt eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einem Feldeffekttransistor

■> dar;

Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt in der Ebene H-II des Bauelements nach Fig. 1;

in Fig. 3 sind die Kennlinien der Bauelemente nach Fig. 1 und 2 graphisch dargestellt;

"' Fig. 4 gibt eine graphische Darstellung der Kennlinien eine anderen Bauelements mit einem Feldeffekttransistor;

Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einem bipolaren Transi-

i> stor;

Fig. 6 gibt einen schematischen Querschnitt in der Ebene VI-VI des Bauelements nach Fig. 5;

Fig. 7 gibt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterbauele-

2» ments.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabgerecht gezeichnet. Die Ränder der Metallschichten sind in den Draufsichten der Fig. 1 und 5 gestrichelt gezeichnet.

2"> Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf, und Fig. 2 schematisch einen Querschnitt in der Ebene H-II von Fig. 1 durch eine Halbleiterbauelement mit einem Feldeffekttransistor. Das Bauelement enthält (siehe Fig. 2) einen Halbleiterkörper 1 aus Silizium

χι mit einem an Oberfläche 2 grenzenden Gebiet 3 in Form einer Siliziumschicht vom P-Typ mit einer Dicke von 6,6 μπι und einem spezifischen Widerstand von 0,2 Ω-cm, die epitaxial auf dem Substrat 4 vom N-Typ mit einem spezifischen Widerstand von

r> 0,01 Ω cm und einer Dicke von 200 μπι aufgewachsen ist. Das Gebiet 3 ist größtenteils mit der elektrisch isolierenden Schicht 5 aus Siliziumoxyd bedeckt. Das Bauelement enthält ferner die elektrisch leitende Gate-Elektrode 6, die durch das Siliziumoxyd 5 von der Halbleiteroberfläche 2 getrennt ist. Diese Gate-Elektrode kann, wie z. B. in diesem Beispiel, aus Metall sein, z. B. Aluminium, doch ohne weiteres auch z. B. aus hochdotiertem, polykristallinem Silizium. Die genannte Gate-Elektrode 6 gehört zu einem Feldeffekttransistor mit einer an die Oberfläche 2 grenzenden Source-Zone 7 vom N-Typ, die eine ebenfalls an die Oberfläche 2 grenzende Drain-Zone 8 vom N-Typ ganz umringt. Die sich zwischen den Source- und Drainzonen 7 und 8 befindenden

->o Teile der epitaxialen Schicht 3 vom P-Typ bilden das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors. Die Zonen 7 und 8 haben eine Dicke von etwa 2 μιη. Die Schicht 3 bildet mit dem darunterliegenden Gebiet 4 vom N-Typ den PN-Übergang 9. Die Source- und Drainzo-

■35 nen7 und 8 bilden mit dem Kanalgebiet 3 die PN-Übergänge 10 und 11. Zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Oberfläche 2 befindet sich ferner die durch die Oxydschicht 5 von der Gate-Elektrode 6 und der Oberfläche 2 getrennte leitende Schicht 12

ho aus polykristallinem Silizium. Die Schicht 12 besitzt keinen Anschlußleiter und ist völlig von dem Oxyd S umgeben, pie picke des Oxyds zwischen den Schichten 12 und 6 beträgt 0,11 μπι, zwischen der Schicht 12 und der Siliaumoberfläche 2 0,14 μπι.

hi Die Gebiete 3 und 4 und die Zonen 7 und 8 sind mit Metallschichten, z. B. aus Aluminium, 13 bis 16 in der üblichen Weise kontaktiert. Der oben beschriebene Feldeffekttransistor bildet

