JPS583193A - 電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ - Google Patents

電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ

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JPS583193A
JPS583193A JP57064842A JP6484282A JPS583193A JP S583193 A JPS583193 A JP S583193A JP 57064842 A JP57064842 A JP 57064842A JP 6484282 A JP6484282 A JP 6484282A JP S583193 A JPS583193 A JP S583193A
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JP
Japan
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memory
programmable read
dielectric layer
read
cell
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Pending
Application number
JP57064842A
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English (en)
Inventor
ドミニク・バジ−ル
アラツプ・バタチヤリヤ
ジエ−ムズ・ハワ−ド
ピエ−ル・モリエ−ル
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS583193A publication Critical patent/JPS583193A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/14Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
    • G11C17/16Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using electrically-fusible links
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H10W20/49Adaptable interconnections, e.g. fuses or antifuses
    • H10W20/491Antifuses, i.e. interconnections changeable from non-conductive to conductive

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速、高密度及び眠気的にプログラム0T能な
読取り専用メモリに関連する。
読喉ジ専用メモリは例えばプログラム0T能論理配列体
のAND及びOR71・リツクスを形成する様に、又制
御ユニツ1・もしくはマイクロプロセッサ中のプログラ
ムの命令?制御する語を含む様に、さらに一般的には読
取られるのみの情報を含む表全開成する様に、多くの覗
子システムにおいて広く使用されている。従って、これ
等の素子URAMメモリの動作速度に実質的に等しい可
能l最大速度で動作しなければならない。さらにこれ等
の読取り専用メモリ中に必要とされる清報全記障するた
めに遂行するプログラム動作はできるだけ簡学でなくて
はならない。
従来の技法 今日、種々の型の読取り専用メモリが存在する。
個性化される様に電気的にプログラムし得る読取り専用
メモリは一般に1978年6月6日刊パElectro
nics”第107亘に説明されている如く漂遊ゲート
CMOS  +−ラ/ジスタが与えられた型のものであ
る。結果的[はこれ等の型のメモリは必要とされる最適
速度で動作0T能ではない。
良好な動作速度を示す読取り専用メモリはメモす・セル
の7トリツクスより成り、各セルはバイポーラ・トう/
ジスタケ含み、エミッタにはヒユーズ抵抗器が接続され
ていて、セルに2進値の1もしくは0状態の一方にセッ
トするために、所与の電流もしくけ任意の他の適切な装
置によってヒユーズが焼切られたり、残されたりする。
この様なメモリは1978年Pergamon Pre
ss  社刊の” Bipolar  P ROM  
Re1iability″′、Mic +oelect
ronics  Re1iability  ” 、 
 Vol、   18、第325頁乃至第332頁に開
示されている。
この型のメモリにおいて、フユーズの抵抗器は空間をと
りすぎ、従って集積密度が満足すべきもので汀なくなる
。高密度を確立するために、読取り専用メモリの各セル
は1@のバイポーラ・トう/ジスタのみを含む。これ等
の読取り専用メモリは製造時にf同性化され、エミッタ
が開放されているかどうかが2進値1もしくは0のどち
らを含むかを示す。この型のメモリには高い動作速度が
与えられ、高密度が提供されるが、ユーザによっては直
接個性化され得ない。
読殴り専用メモリの製造時には、米国特許(US−A)
第3979734号及び第3876994号に示された
如く2a値II I 11もしくは°゛0″(3) 情報がバイポーラ・トう/ジスタのエミッタに接続され
たコ/デ/すの電荷によって表わされる如く、ダイナミ
