DE10051483A1 - Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung, wobei sich die Halbleiterspeicherzellen (Z32, Z42) in einem Substrat unmittelbar berühren, wodurch durchgehende Source-/Draingebiete (S1, D1) entstehen, die paarweise als Bitleitungen (BL1, BL2, BL3) spaltenförmig angeordnet sind. Erste Wortleitungen sind hierbei fotolithografisch zeilenförmig ausgebildet, wobei zweite Wortleitungen (WL1, WL3) durch Auffüllen der Zwischenbereiche zwischen den ersten Wortleitungen (WL2, WL4, WL6) ausgebildet sind. Auf diese Weise erhält man eine extrem dichte Halbleiterspeicherzellenanordnung, die einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtflüchti
ge Halbleiterspeicherzellenanordnung und ein Verfahren zu de
ren Herstellung und insbesondere auf eine extrem dichte
Flash-Zellenanordnung.
Die meisten Rechnereinheiten bzw. Computer benutzen derzeit
magnetische Plattenlaufwerke zum Speichern von größeren Da
tenmengen. Derartige Plattenlaufwerke bzw. mechanische Spei
chervorrichtungen benötigen jedoch einen relativ großen Platz
und weisen eine Vielzahl von beweglichen Teilen auf. Folglich
sind sie störanfällig und besitzen einen beträchtlichen
Stromverbrauch. Darüber hinaus werden die zukünftigen Rech
nereinheiten bzw. Computer sowie andere digitale Geräte wie
beispielsweise digitale Kameras oder Palmgeräte bzw. PDAs im
mer kleiner, weshalb herkömmliche mechanische Speicherein
richtungen ungeeignet sind.
Als Alternative zu derartigen herkömmlichen mechanischen
Speichereinrichtungen haben sich in letzter Zeit nichtflüch
tige Halbleiterspeichereinrichtungen immer mehr durchgesetzt,
wie sie beispielsweise als Flash-Speicher, EEPROM, EPROM und
dergleichen bekannt sind. Das Ziel eines jeden Speichers ist
hierbei, eine möglichst kleine Zellfläche bzw. hohe Speicher
dichte zu verwirklichen.
Die Zellgröße einer nichtflüchtigen Halbleiterspeicherzellen
anordnung ist im Allgemeinen durch die fotolithografischen
Prozesse bzw. Möglichkeiten begrenzt, die sich beispielsweise
aus einer Auflösung und Justierungsgenauigkeiten ergeben. Ty
pische Zellgrößen von Einzel-Flash-Zellen liegen üblicherwei
se bei 12 F2, wobei F eine minimale Strukturbreite des für
die Herstellung eingesetzten fotolithografischen Prozesses
bezeichnet.
Um eine weitere effektive Zellflächenverkleinerung zu ver
wirklichen, wurde beispielsweise versucht, das aktive Spei
cherelement in die Tiefe zu legen, wodurch sich sogenannte
dreidimensionale Speicherzellen ergeben.
Ein weitere Möglichkeit zur Erhöhung einer Speicherdichte be
steht darin, dass mehrere Bits bzw. Informationseinheiten pro
Zelle abgespeichert werden. Fig. 1 zeigt eine derartige her
kömmliche Halbleiterspeicherzelle mit verbesserter Informati
onsdichte, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift
US 5,768,192 bekannt ist.
Gemäß Fig. 1 besteht die herkömmliche nichtflüchtige Halb
leiterspeicherzelle aus einem in einem Halbleitersubstrat 1
ausgebildeten Sourcegebiet S und Draingebiet D, wobei zur Re
alisierung eines Feldeffekttransistors eine Oxidschicht 2 als
erste dielektrische Schicht, eine Nitridschicht 3 als nicht
leitende ladungsspeichernde Schicht und eine weitere Oxid
schicht 4 als zweite dielektrische Schicht über einem Kanal
gebiet ausgebildet sind. Zum Ansteuern der Halbleiterspei
cherzelle befindet sich ferner eine Steuerschicht 5 auf dem
sogenannten ONO-Stapel (Oxid/Nitrid/Oxid). Im Gegensatz zu
nichtflüchtigen Halbleiterspeicherzellen mit elektrisch lei
tenden ladungsspeichernden Schichten wird gemäß Fig. 1 eine
nicht leitende ladungsspeichernde Schicht 3 verwendet, die
jeweils Einfangbereiche T zum Aufnehmen von Ladungen auf
weist. Insbesondere durch Einbringen von Ladungen drainseitig
oder sourceseitig kann das Schaltverhalten bzw. eine Kanal
leitfähigkeit der Halbleiterspeicherzelle nachhaltig beein
flusst werden, wodurch sich bis zu vier Zustände pro Halblei
terspeicherzelle abspeichern lassen und sich eine effektive
Zellfläche weiter verringern lässt.
Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht einer herkömmli
chen Speicherzellenanordnung zur weiteren Verbesserung einer
effektiven Zellfläche, wie sie beispielsweise aus der Druck
schrift WO 99/49518 bekannt ist. Gemäß dieser Druckschrift
sind eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Halbleiter
speicherzellen seriell miteinander verbunden, wobei sie über
zeilenförmig angeordnete erste Wortleitungen WL0 bis WL10 und
zweite Wortleitungen WL1 bis WL9 angesteuert werden. Quer zu
diesen Wortleitungen verlaufen hierbei Bitleitungen BL, die
jeweils ein erstes dotiertes Gebiet D1 und ein zweites do
tiertes Gebiet D2 im Substrat aufweisen. Die Überlappungsbe
reiche zwischen den Wortleitungen WL0 bis WL10 und den Bit
leitungen BL legen hierbei die jeweiligen Halbleiterspeicher
zellbereiche fest.
Eine wesentliche Steigerung der Informationsdichte bzw. ef
fektiven Zellfläche erhält man gemäß Fig. 2 neben der in
Fig. 1 beschriebenen Multizustandsabspeicherung durch eine
neuartige Herstellung bzw. Anordnung insbesondere der zweiten
Wortleitungen WL1 bis WL9. Während die ersten Wortleitungen
WL0 bis WL10 in üblicher Weise fotolithografisch mit einer
minimalen Strukturbreite ausgebildet werden, erhält man eine
weitere Steigerung der Zelldichte bzw. Ausnutzung des zur
Verfügung stehenden Flächenbereichs durch ein Ausbilden der
zweiten Wortleitungen WL1 bis WL9 in den Zwischenbereichen
der ersten Wortleitungen WL0 bis WL10. Genauer gesagt werden
gemäß Fig. 2 nach dem Ausbilden und Strukturieren der ersten
Wortleitungen die zweiten Wortleitungen in den Zwischenräumen
abgeschieden und anschließend planarisiert, wodurch man die
in Fig. 2 dargestellte hochdichte Halbleiterspeicherzellen
anordnung erhält. An der Substratoberfläche sind die jeweili
gen Halbleiterspeicherzellen hierbei durch Isolationsschich
ten voneinander getrennt. Im Substrat werden die jeweiligen
Halbleiterspeicherzellen durch spaltenförmige Gräben vonein
ander getrennt. Nachteilig ist jedoch bei einer derartigen
herkömmlichen Halbleiterspeicherzellenanordnung insbesondere
aufgrund der verwendeten Gräben der relativ hohe Herstel
lungsaufwand und die komplexe Prozessführung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine nicht
flüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung und ein Verfahren
zu deren Herstellung zu schaffen, welche(s) einfach und kos
tengünstig zu realisieren ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Anordnung
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des
Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 6 gelöst.
Insbesondere durch Verwendung einer Anordnung, bei der sich
die Halbleiterspeicherzellen im Substrat unmittelbar berüh
ren, wodurch durchgehende Source-/Draingebiete als paarweise
Bitleitungen spaltenförmig entstehen, kann der relativ auf
wändige Prozess zum Ausbilden eines Isolationsgrabens im Sub
strat entfallen, wobei bei gleicher effektiver Zellfläche und
Speicherdichte eine einfache und kostengünstige Herstellung
sichergestellt ist. Da erste Wortleitungen wiederum fotoli
thografisch strukturiert sind und zweite Wortleitung durch
Auffüllen der Zwischenbereiche zwischen den ersten Wortlei
tungen ausgebildet sind und darüber hinaus die Source-/Drain
gebiete selektiv ansteuerbar sind, erhält man somit eine ef
fektive Zellfläche von 1 F2/Bit.
Vorzugsweise besitzt die erste dielektrische Schicht eine Di
cke von mindestens 6 nm wodurch ein Tunneln zuverlässig ver
hindert wird und lediglich eine Programmierung bzw. ein Lö
schen mittels Injektion von heißen Ladungsträgern möglich
ist.