ein Halbleiterbauelement zum Speichern. Dieses Speicher-Bauelement enthält (siehe Fig. 2) ferner Mittel, u. a. die schematisch angegebenen Spannungsquellen V_x und V₂, um in der Schicht 3 unter der G ate-Elektrode 6 vorübergehend eine an die isolierende Schicht 5 grenzende Verarmungszone zu bilden. Die gezeichneten Schaltungen gelten für den Zustand während des Einschreibens der Information. Die Grenze dieser Verarmungszone in Schicht 3 ist in Fig. 2 schematisch mit der gestrichelten Linie 17 angegeben. Diese Verarmungszone wird dadurch gebildet, daß an die PN-Übergänge 10 und 11 die Sperrspannung V₂ und an die Gate-Elektrode 6 eine positive Spannung gegenüber der Schicht 3 angelegt wird, so daß an der Stelle der Verarmungszone Löcher aus dem Gebiet 3 vertrieben werden.

Nun können Elektronen von der Schicht 3 in das Siliziumoxyd 5 unter die Gate-Elektrode 6 injiziert werden, die schwebende Elektrode 12 aufladen und dort sehr lange festgehalten werden. Dadurch kann die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors erheblich geändert werden.

Bei den bisher bekannten Halbleiter-Speicherbauelementen erfolgte diese Elektroneninjektion, wie bereits angegeben, indem an die Verarmungszone 17, wenigstens örtlich begrenzt, z. B. am Rand der PN-Übergänge 10 und/oder 11, eine möglichst hohe Spannung angelegt wurde, so daß eine Lawinenvervielfachung auftrat. Die dabei entstandenen Elektronen-Löcher-Paare liefern die Ladungsträger, die dann mit oder ohne Hilfe eines elektrischen Feldes zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Schicht 3 in das Oxyd injiziert.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird jedoch zum Injizieren der Elektronen diese Lawineninjektion nicht ausgenutzt, sondern es werden vorübergehend zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Siliziumschicht 3, wie an den PN-Übergängen 10 und 11, Spannungen V₁ und V₂ angelegt, die so niedrig sind, daß in der Verarmungszone 17 noch keine Lawinenvervielfachung auftritt, doch höher als die Potentialbarriere für Elektronen an der Grenzfläche 2 zwischen der Siliziumschicht 3 und der Oxydschicht 5. Die Potentialbarriere beträgt etwa 3,25 Volt. Die Durchspruchspannung der PN-Übergänge 10 und 11 beträgt etwa 17 Volt.

Die Spannung V₂ wird deshalb während des Injizierens gleich oder höher als etwa 4 Volt, doch niedriger als 17 Volt (die Durchspruchspannung der Übergänge 10 und 11) gewählt, während die maximale Spannung zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Schicht 3 von der Dicke und der Art des sich zwischen Elektrode 6 und der Halbleiteroberfläche 2 befindenden Materials abhängt, doch wegen des oben bereits Gesagten, ebenfalls mindestens etwa 4 Volt betragen muß. Die obere Grenze der Spannung V₁ wird von der Bedingung bestimmt, daß die dadurch in der Schicht 3 erzeugte maximale Feldstärke niedriger als die sein muß, bei der Lawinenvervielfältigung auftritt

Während der Injektion wird außerdem der PN-Übergang 9 in Durchlaßrichtung mit der Spannungsquelle V₃ vorgespannt. Dadurch werden vom Substrat 4 Elektronen in die Verarmungsschicht 17 injiziert. Dies ist erforderlich, weil über die gesperrten PN-Übergänge 10 und 11 pro Zeiteinheit mit Hilfe des bloßen Leckstromes an diesen Übergängen nur sehr wenig Elektronen von den Zonen 7 und 8 in die Verarmungszone 17 gelangen. Der PN-Übergang 9

muß deshalb selbstverständlich in geringem Abstand, möglichst weniger als eine Diffusionslänge für Elektronen von den Übergängen 10 und 11, bzw. von der Verarmungszone 17 entfernt liegen. Diese Bedingung ist in diesem Beispiel erfüllt.

Die »schwebende« Elektrode 12 dient als Äquipotentialfläche und fördert das Entstehen einer homogen verteilten Ladung zwischen der Gate-Elektrode 6 und der darunterliegenden Fläche 2.

