DE102004025676B4 - Integrated semiconductor memory with organic selection transistor - Google Patents

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Abstract

Integrierter Halbleiterspeicher mit einem Zellenfeld aus einer Vielzahl von in Zeilen (0–n) und Spalten (0–m) auf einem Substrat angeordneten Speicherzellen, die jeweils ein Speicherelement (S11, S12, S13) mit zwei Elektroden und einen zugehörigen Auswahltransistor (T11, T12, T13) aufweisen, wobei die Steuerelektroden der Auswahltransistoren der einzelnen Zeilen durch in Zeilenrichtung (x) laufende Wortleitungen (WL0, WL, WL2) und eine gesteuerte Elektrode der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) der einzelnen Spalten entweder mit einer in Spaltenrichtung (y) laufenden Bitleitung (BL1, BL2, BL3) oder mit einer Digitleitung (DL1, DL2, DL3) oder mit einer Feldplatte (FP) verbunden ist und eine Elektrode jedes Speicherelements (S11, S12, S13) mit der anderen gesteuerten Elektrode des zugehörigen Auswahltransistors (T11, T12, T13) und die andere Elektrode jedes Speicherelements (S11, S12, S13) entweder mit einer Bitleitung (BL1, BL2, BL3) einer Digitleitung (DL1, DL2, DL3) oder einer Feldplatte (FP) verbunden ist, wobei jede Speicherzelle (S11, S12, S13) als Speicherelement ein organisches Speicherelement (S)...integrated Semiconductor memory with a cell array of a variety of in Lines (0-n) and columns (0-m) on a substrate arranged memory cells, each one Memory element (S11, S12, S13) with two electrodes and an associated selection transistor (T11, T12, T13), wherein the control electrodes of the selection transistors of the individual lines by word lines running in the row direction (x) (WL0, WL, WL2) and a controlled electrode of the selection transistors (T11, T12, T13) of the individual columns either with one in the column direction (y) current bit line (BL1, BL2, BL3) or with a digit line (DL1, DL2, DL3) or with a field plate (FP) is connected and one electrode of each memory element (S11, S12, S13) with the other controlled electrode of the associated Selection transistor (T11, T12, T13) and the other electrode each Memory element (S11, S12, S13) either with a bit line (BL1, BL2, BL3) of a digit line (DL1, DL2, DL3) or a field plate (FP), each memory cell (S11, S12, S13) being connected as Storage element an organic storage element (S) ...

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Description

Die Erfindung betrifft einen integrierten Halbleiterspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger integrierter Halbleiterspeicher ist aus WO 03/052827 A1 mit der englischsprachigen Fassung der US 2004/0196688 A1 bekannt.The invention relates to an integrated semiconductor memory according to the preamble of claim 1. Such an integrated semiconductor memory is off WO 03/052827 A1 with the English version of the US 2004/0196688 A1 known.

Der Markt für Halbleiterspeicher wird gegenwärtig durch eine relativ überschaubare Anzahl an Produkten bedient:

  • 1. Arbeitsspeicher mit extrem kurzen Zugriffszeiten, wie sie heute in enormem Umfang in Computern zur Anwendung kommen, werden fast ausschließlich auf der Grundlage flüchtiger Speicherarchitekturen („volatile memory"), insbesondere in der DRAM-Technologie („dynamic random access memory") gefertigt. Die DRAM-Technologie beruht auf der Speicherung elektronischer Ladungen in einem kapazitiven Speicherelement, also in einem Kondensator. Jede Speicherzelle repräsentiert eine Speichereinheit („bit") und wird durch einen Kondensator und einen Auswahltransistor (einen Feldeffektransistor, FET) gebildet. Aufgabe des Auswahltransistors ist die elektrische Isolation der einzelnen Speicherzellen voneinander und von der Peripherie des Zellenfeldes; durch Schalten des jeweiligen Auswahltransistors kann auf jede beliebige Zelle gezielt und einzeln zugegriffen werden („random access"). Die DRAM-Architektur zeichnet sich durch extrem geringen Platzbedarf (weniger als ein Quadratmikrometer pro Speicherzelle) und extrem geringe Fertigungskosten (weniger als 10–8 Euro pro Speicherzelle) aus. Entscheidender Nachteil des DRAM-Konzepts ist die Flüchtigkeit der gespeicherten Information, da die im Kondensator gespeicherte Ladung so klein ist (weniger als 500.000 Elektronen), dass sie bei Abschalten der Versorgungsspannung nach kurzer Zeit (innerhalb weniger Millisekunden) aufgrund von Leckströmen innerhalb des Zellenfeldes verloren geht.
  • 2. Nichtflüchtige Speicher ("nonvolatile memory"), die die gespeicherte Information auch nach Abschalten der Versorgungsspannung über lange Zeiträume (mehrere Jahre) nicht verlieren, sind für ein breites Spektrum von Anwendungen (Digitalkameras, Mobiltelefone, mobile Navigationsinstrumente, Computerspiele, usw.) von Interesse und könnten auch den Umgang mit Computern revolutionieren, da ein Hochfahren des Computers nach dem Einschalten unnötig würde ("instant-on computer"). Zu den bereits existierenden nichtflüchtigen Speichertechnologien gehören die so genannten Flash-Speicher, bei denen die Information in Form elektronischer Ladungen im Gate-Dielektrikum eines Silizium-Feldeffekttransistors gespeichert und als Änderung der Schwellspannung des Transistors detektiert wird. Da die elektronische Ladung im Gate-Dielektrikum des Transistors "gefangen" ist, geht sie auch bei Abschalten der Versorgungsspannung nicht verloren. Ein wesentlicher Nachteil der Flash-Technologie sind die relativ hohen Schreib- und Lösch-Spannungen, die sich aus der Notwendigkeit ergeben, die zu speichernde elektronische Ladung sicher und reproduzierbar in das Gate-Dielektrikum zu injizieren bzw. von dort wieder abzuziehen. Weitere Nachteile sind die im Vergleich zum DRAM deutlich längeren Zugriffszeiten sowie die aufgrund der hohen Belastung des Gate-Dielektrikums beim Schreiben und Löschen beschränkte Zuverlässigkeit.
  • 3. Aufgrund der oben genannten Nachteile von Flashspeichern werden seit mehreren Jahren neue Technologien für nichtflüchtige Halbleiterspeicher auf der Grundlage diverser physikalischer Konzepte entwickelt. Dazu gehören die ferroelektrischen und die magnetoresistiven Speicher, bei denen die gespeicherte Information als Änderung der elektrischen Polarisation (aufgrund der Verschiebung des Zentralatoms in einem Perovskit-Kristall) bzw. als Änderung eines elektrischen Widerstands in einer Anordnung ferromagnetischer Schichten ausgelesen wird. Für die Integration ferroelektrischer Speicherelemente ist die Verwendung eines Auswahltransistors (ähnlich der DRAM-Speicherzelle) zwingend notwendig, um das sichere Auslesen der gespeicherten Informationen zu gewährleisten. Magnetoresistive Speicher können prinzipiell ohne Auswahltransistor integriert werden, da eine Isolation der einzelnen Speicherelemente nicht unbedingt notwendig ist. Dabei hat die Implementierung von Zellen ohne Auswahltransistor den wesentlichen Vorteil eines deutlich geringeren Platzbedarfs, was zu einer deutlich höheren Integrationsdichte und einem niedrigeren Fertigungsaufwand pro Zelle führt. Allerdings wird das Auslesen der gespeicherten Information durch die Verwendung eines Auswahltransistors erheblich einfacher und sicherer, und es ist abzusehen, dass den ersten magnetoresistiven Speicherprodukten ein Aufbau mit Auswahltransistor zugrunde liegen wird.
The semiconductor memory market is currently served by a relatively manageable number of products:
  • 1. Memory with extremely short access times, as they are today used in enormous amounts in computers, are manufactured almost exclusively on the basis of volatile memory architectures ("volatile memory"), in particular in the DRAM technology ("dynamic random access memory") , The DRAM technology is based on the storage of electronic charges in a capacitive storage element, ie in a capacitor. Each memory cell represents a memory unit ("bit") and is formed by a capacitor and a selection transistor (a field effect transistor, FET) .The purpose of the selection transistor is to electrically insulate the individual memory cells from each other and from the periphery of the cell array by switching the respective selection transistor Any cell can be specifically and individually accessed ("random access"). The DRAM architecture is characterized by extremely small footprint (less than one square micrometer per memory cell) and extremely low manufacturing costs (less than 10 -8 euros per memory cell). The key drawback of the DRAM concept is the volatility of the stored information, since the charge stored in the capacitor is so small (less than 500,000 electrons) that it will be lost after a short time (within a few milliseconds) due to leakage currents within the cell field when the supply voltage is switched off goes.
  • 2. Nonvolatile memories, which do not lose the stored information even after disconnecting the supply voltage for long periods of time (several years), are suitable for a wide range of applications (digital cameras, mobile phones, mobile navigation instruments, computer games, etc.). Of interest and could also revolutionize the use of computers, since a start-up of the computer after switching would be unnecessary ("instant-on computer"). The existing non-volatile memory technologies include the so-called flash memory, in which the information is stored in the form of electronic charges in the gate dielectric of a silicon field effect transistor and detected as a change in the threshold voltage of the transistor. Since the electronic charge is "trapped" in the gate dielectric of the transistor, it is not lost even when the supply voltage is switched off. A major disadvantage of the flash technology is the relatively high write and erase voltages that result from the need to safely and reproducibly inject the electronic charge to be stored into the gate dielectric or to withdraw it therefrom. Other disadvantages are the significantly longer access times compared to the DRAM and the limited reliability due to the high loading of the gate dielectric during write and erase.
  • 3. Due to the above-mentioned disadvantages of flash memories, new technologies for non-volatile semiconductor memories based on various physical concepts have been developed for several years. These include the ferroelectric and the magnetoresistive memories, in which the stored information is read out as a change in the electrical polarization (due to the shift of the central atom in a perovskite crystal) or as a change in an electrical resistance in an arrangement of ferromagnetic layers. For the integration of ferroelectric memory elements, the use of a selection transistor (similar to the DRAM memory cell) is absolutely necessary in order to ensure safe reading of the stored information. Magnetoresistive memory can in principle be integrated without a selection transistor, since an isolation of the individual memory elements is not absolutely necessary. The implementation of cells without a selection transistor has the significant advantage of a significantly smaller footprint, resulting in a significantly higher integration density and a lower production cost per cell. However, reading the stored information becomes much easier and safer through the use of a select transistor, and it is anticipated that the first magnetoresistive memory products will be based on a select transistor design.