Vorzugsweise werden in der ladungsspeichernden Schicht vier
Zustände pro Halbleiterspeicherzelle gespeichert, wobei die
einfache, regelmäßige Anordnung eine hohe Prozessstabilität
gewährleistet.
In den weiteren Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Ausge
staltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer
herkömmlichen Halbleiterspeicherzelle;
Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht einer her
kömmlichen Halbleiterspeicherzellenanord
nung;
Fig. 3A bis 3F vereinfachte Schnittansichten entlang ei
nes Schnitts I-I' gemäß Fig. 4 zur Ver
anschaulichung von Herstellungsschritten
einer erfindungsgemäßen Halbleiterspei
cherzellenanordnung;
Fig. 4 eine vereinfachte Draufsicht der erfin
dungsgemäßen Halbleiterspeicherzellenan
ordnung;
Fig. 5 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemä
ßen Halbleiterspeicherzellenanordnung ge
mäß Fig. 4;
Fig. 6 eine vereinfachte Schnittansicht einer
erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle
entlang eines Schnitts II-II' gemäß Fig.
4; und
Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung zur Veran
schaulichung eines Auslesevorgangs bei
einer erfindungsgemäßen Halbleiterspei
cherzelle.
Fig. 3A bis 3F zeigen vereinfachte Schnittansichten ent
lang eines Schnitts I-I' von Fig. 4 zur Veranschaulichung
von jeweiligen Verfahrensschritten zur Herstellung einer
nichtflüchtigen Halbleiterspeicherzellenanordnung.
Zunächst werden gemäß Fig. 3A auf einem Substrat 1, welches
vorzugsweise aus Si besteht, eine erste dielektrische Schicht
2, eine nicht leitende ladungsspeichernde Schicht 3 sowie ei
ne zweite dielektrische Schicht 4 ausgebildet. Im Substrat
vorhandene Dotierwannen und -isolationen werden in üblicher
Weise hergestellt, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung
nachfolgend verzichtet wird. Vorzugsweise wird die erste die
lektrische Schicht als SiO2-Schicht thermisch ausgebildet
(Bottom-Oxid). Die nicht leitende ladungsspeichernde Schicht
3 wird vorzugsweise mittels eines LPCVD-Verfahrens (low pres
sure chemical vapor deposition) als Si3N4-Schicht abgeschie
den. Die zweite dielektrische Schicht 4 kann beispielsweise
als SiO2-Schicht thermisch ausgebildet werden oder abgeschie
den werden.
Auf diese Weise wird eine sogenannte ONO-Schichtenfolge (O
xid/Nitrid/Oxid) ausgebildet, in der zu speichernde Ladungen
eingefangen werden. Zur Verhinderung von Tunnelprozessen be
sitzt die erste dielektrische Schicht 2 eine Dicke von min
destens 6 nm. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass ein
Einbringen von Ladungsträgern (Elektronen/Löcher) lediglich
durch Injektion heißer Ladungsträger und nicht durch bei
spielsweise Fowler-Nordheimtunneln erfolgt. Eine jeweilige
Einfangstelle kann dadurch sehr genau festgelegt werden.
An Stelle der vorstehend beschriebenen ONO-Schichtenfolge
sind jedoch auch andere Schichten bzw. Schichtenfolgen denk
bar, sofern sie eine nicht leitende ladungsspeichernde
Schicht mit jeweiligen Einfangstellen aufweisen.
Anschließend werden nicht dargestellte vergrabene Source- und
Draingebiete als Diffusionsbahnen vorzugsweise über eine Fo
totechnik im Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Mit derselben
Fototechnik wird lokal die zweite dielektrische Schicht 4 und
die ladungsspeichernde Schicht 3 möglichst selektiv zur ers
ten dielektrischen Schicht 2 gestrippt bzw. entfernt und an
schließend ein Entfernen des nicht dargestellten Fotolacks
durchgeführt. Zum Verdichten der zweiten dielektrischen
Schicht 4 und zum Ausbilden einer Isolationsschicht einer
späteren Wortleitung zu den Diffusionsbahnen erfolgt an
schließend eine thermische Oxidation.