Von den Drain- und Sourcezonen kann wenigstens die Drainzone 8 eventuell durch eine Schottky-Diode ersetzt werden.

Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Bauelements kann an dem folgenden Beispiel illustriert werden. Während 5 Sekunden wurden eine Spannung V₂ von 6 Volt und eine Spannung V₁ von 35 Volt angelegt, wobei gleichzeitig die Durchiaßspannung V₃ am PN-Übergang 9 einen Wert von 0,6 Volt hatte. Danach wurden diese Spannungen V₁, V₂ und V₃ abgeschaltet und mit den üblichen Meßmethoden und bei kurzgeschlossenem Übergang 9 die Schwellenspannung V_lh des Feldeffekttransistors gemessen. Diese Spannung war von dem ursprünglichen Wert von + 5 Volt auf einen Wert von etwa +15 Volt verschoben.

Die Verschiebung Δν_ιΗ der Schwellenspannung hängt stark von der Höhe der Sperrspannung V₂ an den Source- und Drain übergängen und von der Höhe der Gate-Spannung V₁ bei einer bestimmten Injektionszeit und einem bestimmten Wert der Spannung V₃ am PN-Übergang 9 in Durchlaßrichtung ab. So betrug die Verschiebung in Δ V₀₁ bei obenstehendem Beispiel, unter übrigens gleichen Injektionsbedingungen doch bei einer mit Bezug auf die Schicht 3 positiven Gate-Elektrodenspannung V₁ von 60 Volt, nicht 10 Volt, sondern etwa 26 Volt. Dies kann auch Fig. 3 entnommen werden, wo für zwei verschiedene Werte von V_x der zwischen Δ V_lh und V₂ gemessene Zusammenhang dargestellt ist.

Die nicht-kontaktierte Gate-Elektrode 12 kann weggelassen werden; dies erfordert jedoch längere Injektionszeiten, um vergleichbare Verschiebungen der Schwellenspannung zu erhalten. Siehe z. B. Fig. 4, wo die Kennlinien für ein Bauelement analog dem der Fig. 1 und 2 dargestellt sind, jedoch ohne schwebende Elektrode 12 und mit einer Oxyddicke von 0,26 μπι unter der Gate-Elektrode. Die Injektionszeiten sind hier etwa 60mal länger.

Aus Obenstehendem geht hervor, daß es möglich istj bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Ausnutzung eines Lawinenprozesses die Schwellenspannung eines Feldeffekttransistors mit isolierter Gate-Elektrode erheblich zu ändern. Man kann sogar einen derartigen Transistor, der vor der Injektion ein Verarmungsfeldeffekttransistor war, (d.h. der ohne Gate-Elektrodenspannung bereits zwischen Source- und Drainzone leitet), in einen Anreicherungstransistor verändern, bei dem für die Entstehung eines Stromkanals zwischen der Source- und Gate-Zone eine bestimmte Gate-Spannung erforderlich ist.

Bei Verwendung einer Anzahl dieser Feldeffekttransistoren in einem elektronischen Speicher kann man, indem bei einigen Transistoren die oben beschriebene Injektion angewendet wird, und bei anderen nicht, eine Information in die Schaltung einschreiben, die daraus anschließend, z. B. durch Messen der Schwellenspannung der Transistoren, nicht-destruktiv

ausgelesen werden kann. Auch kann man die Ladungsinjektion bei den diversen Transistoren des Speichers in unterschiedlichem Maße anwenden.

Das Löschen der Information, d.h., die Entfernung der zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Oberflä- > ehe 2 injizierten Ladung, kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. durch Bestrahlung der Gate-Elektrodenoxydschicht mit ionisierender Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung oder ultraviolette Strahlung. Die dadurch verursachte Ionisation neutralisiert die ge- ι» .<annte Ladung. Eine derartige Löschmethode ist jedoch sehr umständlich.