Die oben genannten Speicherkonzepte werden ausschließlich auf Silizium-Plattformen produziert bzw. entwickelt, das heißt, die Herstellung der Speicherelemente erfolgt ausschließlich auf Siliziumsubstraten ("Silizium-Wafern") und ausschließlich unter Verwendung von Transistoren auf der Basis von Silizium als Halbleiter. Alternativ dazu werden gegenwärtig sowohl Speicher-Konzepte als auch Transistor-Konzepte entwickelt, die ohne die Verwendung von Silizium-Wafern auskommen, und die prinzipiell die Herstellung von Massenspeichern auf preiswerten Glassubstraten und sogar auf flexiblen Polymerfolien ermöglichen. Solche neuartigen Massenspeicher sind für eine Vielzahl von Anwendungen von Interesse, und zwar prinzipiell sowohl für alle Anwendungen, für die die ferroelektrischen und magnetoresistiven Speicher entwickelt werden, als auch für Anwendungen, bei denen sich die Verwendung von Siliziumsubstraten nachteilig auf die Kosten oder auf die Einsatzmöglichkeiten auswirkt.The above-mentioned storage concepts are exclusively produced or developed on silicon platforms, that is, the production of the storage elements takes place exclusively on silicon substrates ("silicon wafers") and exclusively by using transistors based on silicon as semiconductors. Alternatively, both memory concepts and transistor designs are currently being developed that do not require the use of silicon wafers, and which in principle enable the fabrication of mass storage devices on inexpensive glass substrates and even on flexible polymer films. Such novel mass storage devices are of interest for a variety of applications, principally for all users applications for which the ferroelectric and magneto-resistive memories are being developed, as well as for applications in which the use of silicon substrates adversely affects the cost or the possible uses.

Die beiliegenden 1a1f zeigen sechs mögliche Schaltbilder einer wahlweise flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherzelle mit einem wahlweise kapazitiven, resistiven oder auf einem anderen physikalischen Konzept beruhenden Speicherelement S und einem Auswahltransistor T.The enclosed 1a - 1f show six possible circuit diagrams of an optional volatile or nonvolatile memory cell with an optional capacitive, resistive or based on another physical concept storage element S and a selection transistor T.

Die sechs in den 1a1f dargestellten Schaltbilder unterscheiden sich in der Anordnung und Verschaltung jeweils des Speicherelements S und des Auswahltransistors T mit einer Wortleitung WL, einer Bitleitung BL, einer Digitleitung DL und einer Feldplatte FP. Es sei hier bemerkt, dass die in den 1a1f gezeigten Grundverschaltungen eines Speicherelements mit einem Auswahltransistor an sich im Stand der Technik bekannt sind:The six in the 1a - 1f The diagrams shown differ in the arrangement and interconnection of each of the memory element S and the selection transistor T with a word line WL, a bit line BL, a digit line DL and a field plate FP. It should be noted here that in the 1a - 1f Basic circuits of a memory element with a selection transistor are known per se in the prior art:

1a zeigt, dass der Drainanschluss des Auswahltransistors T an der Bitleitung BL und das Speicherelement S zwischen dem Sourceanschluss des Auswahltransistors T und einer Feldplatte FP liegt. 1a shows that the drain terminal of the selection transistor T to the bit line BL and the memory element S between the source of the selection transistor T and a field plate FP is located.