Anschließend wird eine Steuerschicht 5 ausgebildet, die vor
zugsweise aus dotiertem Polysilizium oder Polyzid besteht und
mit einer Isolationsschicht 6, die als Hartmaskenschicht vor
zugsweise ein Nitrid aufweist, bedeckt. Unter Verwendung ei
ner herkömmlichen Fototechnik und einem Entfernen von jeweils
belichteten Lackstreifen erfolgt abschließend eine Struktu
rierung der Hartmaske bzw. Isolationsschicht 6, die vorzugs
weise durch eine anisotrope Trockenätzung durchgeführt wird.
Unter Verwendung dieser strukturierten Hartmaske bzw. Isola
tionsschicht 6 (nitride cap) werden beispielsweise mittels
eine anisotropen Trockenätzverfahrens Wortleitungs-Stapel se
lektiv zur zweiten dielektrischen Schicht 4 aus der Steuer
schicht 5 herausgeätzt.
Gemäß Fig. 3B wird in einem nachfolgenden Schritt eine Sei
tenwandoxidation durchgeführt, wodurch die Seitenwandisolati
onsschichten 7 (spacer) an den Wortleitungs-Stapeln 5 ausge
bildet werden. Anschließend wird beispielsweise ein LPCVD-
Nitrid abgeschieden und eine Ätzung durchgeführt, wodurch die
Seitenwandisolationsschichten 7 bzw. Spacer selektiv zum Oxid
zumindest bis zur ersten dielektrischen Schicht 2 geätzt wer
den. Gemäß Fig. 3C kann optional auch ein nasschemisches
Entfernen beispielsweise mit gepufferter Flusssäure der ver
bliebenen ersten dielektrischen Schicht 2 erfolgen, wodurch
man die Wortleitungs-Stapel 5 mit ihren dazugehörigen ONO-
Schichtenfolgen erhält.
Zur Ausbildung der zweiten Wortleitungen bzw. zweiten Wort
leitungs-Stapel erfolgt gemäß Fig. 3D ein erneutes Ausbilden
einer weiteren ersten dielektrischen Schicht 8, einer weite
ren ladungsspeichernden Schicht 9 und einer weiteren zweiten
dielektrischen Schicht 10 zumindest in einem Bereich zwischen
den Wortleitungs-Stapeln 5 der ersten Wortleitungen. Vorzugs
weise werden jedoch diese Schichten ganzflächig auf dem Wafer
abgeschieden. Alternativ können diese Schichten auch aus zu
mindest einer nicht leitenden ladungsspeichernden Schicht be
stehen.
Anschließend wird gemäß Fig. 3E eine weitere Steuerschicht
11, die vorzugsweise aus einer Polysiliziumschicht besteht,
ganzflächig abgeschieden.
Mittels eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens (CMP,
chemical mechanical polishing) wird diese weitere Steuer
schicht 11 bis zur Isolationsschicht 6 entfernt, wodurch man
die in Fig. 3F ausgebildeten zweiten Wortleitungen WL3, WL5
usw. erhält.
Die weiteren Schritte können gemäß dem Stand der Technik
durchgeführt werden, weshalb auf eine detaillierte Beschrei
bung nachfolgend verzichtet wird.
Gemäß Fig. 3F liegen nunmehr die Zellbereiche von jeweiligen
Halbleiterspeicherzellen unmittelbar nebeneinander, wobei ei
ne minimale Strukturbreite F insbesondere durch das Auffüllen
der Zwischenbereiche optimal genutzt wird.
Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der erfindungsge
mäßen Halbleiterspeicherzellenanordnung, wobei gleiche Be
zugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen und auf
eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
Gemäß Fig. 4 besteht die erfindungsgemäße Halbleiterspei
cherzellenanordnung demzufolge aus einer Vielzahl von matrix
förmig angeordneten nichtflüchtigen Halbleiterspeicherzellen
Z32, Z42 usw., die jeweils den in den Fig. 3F dargestell
ten Schichtaufbau aufweisen. Im Gegensatz zur herkömmlichen
Halbleiterspeicherzellenanordnung gemäß Fig. 2 sind nunmehr
jedoch keine Isolationsgräben notwendig, da eine gegenseitige
Beeinflussung der direkt benachbarten Halbleiterspeicherzel
len ausgeschlossen ist.
Gemäß Fig. 4 bilden jeweils ein Paar von Source-/Drain
gebieten S1, D1, S2, D2 usw. Bitleitungen BL1, BL2, BL3 usw.
der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzellenanordnung.