In einfacherer Weise läßt sich die gespeicherte Information dadurch löschen, daß vorübergehend die PN-Übergänge 10 und/oder 11 so weit in Sperrich- i"> tung polarisiert werden, daß ein Lawinendurchbruch erfolgt, wodurch Löcher in das Oxyd 5 injiziert werden, die mit den die Information tragenden Elektronen rekombinieren.

Die Injektion von Elektronen in der Verarmungs- -'<> zone 17 ist auch dadurch möglich, daß Strahlung auf die Oberfläche 2 unter der Gate-Elektrode einfällt, wobei die Strahlung durch die Gate-Elektrode hindurchdringt oder durch Beugung und Reflexion unter den Rand der Gate-Elektrode kommt. Hierdurch .'■'> werden in der Verarmungszone 17, bei richtig gewählter Strahlung, Elektronenlochpaare erzeugt. Noch ein weiterer Löschvorgang ist möglich, wenn die Isolierschicht zwischen den Elektroden 6 und 12 einen nichtlinearen Widerstand aufweist, wodurch deren Leitung bei hohen Werten der Spannung an der Gate-Elektrode 6 derart zunimmt, daß die an der Elektrode 12 vorhandene Ladung durch die Isolierschicht hindurch zu der Elektrode 6 abgesaugt wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Schwellwertspan- π nung durch wiederholtes Einschreiben und Löschen auf reproduzierbare Weise viele Male zwischen z. B. 0 und + 20 V variiert werden kann.

In dem oben beschriebenen Beispiel wird die Verarmungszone 17 teilweise durch die in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergänge 10 und 11 und teilweise durch die zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Schicht 3 angelegte Spannungsdifferenz gebildet. Es ist aber auch möglich, Bauelemente herzustellen, in denen die Verarmungszone praktisch entweder nur -ι ϊ über einen PN-Übergang oder nur mit einer Gate-Elektrodenstruktur erhalten wird, wie in folgendem näher erläutert werden soll.

So zeigt Fig. 5 schematisch in einer Ansicht von oben, und Fig. 6 schematisch im Querschnitt in der w Ebene VI-VI von Fig. 5, ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung. Dieses Bauelement hat die Form eines bipolaren planaren Transistors mit der Kollektorzone 21 vom N-Typ, der Basiszone 22 vom P-Typ und der « Emitterzone 23 vom N-Typ. Die Zonen 21, 22 und 23 grenzen alle an die Oberfläche 24, die größtenteils mit der Schicht 25 aus Siliziumoxyd bedeckt ist Die Emitterzone 23 hat eine Oberfläche von etwa 10~² mm², eine Dicke von etwa 3 μηι und eine Ober- e>o flächendotieningskonzentration von etwa 10²⁰ Atomen pro cm³. Die Basiszone 22 hat eine Dicke von etwa 5 (im und eine Oberflächendotierungskonzentration von etwa 6 · 10¹⁷ Atomen/cm³. Die Durchbruchspannung des Emitterbasisüberganges beträgt etwa 8,3 Volt Die Zonen 21,22 und 23 sind mit den Metallschichten 26,27 und 28 kontaktiert und bilden untereinander den Emitterbasis-PN-Übergang 30 und den Kollektorbasisübergang 31.

Auf der Oxydschicht 25 ist über den gesamten Umfang des Emitter-Basisüberganges 30 die metallene Gate-Elektrode 29 angebracht. Die Dicke der Oxydschicht 25 unter der Gate-Elektrode 29 beträgt 0,6 μην, die Oberfläche der Basiszone 22, die unter der Gate-Elektrode 29 liegt, beträgt etwa 3,5- 10-²mm².