ック型のう/ダム・アクセス・メモリに一般に使用され
ていたセルを使用する事は不可能である。なんとなれば
これ等のセルはリフレッシュされなければならないから
である。
本発明の目的にダイナミック型のバイポーラ・う/ダム
・アクセス・メモリの高密度及び動作速度を示す電気的
にプログラム可能昨な読取り専用メモリ全与える事にあ
る。
電気的にプログラム可能な読取りメモIJ P R0R
11杉成するために使用される本発明のメモリ・セルは
バイポーラ・l・ラノジスタを含み、そのエミッタは誘
電体材料で覆われている。この薄膜は誘電体層のパッド
に印加される電子が1ボルト程度である時はこのt中の
もれ電流が極めて小きく、電子が65ポル+−f越える
様に増大する時は、誘電体層が破壊される様に予定の破
壊特性を示す如く付着されるーこの場合には、オーミッ
ク・コンタクI・がトう/ジスタのエミッタに確立され
、こ(4) ■コ/タクトが低抵抗ケ示す。
読取り専用メモIJ f与えるために、セルはビット線
及び語線の交点に7トリツクスをなす様に配列される。
ビット線は誘電体層の上方パッドに接続され語線はトう
/ジスタのベースに接続される。
メモリをプログラムするためには、セットさるべき2進
値” 1 ”、II OI+状態に従って各セルの誘電
体?破壊するかさせない手段が与えられる。
薄膜誘電体は遷移金属の酸化物もしくはタノタル酸塩も
しくにアモルファス・ケイ素の酸fヒ物もしくは1乃至
2%の酸素が添ttnされたアモルファス・ケイ素より
成る。
メモリ・セルの電気的概略図が第1図に示されている。
メモリ・アレイが製造される時、各セルは好ましい例と
してNPNI・う/ジスタであるトう/ジスタT1?r
:含む。このトう/ジスタのコレクタはバイアス電圧源
Aに接続されている。トう/ジスタのベースは語@WL
に接続され、概略的にコ7デ/す2によって示された誘
眠体層で覆われたエミッタは8点でビット@BLに接続
されている。従って、ユーザには第41図に示された如
きすべて0荀含むセル配列体より成る読敗り専用メモリ
が与えられる。
予定のセル中に1全記録する様にメモリをプログラムす
るためには、語線及びビット線を通してセルに適切な電
子が印加でれ、誘電体が破壊てれる。この動作に関連し
て、2で示された誘電体は抵抗性素子となり、第2画に
示はれた如く、トう/ラスタT1及び@BL間にオーミ
ック・コノタクトが確立される。
この目的のために、パッドAにまたがるtliMレベル
が通常の動作レベルよりも増大される。好ましい実施例
では、このtmば34ボルトから5ボルトとなる。トう
/ジスタのベースには高レベルが印加芒れ、ビット線の
レベルは降下されて、誘!体層のパッドにまたがって少
l〈共6.5ボルトの電圧が得られ、これにより誘電体
層が破壊される。
メモリ組立体の所望のセルを状態1にセットする友めに
必要とされる段階全遂行するための装置〔7〕 については第4図を参照して説明される。
第3図はセルの2つの状態?表わす曲線である。
曲線aは谷誘電体破壊前のセル亀流品度を示す。
この曲@Ttl’ltm密度が低く、この状態では、セ
ルは製造時に個性[ヒ豆れ得る通常の読取9専用メモリ
中でエミッタが存在しないセルと同一状態にるる小金示
している。
破壊は最低35ボルトで生じ、破壊後のセル状態は曲線
すによって表わされている。
破壊電圧は高密度集積回路と両立OT能である程度に低
く、叩ち数ボルト程度のものでなくてはならない。同様
に仁の電llEはプログラム回路の設計’x容易にする
様に十分制御されるものでなければならない。誘電体層
の19の電気特性は貧弱でもよい。表面の10ミクロ7
2当りの装置のもれ電流ハ畠イ/ビーダンス状態(曲@
a)で1ボルト当91マイクロア/ペアの程度のもので
あり得る。
2乃¥5eVの低エネルギ帯を胃する材料が最も適切な
材料である。なんとなれば、これ等は容易に制御aTa
しであるために重要である厚さ、20(8) x i o=乃至i o o x i o−’ミリメー
タの厚さに対して低い破壊電圧を示すからである。10
5乃至106ボルト/crnの破壊電圧を有する誘電体
が適切である。
従って (1)酸化夕/タル、酸化・くナジウム、酸化ジ/L/
コニウム、酸fヒニオブ1チタノ酸・くリウムもしくは
チタノ酸ストロ/チウムの如き遷移金属酸化物もしくは
チタン酸塩。
(2)  アモルファス・ケイ素もしくけ1乃至2%の
酸素を有するアモルファス・ケイ素。
(3)酸化ケイ素(Sin、)もしくはアルミナ(At
20.)もしくは窒化ケイ素(Si3N、)の如き、低
王の下で「ヒ学的に付着される材料=p用する事が1l
iT能である。これ等の材料は薄ければwLFEの影響
?より受けやすく、10 X 10−’ミリメータの程
度の薄い層で使用され得る。しかじながら、これ等の薄
い層は得るのがより困難になる。
第4図を参照しつつ、メモリに適切な2進値データをロ
ードする、即ちメモリをプログラムする装置と共に第1
図に示された型のメモリ・セル配列体が説明される。”
 o ”は高インピーダンス状態=” 1”は低イノピ
ーダ/ス状態?表わすものと仮定する。勿論、本発明の
範囲を離れる事なく反対の状態を表わす事も可能である
セルCばm行n列に配列式れている。セルはそのうち2
本だけが示されたn本の語線WLl乃至WLn及びm本
のビット線BL1乃至BLmの交点に与えられている。
語@WLiとビット@BLkの交点にめるセ/l/げC
ikと参照σれる。図面r明瞭にするために図面上でに
若干のセルのみがこの参照番号を帯びている。少なく共
288のビット線線及び256の語線より成る回路網?