Senkrecht zu den Bitleitungen BL1, BL2, BL3 bzw. den dazuge
hörigen Source-/Draingebieten S1, D1, S2, D2 liegen die je
weiligen ersten und zweiten Wortleitungen, wobei die ersten
Wortleitungen WL2, WL4, WL6 usw. fotolithografisch struktu
riert sind und die zweiten Wortleitungen WL1, WL3, WL5, WL7
usw. durch Auffüllen der Zwischenbereiche zwischen den ersten
Wortleitungen ausgebildet sind. Mit T sind sogenannte Ein
fangstellen bzw. traps in der nicht leitenden ladungsspei
chernden Schicht 3 bzw. 9 bezeichnet, die sich auf Grund der
verwendeten Injektion mittels heißer Ladungsträger in der Nä
he der Source-/Draingebiete S2 und D2 befinden.
Gemäß Fig. 4 besitzt demzufolge eine Halbleiterspeicherzelle
Z32 eine Fläche von 2 F2, wobei sie mit jeweils zwei Einfang
stellen T vier Zustände bzw. zwei Bits an Informationen spei
chern kann. Dadurch ergibt sich eine effektive Zellfläche von
2 F2/2 = 1 F2.
Die wesentliche Vereinfachung des Herstellungsprozesses ins
besondere auf Grund des fehlenden Isolationsgrabens zwischen
den Halbleiterzellen im Substrat ergibt sich insbesondere auf
Grund der verwendeten AND-Struktur der erfindungsgemäßen
Halbleiterspeicherzellenanordnung, wobei eine Bitleitung aus
einem Paar von Source-/Draingebieten besteht.
Fig. 5 zeigt ein Ersatzschaltbild der Halbleiterspeicherzel
lenanordnung gemäß Fig. 4. Gemäß Fig. 5 sitzt an jedem
Kreuzungspunkt zwischen den Wortleitungen WL1 bis WL4 und den
Bitleitungen BL1 bis BL3 jeweils eine Halbleiterspeicherzelle
(z. B. WL3/BL2 → Z32), wobei die Bitleitungen jeweils aus
paarweisen Source-/Draingebieten bzw. -bahnen S1 und D1, D1
und S2, S2 und D2 usw. bestehen. Da die Bitleitungen bzw. die
dazugehörigen Source-/Draingebiete bzw. -bahnen selektiv an
steuerbar sind, werden keinerlei Isolationsgräben bzw. Isola
tionsschichten im Halbleitersubstrat benötigt, wobei gleich
wohl ein eindeutiges Programmieren/Löschen der Halbleiter
speicherzellen möglich ist.
Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht gemäß einer
Schnittlinie II-II' gemäß Fig. 4 zur Veranschaulichung eines
jeweiligen Programmier- bzw. Löschvorgangs. Zum Programmieren
mittels Injektion heißer Ladungsträger werden gemäß Fig. 6
in die beispielsweise als Flash-Zelle ausgebildeten Halblei
terspeicherzelle Z42 heiße Elektronen injiziert, die die Bar
riere der ersten dielektrischen Schicht 2 überwinden und in
der nicht leitenden ladungsspeichernden Schicht 3 an den Ein
fangstellen T drainseitig eingefangen werden, wodurch eine
Flachbandspannung des Feldeffekttransistors lokal verschoben
wird. Wird nun dieser Feldeffekttransistor genau entgegenge
setzt ausgelesen, d. h. Drain → Source und Source → Drain,
dann ist ein effektiver sogenannter Source-Widerstand erhöht
und damit der Lesestrom gegenüber einem ungeladenen Fall re
duziert.
Zum Löschen wird demgegenüber am Drain D2 eine hohe positive
Spannung relativ zum Substrat 1 und zur Steuerschicht 5 ange
legt, wodurch ein sogenannter gateinduzierter Drain-Leckstrom
(GIDL, gate induced drain leakage) auftritt. Dieses ist im
Wesentlichen ein Tunnelstrom, der in der Verarmungszone in
der Nähe eines pn-Übergangs direkt unter der Steuerschicht
generiert wird (Erzeugung von Elektron/Lochpaaren). Auf Grund
des pn-Feldes werden ebenfalls heiße Löcher erzeugt, die wie
derum in die ladungsspeichernde Schicht 3 injiziert werden
können und die in den Einfangstellen T "getrappten" Elektro
nen kompensieren. Auf diese Weise kann ein ursprünglicher Zu
stand wiederhergestellt werden.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung von jeweiligen Zuständen in
der nicht leitenden ladungsspeichernden Schicht 3 bzw. 9 mit
dazugehörigen Lesespannungen für die jeweiligen Source-
/Draingebiete einer Halbleiterspeicherzelle.