Fig. 6 zeigt schematisch die beim Einschreiben der Information verwendete Schaltung und die Spannungen. Der Emitter-Basisübergang 30 wird mit der Spannungsquelle V₂ vorübergehend in Sperrichtung vorgespannt. Hierdurch bildet sich an diesem Übergang eine Verarmungszone, deren Grenze in der Basiszone 22 in Fig. 6 schematisch mit der gestrichelten Linie 32 angegeben ist. Die Spannung V₇ ist höher als etwa 4 Volt, d. h., sie ist höher als die Energiebarriere von 3,25 Volt für Elektronen an der Grenzfläche Silizium-SiOj. Die Spannung V₂ ist jedoch erheblich niedriger als die Durchbruchspannung vom Übergang 30, die etwa 8,3 Volt beträgt.

Während des Injizierens wird ferner an die Gate-Elektrode 29 gegenüber der Basiszone 22 eine positive Spannung V₁ angelegt, ebenfalls von mindestens 4 Volt, wodurch in der Basiszone bei der Oberfläche 24 ein Feld entsteht, durch das die Elektronen in der Basiszone 22 eine zur Oberfläche 24 gerichtete Kraft empfinden und in der Lage sind, sich vom Leitungsband im Silizium in das Leitungsband des SiO₂ zu begeben, wo sie in Einfangzentren festgehalten werden.

Da jedoch die Zufuhr der Elektronen wegen des geringen Leckstromes von der Emitterzone 23 aus über den in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang 30 zur Basiszone 22 nur sehr langsam erfolgt, werden während des Einschreibens der Information Elektronen in die Verarmungszone 32 injiziert. Dies kann, ebenso wie in dem vorhergehenden Beispiel, auf zwei Arten geschehen, nämlich durch Erzeugung von Elektronenlochpaaren in der Verarmungszone 32 durch in Richtung der Pfeile 33 einfallende Strahlung oder durch Injektion über einen PN-Übergang. In diesem Beispiel wird die letztere Methode angewendet. Als injizierender PN-Übergang wird dabei der Kollektor-Basisübergang 31 verwendet, der während des Einschreibens der informationstragenden Ladung in die Oxydschicht 25 mit der Spannungsquelle V₃ in Durchlaßrichtung vorgespannt wird.

Nachdem in der oben beschriebenen Weise negative Ladung in das Oxyd unter der Gate-Elektrode 29 eingebaut ist, werden die dafür benötigten Spannungen und eventuell die Strahlung ausgeschaltet. Man kann dann, indem in der üblichen Weise die Kennlinien gemessen werden, feststellen, daß die elektrischen Eigenschaften des Transistors sich im Vergleich zu dem Zustand vor der Injektion geändert haben, wie dies bereits für bekannte Bauelemente dieser Art beschrieben wurde, z. B. in in der bereits genannten Zeitschrift »Applied Physics Letters«, vom 15. Oktober 1969, Seiten 270-272, bei denen die Ladungsinjektion mit Hilfe eines Lawineneffektes erfolgte. Diese Änderung kann man auf verschiedene Weise messen, z. B. als Änderung des Verstärkungsfaktors, bei gleichen Werten des Emitter-Basis- und Kollektorpotentials, in Abhängigkeit vom Gate-Potential vor und nach der Injektion, oder als Änderung des Verlaufs des Basisstromes in Abhängigkeit von der Gate-Spannung, unter sonst gleichen Bedingungen vor und nach der Injektion.

Das Löschen der Information, d. h., das Neutralisieren der injizierten informatronstragenden Ladung, kann ebenfalls wie in dem vorigen Beispiel erfolgen, und zwar entweder d'-jch ionisierende Strahlung oder durch Injektion von Löchern in die Oxydschicht, indem an den PN-Übergang 30 vorübergehend eine Spannung in Sperrichtung die höher als die Durchbruchspannung ist, und gleichzeitig eine gegenüber der Basiszone 22 negative Spannung an die Gate-Elektrode 29 angelegt wird.