与える事がoiJ能である。
各列のセルのトラノジスタのベースが語線に接続されて
いる。第1の列のセルのベースは語線WL1に接続され
、最終列nのセルのベースは線WLnに接続されている
。中間の線は図面を明確にするために図示されていない
。語線は語線アドレx 解読器10によってアドレスさ
れる。この[Iffl全果すのに防用されるべき回路は
この技術分野で周知である。この様な回路の実施例は第
5図に示されている。
このアドレス解読回路はアドレス信号を受取る。
そのうち8 (fi5が南面上に、IWO乃至IW7と
して示されている。これ等は2 の語線、即ち256の
語線のアドレス會oJ 能にする。アドレス解読器の出
力11−1乃至11−nは語線の駆動トランジタWD1
乃至WDnのベースに印加される。
語@にこれ等駆動トう/ジスタのエミッタVCtx続さ
れている。1本の語徘を選択するために、アドレス解読
器の対応する出力はこの線に関連する駆動トう/ジスタ
を導通して、選択されない線に関連する駆動トう7ジス
タtブロツクする。
駆動トう/ジスタのコレクタは夫々パッド12−1乃至
12−nに接続されていて、適切なバイアス電圧がこれ
に印加され得る。駆動トう7ジスタのベースはショット
キ・ダイオードD1乃至Dnの陽極に接続されておシ、
ダイオードの陰極にパッド13−1乃至13−nに接続
されている。
このパッドに(ゴ適切な醒1玉が以下説明されζ、4q
<印加される。駆動トう/ジスタのエミッタは抵抗器R
1乃至Rnを介してパッド14−1乃至14−nに接続
てれている。
同一行のセルの点BfIビット線BLに接続されている
。n本のビット線BL1乃至BLmがm/に線よC1f
fるk(固の群をなして配列されている。
この実施例では、mは288に等しく、k−16であり
、従って、ビット線は18本の線より成る16蘭の群に
配列されていて、1語の18ビットの線が同時にアドレ
スされる。各群は16本の線BSl乃至B516によっ
てアドレスされている。
線BSl乃至B516の各々は概略的に図示された如く
18本のビット線に接続されている。この配列体は周知
であり、本発明の要旨に属するものではない。この型の
実施列は1つの例として選択されただけである。
線BSl乃至B516はビット線アドレス解読器15に
よって選択され、解読器15は4つのアドレス信号IB
O乃至IB3から、線BSl乃至B516の1つを選択
するために出力16−1乃至16−nに適切な選択信号
を発生する。この機能を具体「ヒするのに使用され得る
回路は第6図に示されている。
ビット@は一方では抵抗器17−1乃至17−mk介し
て線B S 1乃至B516に接続され、他方工は18
蘭の検出兼プログラム回@18−17’7至1B=18
に接続されている。
図面では2個の検出兼プログラム回路18−1乃至18
−18a:示している。上記回路な同一でろり、以下唯
1つの回@18−1a:説明する。
回@i s −iはトう/ラスタ19−1乃至19−1
6會含み、そのエミッタはWBSl乃至B5161でよ
って選択されるビット線に接続されている。トランジス
タ19−1乃至19−16のベースはパッド20に接続
されている。共通]−ド21に接続されたそのコレクタ
の場合も同様の事が成立つ。飽和防止ンヨツトキ・ダイ
オードS1の陽極はパッド20に接続され、陰極はノー
ド21に接続されている。
パッド20は、メモリ読取りモードでは適切なバイアス
電圧に1セル2(Ii!il性比するためにはプログラ
ム電圧に接続される。
読取り回路の出力が読叡られるテーク・ピッI・を与え
る。この回@は共通のパッドに接続された抵抗器23&
び2a2含み、抵抗器24の第2のパッドはシード21
に接続され、抵抗器23の第2のパッドはパッド25に
接続され、パッド25には夫々読取りモード及びプログ
ラム・モードで適切な亀子が印加される、抵抗器23及
び24の共通点はダイオードに形成されfcl・う/ラ
スタ26のコレクタに接続されている。I・う/ラスタ
26のエミッタはトランジタ27のベースに接続されて
おり、該ベースは該ベースと大地間に配列されている抵
抗器28によってバイアスされている。
トう/ラスタ2フのエミッタは同様に大地に接続されて
おり、そのコレクタは抵抗器29全介してパッド30に
接続されている。パッド60には読敗りモー ド及びプ
ログラム・モードにおいて異なる電圧が印1)口される
。トう/ラスタ2フのコレクタ及びベース間には飽和防
IEショットキ・ダイオードS2が与えられている。
種々のパッドに印υ口される種々の電圧の値は好ましい
実施例においては次の通りである。他の値も、これ等が
誘電体材料を破壊する限り選択され得る。
次にこの様な組立体の動作について説明する。
すべてのセルは第1図に示された如く製造され、従って
これ等は0状態にあるものと仮定される。
選択されたセルをパ1 ″′にプログラムするため、即