Gemäß Fig. 7 sind in einem Zustand 1 keine Ladungen in der
nicht leitenden ladungsspeichernden Schicht 3 eingefangen
bzw. getrappt. Wird nunmehr zunächst an dem Sourcegebiet S
ein niederes Potential (0) und am Draingebiet D ein hohes Po
tential (1) angelegt, so ergibt sich für den Kanal bzw. den
Feldeffekttransistor als auslesbare Information eine gute
Leitfähigkeit. In gleicher Weise ergibt sich auch eine gute
Leitfähigkeit für ein hohes Potential (1) am Sourcegebiet und
ein niedriges Potential (0) am Draingebiet.
In einem Zustand 2 ist demgegenüber drainseitig eine Ladung
in die ladungsspeichernde Schicht 3 eingebracht, wodurch sich
bei hohem Source- und niedrigem Drainpotential eine gute Ka
nalleitfähigkeit ergibt und bei hohem Sourcepotential und
niedrigem Drainpotential eine schlechte Leitfähigkeit ein
stellt. In gleicher Weise können die weiteren Zustände 3 und
4 durch Anlegen unterschiedlicher Potentiale an die Source-
/Draingebiete der jeweiligen Bitleitung ausgelesen werden,
wobei sich in Verbindung mit der speziellen Struktur (AND-
Struktur) alle Halbleiterspeicherzellen selektiv auslesen
lassen und eine Grabenisolation entfallen kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer ONO-Schichtenfol
ge beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und
umfasst vielmehr alle weiteren Schichtenfolgen bzw. Schich
ten, die eine nicht leitende ladungsspeichernde Schicht auf
weisen.
Claims (10)
1. Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung mit ei
ner Vielzahl von matrixförmig angeordneten nichtflüchtigen
Halbleiterspeicherzellen (Z32, Z42), die in einem Substrat
(1) ausgebildete Source-/Draingebiete (S, D) sowie eine erste
dielektrische Schicht (2), eine nicht leitende ladungsspei
chernde Schicht (3) und eine zweite dielektrische Schicht (4)
aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Halbleiterspeicherzellen im Substrat (1) unmittelbar berühren, wodurch durchgehende Source-/Draingebiete (S, D) entstehen, die paarweise als Bitleitungen (BL1, BL2, BL3) spaltenförmig angeordnet sind, und
an der Substratoberfläche die Halbleiterspeicherzellen derart voneinander isoliert sind, dass zumindest durchgehende Steu erschichten (5) entstehen, die als Wortleitungen (WL1 bis WL7) zeilenförmig angeordnet sind, wobei erste Wortleitungen (WL2, WL4, WL6) fotolithografisch strukturiert sind und zwei te Wortleitungen (WL1, WL3, WL5) durch Auffüllen der Zwi schenbereiche zwischen den ersten Wortleitungen ausgebildet sind und wobei
die Source-/Draingebiete (S, D) einer jeweiligen Bitleitung zum Einbringen/Löschen von Ladungen in die ladungsspeichernde Schicht (3) selektiv ansteuerbar sind.
sich die Halbleiterspeicherzellen im Substrat (1) unmittelbar berühren, wodurch durchgehende Source-/Draingebiete (S, D) entstehen, die paarweise als Bitleitungen (BL1, BL2, BL3) spaltenförmig angeordnet sind, und
an der Substratoberfläche die Halbleiterspeicherzellen derart voneinander isoliert sind, dass zumindest durchgehende Steu erschichten (5) entstehen, die als Wortleitungen (WL1 bis WL7) zeilenförmig angeordnet sind, wobei erste Wortleitungen (WL2, WL4, WL6) fotolithografisch strukturiert sind und zwei te Wortleitungen (WL1, WL3, WL5) durch Auffüllen der Zwi schenbereiche zwischen den ersten Wortleitungen ausgebildet sind und wobei
die Source-/Draingebiete (S, D) einer jeweiligen Bitleitung zum Einbringen/Löschen von Ladungen in die ladungsspeichernde Schicht (3) selektiv ansteuerbar sind.
2. Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung nach
Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die nicht
leitende ladungsspeichernde Schicht (3) eine LPCVD-Si3N4-
Schicht darstellt.
3. Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung nach
Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste
dielektrische Schicht (2) eine Dicke von mindestens 6 nm auf
weist.
4. Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzelle nach einem der
Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die la
dungsspeichernde Schicht (3) vier Zustände pro Halbleiter
speicherzelle (Z32, Z42) speichert.
5. Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung nach
einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halb
leiterspeicherzellen Flash-Zellen darstellen.
6. Verfahren zur Herstellung einer nichtflüchtigen Halblei
terspeicherzellenanordnung mit den Schritten:
- a) Ausbilden von zumindest einer ladungsspeichernden Schicht (3) auf einem Substrat (1);
- b) Ausbilden von spaltenförmigen Source-/Draingebieten (S, D) im Substrat (1) zur Realisierung von Bitleitungen (BL1, BL2, BL3);
- c) Ausbilden und Strukturieren einer Steuerschicht (5) zum Ausbilden von zeilenförmigen ersten Wortleitungen (WL2, WL4, WL6);
- d) Ausbilden von Isolationsschichten (6, 7) zum Isolieren der ersten Wortleitungen (WL2, WL4, WL6); und
- e) Ausbilden von zeilenförmigen zweiten Wortleitungen (WL1, WL3, WL5) zwischen den ersten Wortleitungen (WL2, WL4, WL6).
7. Verfahren nach Patentanspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Ausbilden der Isolationsschichten (6, 7) in Schritt d) die
zumindest eine ladungsspeichernde Schicht (3) zwischen den
ersten Wortleitungen entfernt wird und anschließend eine wei
tere ladungsspeichernde Schicht (9) zumindest zwischen den
ersten Wortleitungen (WL2, WL4, WL6) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest
eine erste und zweite dielektrische Schicht (2, 8, 4, 10) als
SiO2-Schicht vor und nach der ladungsspeichernden Schicht (3,
9) ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aus
bilden der ladungsspeichernden Schichten (3, 9) mittels eines
LPCVD-Verfahrens durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aus
bilden der zweiten Wortleitungen (WL1, WL3, WL5) ein Abschei
den einer weiteren Steuerschicht (11) und ein Abtragen der
weiteren Steuerschicht (11) bis zur Isolationsschicht (6) der
ersten Wortleitungen aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10051483A DE10051483A1 (de) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Nichtflüchtige Halbleiterspeicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6630384B1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-10-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of fabricating double densed core gates in sonos flash memory |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05136376A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-06-01 | Citizen Watch Co Ltd | 半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法 |
JPH05251669A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Matsushita Electron Corp | 半導体記憶装置およびその書き換え方法 |
US5768192A (en) * | 1996-07-23 | 1998-06-16 | Saifun Semiconductors, Ltd. | Non-volatile semiconductor memory cell utilizing asymmetrical charge trapping |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19652547C2 (de) * | 1996-12-17 | 2002-04-25 | Infineon Technologies Ag | Speicherzellenanordnung mit Grabenstruktur und einem Gatedielektrikum, das ein Material mit Ladungsträger-Haftstellen enthält, und Verfahren zu deren Herstellung |
EP1068645B1 (de) * | 1998-03-24 | 2014-05-07 | Infineon Technologies AG | Speicherzellenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung |
CN1165999C (zh) * | 1998-03-24 | 2004-09-08 | 因芬尼昂技术股份公司 | 存储器单元装置及其制造方法 |
WO2000054335A1 (en) * | 1999-03-09 | 2000-09-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor device comprising a non-volatile memory |
-
2000
- 2000-10-17 DE DE10051483A patent/DE10051483A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-09-12 WO PCT/DE2001/003509 patent/WO2002033754A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05136376A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-06-01 | Citizen Watch Co Ltd | 半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法 |
JPH05251669A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Matsushita Electron Corp | 半導体記憶装置およびその書き換え方法 |
US5768192A (en) * | 1996-07-23 | 1998-06-16 | Saifun Semiconductors, Ltd. | Non-volatile semiconductor memory cell utilizing asymmetrical charge trapping |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002033754A1 (de) | 2002-04-25 |
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