In diesem Beispiel wurde während des Injizierens die Verarmungszone 32 nahezu ausschließlich durch das Anlegen einer Spannung in Sperrichtung am PN-Übergang 30 erzeugt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Verarmungszone praktisch nur durch das Anlegen einer Spannung zwischen der Gate-Elektrode und dem darunterliegenden Siliziumgebiet gebildet wird. Als Beispiel zeigt Fig. 7 schematisch im Querschnitt ein Bauelement mit einem sogenannten »deep-depletion« Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode. Dieses Bauelement enthält das Substrat 41 aus N-Typ-Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ω · cm, auf dem epitaxial die Schicht 42 vom P-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 0.2 Ω · cm und einer Dicke von 1 μπι erzeugt ist. In der Schicht 42, und durch die ganze Dicke der Schicht 42, befinden sich die hochdotierten Source- und Drainzonen 43 und 44 vom P-Typ. Diese können bei Bedarf durch ohmsche Metallkontakte auf der Schicht 42 ersetzt werden. Schicht 42 ist zum größten Teil mit der Schicht 45 aus Siliziumoxyd in einer Dicke von etwa 0,3 μηι bedeckt. Zwischen den Source- und Drainzonen ist auf dieser Schicht eine Gate-Elektrode in Form der leitenden Schicht 46 angebracht, vorzugsweise eine Metallschicht, doch auf Wunsch auch eine Schicht aus z. B. hochdotiertem, polykristallinem Silizium. Die Schicht 42 vom P-Typ bildet mit dem N-Typ-Substrat 41 den PN-Übergang 47.

Während der Injektion der informationstragenden Ladung in das Oxyd 45 unter der Gate-Elektrode 46 erhält letztere das positive Potential V₁ gegenüber der Schicht 42, die mittels der Source-Zone 43 mit der Aluminiumkontaktschicht 49 kontaktiert ist, siehe Fig. 7. Dadurch wird im Kanalgebiet von Schicht 40 zwischen den Source- und Drainzonen 43 und 44 eine Verarmungszone gebildet, deren Grenze in Schicht 42 mit der gestrichelten Linie 48 angegeben ist. Außerdem wird dadurch ein Feld gebildet, das die in der Verarmungszone beschleunigten Elektronen in Richtung der Halbleiteroberfläche 50 treibt. Wenn nun V₁ so hoch ist, daß über der Verarmungszone 48 ein Spannungsabfall von mindestens etwa 4 Volt liegt, gelangen diese beschleunigten Elektronen vom Leitungsband in Schicht 42 aus in das Leitungsband in Oxyd 45 und werden dort in Einfangzentren festgehalten.

Für die erforderliche Elektronenzufuhr zur Verarmungszone 48 wird hier wieder die Injektion über den PN-Übergang 47 zwischen dem Substrat 41 und der epitaxialen Schicht 42 ausgenutzt, indem während der Injektion an diesen PN-Übergang über die Kcntaktschichten 49 und 51 mit Hilfe der Spannungsquelle V₃ eine Spannung in Durchlaßrichtung angelegt wird. Wahlweise kann für diese Zufuhr auch wieder eine auf die Oberfläche 50 einfallende Strahlung benutzt werden. Ebenso wie im ersten Beispiel kann nach der Injektion der die Information tragenden Ladung wie-

der eine Verschiebung der Sehwellenspannung gegenüber dem ursprünglichen Zustand festgestellt werden.

In diesem Bauelement wird die Verarmungszone 48 ausschließlich durch die Spannung zwischen der Gate-Elektrode 46 und der Schicht 42 gebildet. Bei diesem Bauelement können jedoch durch Bildung einer inversionsschicht in der Schicht 42 an der Oberfläche 50 zwischen den Source- und Drainzonen 41 und 44 durch Erzeugung von Elektronen in der Verarmungszone 48 Schwierigkeiten entstehen. Die Elektronen werden sich an der Oberfläche 50 konzentrieren und die Ausbreitung der Verarmungszone 48 durch die ganze Dicke des Kanalgebietes erschweren. Dieser Nachteil wird bei den vorhergehenden Beispielen durch die Anwesenheit der in Sperrichtung polarisierten PN-Übergänge 10 und 11 bzw. 30 verhindert, die die bei der Bildung der Verarmungszone erzeugten Elektronen sofort nach ihrem Entstehen absaugen. In der Praxis wird deshalb die Veranmngszone vorzugsweise direkt an einen während des Einschreibens in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang grenzen, obgleich ein Bauelement, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, vor allem bei sehr kurzen Einschreibzeiten und sehr hohen Injektionsströmen am Übergang 47 von Nutzen sein kann.