ち誘電体を破壊するためには、パッド12−1乃至12
−n、並ひに13−1乃至+3−nlグ+5ボルトの高
い値に七ノドされる。セルC11が選択されるものとす
る。この目的のために、語叢WL1が選択される。この
事実により、セルC11のトう/ジスタのベースに印v
Oされる電IEば+5ボルトよりわずかに低くなる。ビ
ット線BLIは線BSI上の電らγ紫降下する事によっ
て選択される。
パッド20ば0.8ボルトにセットされ、誘電体層にま
たがる電圧は略42ボルトになる。パッド25及び30
はプログラム・モードでは5ボルトにセットされ、関連
トう/ジスタが防護される。
読駿りモードにおいてに、組立体(グセルのトう/ジス
タのエミッタをセットするかもしくにしない事によって
個性rlll、されたメモリとして動作し、1つの語線
に接続された@BSI乃至B516の1つによってアド
レスされる18個のセルの状態(15) を読取る。語@は所望の線BSjと同様に選択され、回
路18−1乃至18−18は出力22i介してアドレス
されたセルの状態Vこ対応する2進情報を与える。この
通常の動作はこの明細書中では詳細に説明されない。
第5図及び第6図は夫々第4図の回路10及び15とし
て使用される2つの解読回路を示す、第5図の回路は8
11ii1の真/補数値発生器AWO乃至A W 7 
?c含み、その入力はアドレス・ビット■WO乃至IW
7i受暇る。そのb−で参照された出力は入力信号の補
数値を与え、第2の出力は上記信号の真値を与える。解
読器0滲はショットキ・ダイオードの7トリツクスより
成る。7トリツクスの各垂直線は駆動トラノジスタWD
1乃至WDnのベースに接続され、水平線は発生器AW
O乃至AW7の出力線より収る。ダイオードの陽極は垂
直線及び陰極は水平線に接続されており、例えば@WL
1に対する語線のアドレス信号0000000 +1が
入力IWO乃至IW7に印7Jl]され、対応するダイ
オードがナベでブロックされて、パ(16) ラド50−1に印加された電圧に等しい高レベル信号が
トラノジスタWDIのベースに印加されろうプログラム
・モードにおいては、この覗Eは5ボルトであり、通常
の読取りモードでLFl これはろ4ボルトである。
ビット線アドレス解読器は同一〇方法で形成されるが、
16本線のBSI乃至B516中■唯1本の藪が選択き
れるので、アドレス1百号IBO乃至IB3のビットを
受取るわずか4つの真/補数値発生器ABO乃至AB3
より@:り、駆動回路BDl乃至BD16は選択された
@B S 1乃至B516に低レベルを印υ口する。
第7図及び第7−1図を参照して、次にケイ素材料中で
、語@WL 1及び語線wt、2C第4図上に示されて
いる)及びビット線B L 1に接続σれた2つのセル
、レリえばC11及びCI2の配列体r説明している。
ピノ)・線nL1は断面図である第7−11図に示され
た如く第1の金属(ヒレベルに存在し、語線WL1及び
WL2μ第2μ金属化レベルに接続されている。この2
つのレベルは成る絶縁材料によって分離されている。セ
ル・トう/ジスタ(1ベースを形成するP添加層70中
に集積されている。第7図を参照するに、この層は参照
番号70−1及び70−24−帯びている。エミッタ7
1ON+領域が与えられ誘電体層2は上記N+領域上に
配列されている。領域72はトう/ジスタのサブ・コレ
クタを形成している。
第7図において、ベース・コ/タクl−は73−1及び
73−2で参照され、エミッタ開孔は74−1及び74
−2で参照されている。
語線WL1及びw L 2 Ttx貫通体75−1及び
75−2を介してトう/ンスタのベースに接続されてい
る。
コレクタのコノタクトはこの図にはボされていない。い
くつかのトう/ジスタのコレクタは同−WLFEに接続
されなければならないので、いくつかのトランジスタに
対する共通のコノタクトを有し、組立体の適切な点に位
置する事が可能である。この配列体は通常のものである
ので、この明細書中では詳細には説明されない。
誘電体1はケイ素材料の追IJDの表面を占有しないの
で、第7図及び第7−1図はメモリ組立体が極めて稠密
であり得る事?示している。
本発明の組立体[NPNI・う/ジスタケ含むセルより
成るものとして説明されたが、制御i+1電8Eが修正
されて例えばPNPI−ラ7ジスタの如き他の型のトラ
ンジスタを使用する事もoJ能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はプログラム段階の実行の前のメモリ・セルの概
略図である。第21図ハブログラム段階の実行の後の同
一メモリ・セルの概略図である。第3図は2つの可能な
状態におけるセル中の電流密度を表わした曲@を示す。 第4図は電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ?