Die beschriebenen Halbleiterstrukturen können durch in der Halbleitertechnik jetzt allgemein übliche Verfahren, wie Diffusion, Ionenimplantation, epitaktisches Anwachsen, thermische Oxydation, pyrolytische Ablagerung von Isolierschichten und photolithographische Ätzverfahren, hergestellt werden. Da der Fachmann aus den zur Verfügung stehenden Verfahren die für jede Anwendung geeignetste Technik wählen kann, wird es nicht für notwendig gehalten, darauf im Detail einzugehen. Es sei nun darauf hingewiesen, daß sehr günstige Ergebnisse dadurch erzielt werden, daß in der Struktur nach Fig. 2 die Oxydschicht zwischen der Oberfläche 2 und der Elektrode 12 durch thermische Oxydation angebracht und für die Isolierschicht zwischen den Elektroden 6 und 12 mit Phosphor dotiertes pyrolytisches Oxyd verwendet wird.

Es ist selbstverständlich möglich, in den beschriebenen Bauelementen die Leitungstypen von allen Halbleiterzonen unter gleichzeitiger Umkehrung der Polarität der Spannungen durch die entgegengesetzten Typen zu ersetzen. Auch Löcher können nämlich an Stelle von Elektronen in die isolierende Schicht injiziert werden, um die Änderung der Kennlinien der beschriebenen Bauelemente zu erzielen.

Außerdem kann unter Umständen vorteilhaft die isolierende Schicht zwischen der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche aus einer Schicht aus Siliziumdioxyd und einer darauf liegenden Schicht aus Siliziumdioxyd und einer darauf liegenden Schicht aus Siliziumnitrid bestehen, wobei auf der Oxyd-Nitridgrenzschicht Einfangzentren für die zu injizierenden Ladungsträger entstehen. Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Einschreiben von Information unter Umständen oft vorteilhaft mittels mehrerer Spannungsimpulse kurzer Dauer statt durch das Anlegen einer kontinuierlichen Spannung V_x erfolgen kann.

Schließlich kann die Geometrie des Bauelements anders gewählt werden, z. B. kann der Feldeffekttransistor von Fig. 1 und 2 kreisförmig und konzentrisch ausgeführt werden, während auch andere Halbleitermaterialien als Silizium und andere isolierende Materialien als Siliziumoxyd verwendet werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement zum Speichern mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzenden Gebiet, das s wenigstens teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist, mit einer oberhalb dieses Gebietes angeordneten Gate-Elektrode, die durch die isolierende Schicht von der Halbleiteroberfläche getrennt ist, und mit Mitteln zum Anlegen ei- <° her Spannung, um in diesem Gebiet unter der Gate-Elektrode vorübergehend eine an die isolierende Schicht grenzende Verarmungszone zu bilden, um dadurch Ladungsträger aus dem Halbleiterkörper in die isolierende Schicht zu injizieren, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Verarmungszone (17, 32, 48) anliegende Spannung niedriger als die Spannung ist, bei der eine Lawinenvervielfachung auftritt, doch höher als die Potentialbarriere für die Ladungsträger an der -° Grenzfläche (2,24, 50) zwischen dem Halbleiterkörper (1, 21, 41) und der isolierenden Schicht (5,25,45) ist, daß Mittel (9,31,33,47) zum Injizieren von Ladungsträgern in die Verarm ungszone vorgesehen sind, und daß Mittel zum gleichzeiti- -'■'> gen Anlegen einer Spannung ( V₁) an die Gate-Elektrode (6,29,46) vorgesehen sind, derart, daß auf die Ladungsträger in der Verarmungszone eine Kraft in Richtung dieser Grenzfläche (2, 24, 50) ausgeübt wird. in