与えるセル配列体の概略図である。第51図は第4図の
配列体に使用され得る語線アドレス解読器の1例である
。第6図は第4図の配列体に使用され得るビット線アド
レス解読器の1例である。第7図は2つの集積メモリ・
セル並ひに対ヒする語線及びピット@ヲ有する平面図で
ある。第7−1図は第7図の線■−■に沿う断面図であ
る。 2・・・誘電体層、10・・・・語線アドレス解読器、
12.13.14.20.25.30・・・・読取りモ
ード及びプログラム・モードで異なる)IEREが印す
口されるパッド、15・・−・ビット線アドレス解読5
、Cik・・・・セル、BL・・・・ピッl−線、WL
・・・・語線、18・・・・検出兼プログラム回路、B
S・・・・語群選択線。 出 願人 イノタプカンヨナル・ビジネス・マンi/ズ
・コ(/−ショ/(2345 fルトーー→− 8 ;  =  = −一〇− 第1頁の続き 1’  明 者 ビニール・モリエールフランス国77
310ボアシズー ルーロアーサン・ファルジョ・ ポンチエリ・リュ・ド・ポンチ エリ15番地

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  メモリ・セルがビット線及び語線の交点に立
    置する様に7トリツクス状に配列された電気的にプログ
    ラムoTtiQな読取り専用メモリであって、各セルは 語線に接続されたベース領域、第1の電圧パットに接続
    されたコレクタ領域及びエミッタ領域を有するバイポー
    ラ・トランジスタと、 エミッタ領域上に付着された誘電体層であってその上部
    がビット線に接続された破壊可能な誘電体層より成る電
    気的にプログラム可能な読取り専用メモリ。
  2. (2)  上記誘電体層は遷移金属酸化物の群から選択
    された材料より成る事を特徴とする特許の範囲第(1)
    項記載のプログラム可能な読取り専用メモリ。
  3. (3)  上記誘電体層はチタノ酸バリウムよ9戎る事
    を特徴とする上記特許請求の範囲第(1)項記載のプロ
    グラム可能な読取り専用メモリ。
  4. (4)上記誘電体層はチタン酸ス1・口/チウムより成
    る小金特徴とする上記特許請求の範囲第(1)項記載の
    プログラム5′f能な読取り専用メモリ。
  5. (5)  上記誘電体@はアモルファス・ケイ素より成
    る事を特徴とする上記特許請求の範囲第(1)項記載の
    プログラム5T能な読取り専用メモリ。
  6. (6)  上記アモルファス・ケイ素は1乃至2%ノ噴
    素を含む@を特徴とする上記特許請求の範囲第(5)項
    記載のプログラム可能な読取り専用メモリ。
JP57064842A 1981-06-25 1982-04-20 電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ Pending JPS583193A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP81430019A EP0068058B1 (fr) 1981-06-25 1981-06-25 Mémoire morte électriquement programmable
FR814300190 1981-06-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS583193A true JPS583193A (ja) 1983-01-08

Family

ID=8188591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57064842A Pending JPS583193A (ja) 1981-06-25 1982-04-20 電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4488262A (ja)
EP (1) EP0068058B1 (ja)
JP (1) JPS583193A (ja)
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