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichrichtender Übergang (10, 11; 30) z. B. ein PN-Übergang vorhanden ist, der an der Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und der isolierenden s^r> Schicht unter der Gate-Elektrode endet, und daß wenigstens ein Teil der Verarmungszone (17, 32) durch vorübergehendes Anlegen einer Spannung

in Sperrichtung an den gleichrichtenden Übergang gebildet wird (Fig. 1, 2; 5, 6).

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Verarmungszone durch das vorübergehende Anlegen einer solchen Spannung zwischen der Gate-Elektrode (46) und dem Gebiet (42) des « Halbleiterkörpers gebildet ist, daß Majoritätsladungsträger aus einer Oberflächenzone (48) des Gebietes vertrieben werden (Fig. 7).

4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer '>(> vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannter PN-Übergang (9,31,47) vorgesehen ist, durch den die Ladungsträger in die Verarmungszone (17, 32, 48) injiziert werden.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 und « 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannten PN-Übergang (9,31) und dem genannten gleichrichtenden Übergang (10, 11; 30) höchstens eine Diffusionslänge der zu injizieren- t>o den Ladungsträgern in dem Gebiet (3, 22) des Halbleiterkörpers beträgt.

6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorübergehend auf den Halbleiterkörper einfallende μ Strahlung (33) vorgesehen ist, die in der Verarmungszone Elektronen-Loch-Paare erzeugt und dadurch Ladungsträger in die Verarmungszone injiziert.

7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Elektrode (6, 46) und die isolierende Schient (5, 45) zu einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode und mit Source- und Drain-Elektroden (7, 8; 43, 44) gehören und daß die Verarmungszone (17,48) in dem zwischen der Source- (7; 43) und Drain-Elektrode (8; 44) gelegenen Kanalgebiet des Feldeffekttransistors gebildet wird.

8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor vom Verarmungstyp ist und durch die Injektion von die Information tragenden Ladungsträger in einen Transistor vom Anreicherungstyp umgesetzt wird, oder umgekehrt.

9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor ein an die die Gate-Elektrode tragende Oberfläche (2, 50) des Halbleiterkörpers grenzendes schichtförmiges Kanalgebiet vom ersten Leitungstyp enthält, das mit einem darunterliegenden Gebiet (4, 41) vom zweiten Leitungstyp den injizierenden PN-Übergang (9,47) bildet, der praktisch parallel zu dieser Oberfläche (2,50) verläuft.

10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gate-Elektrode (6) und der Halbleiteroberfläche (2) eine durch die isolierende Schicht (5) von der Gate-Elektrode und von der Halbleiteroberfläche getrennte leitende Schicht (12) ohne Anschlußleiter angebracht ist (Fig. 2).

11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (12) aus polykristallinem Silizium besteht.

12. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht zwischen der Gate-Elektrode und der Halbleiteroberfläche mindestens zwei aufeinanderliegende Schichten aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid enthält.

13. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorübergehend in Sperrichtung vorgespannte PN-Übergang der Emitter-Basis-Übergang (30), und der vorübergehend in Durchlaßrichtung vorgespannte, injizierende PN-Übergang der Kollektor-Basis-Übergang (31) eines bipolaren Transistors ist (Fig. 6).

14. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper aus Silizium besteht und bei dem wenigstens der an die Siliziumoberfläche grenzende Teil der isolierenden Schicht aus Siliziumdioxid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Verarmungszone anliegende Spannung mindestens gleich 4 Volt ist.

15. Verfahren zum Betrieb eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Injektion von Ladungsträgern in die isolierende Schicht eingeschriebene Information dadurch gelöscht wird, daß der gleichrichtende Übergang vorübergehend so weit in Sperrichtung vorgespannt wird, daß eine Lawinenvervielfachung auftritt.