Gemäß 1b liegt der Drainanschluss des Auswahltransistors T an der Bitleitung BL und das Speicherelement zwischen dem Sourceanschluss des Auswahltransistors T und einer Digitleitung DL, die parallel zur Wortleitung WL geführt ist.According to 1b the drain terminal of the selection transistor T is connected to the bit line BL and the memory element is connected between the source terminal of the selection transistor T and a digit line DL which is connected in parallel with the word line WL.

Gemäß 1c liegt der Drainanschluss des Auswahltransistors T an der Bitleitung BL und das Speicherelement S zwischen dem Sourceanschluss des Auswahltransistor T und einer Digitleitung DL, die parallel zur Bitleitung BL verläuft.According to 1c the drain terminal of the selection transistor T is connected to the bit line BL and the memory element S is connected between the source terminal of the selection transistor T and a digit line DL, which runs parallel to the bit line BL.

Gemäß 1d liegt der Sourceanschluss des Auswahltransistors T an einer Feldplatte FP und das Speicherelement S zwischen dem Drainanschluss des Auswahltransistors T und der Bitleitung BL.According to 1d the source terminal of the selection transistor T is connected to a field plate FP and the memory element S is connected between the drain terminal of the selection transistor T and the bit line BL.

1e zeigt, dass der Sourceanschluss des Auswahltransistors T an einer Digitleitung DL und das Speicherelement S zwischen Drainanschluss des Auswahltransistors T und der Bitleitung BL liegt, wobei die Digitleitung DL parallel zur Wortleitung WL verläuft. 1e shows that the source terminal of the selection transistor T on a digit line DL and the memory element S between drain of the selection transistor T and the bit line BL, wherein the digit line DL is parallel to the word line WL.

Gemäß 1f liegt der Sourceanschluss des Auswahltransistors T an einer Digitleitung und das Speicherelement S zwischen dem Drainanschluss des Auswahltransistors T und der Bitleitung BL, wobei die Digitleitung DL parallel zur Bitleitung BL verläuft.According to 1f the source terminal of the selection transistor T lies on a digit line and the memory element S between the drain terminal of the selection transistor T and the bit line BL, wherein the digit line DL runs parallel to the bit line BL.

Die Auswahl der Speicherzelle S erfolgt stets über die Wortleitung WL, die in jedem Fall mit der Gateelektrode des Auswahltransistors T verbunden ist. Durch Anlegen eines geeigneten Potenzials an die Wortleitung WL (z. B. ein negatives Potenzial, wenn es sich beim Auswahltransistor T um einen p-leitenden Transistor mit negativer Schwellspannung handelt) wird der Auswahltransistor T geöffnet (elektrisch leitend) und die im Speicherelement S gespeicherte Information kann durch Anlegen geeigneter Potenziale an Bitleitung BL und Digitleitung DL bzw. Feldplatte FP über die Bitleitung in einem Lesezyklus ausgelesen oder in einem Schreib- oder Löschzyklus verändert werden.The Selection of the memory cell S always takes place via the word line WL, the in any case connected to the gate electrode of the selection transistor T. is. By applying a suitable potential to the word line WL (eg, a negative potential when connected to the select transistor T is a p-type Transistor with negative threshold voltage) becomes the selection transistor T is open (electrically conductive) and stored in the memory element S information can by applying suitable potentials to bit line BL and digit line DL or field plate FP via the bit line is read out in a read cycle or in a write cycle. or erase cycle changed become.

Eine Ausführung der Speicherzelle mit einer Digitleitung DL hat im Vergleich zu einer Ausführung mit einer Feldplatte FP den Vorteil, dass das Potenzial an dieser Leitung gezielt für die Zelle verändert werden kann, auf die gerade zugegriffen wird. Eine Ausführung eines integrierten Halbleiterspeichers mit Feldplatte FP kann zu einem geringeren Platzbedarf des Zellenfeldes führen.A execution the memory cell with a digit line DL has compared to a version with a field plate FP has the advantage of having the potential on this line targeted for the cell will be changed which is currently being accessed. An embodiment of an integrated semiconductor memory with field plate FP can lead to a smaller space requirement of the cell field to lead.

Ein wesentliches Kriterium bei der Realisierung der Speicherzellen ist die Bitleitungskapazität, die im Interesse schneller Zugriffszeiten so klein wie möglich sein sollte. Je nachdem, ob die dem Auswahltransistor T zugehörige Kapazität größer oder kleiner als die dem Speicherelement S zugehörige Kapazität ist, weisen entweder die Ausführungen gemäß den 1a1c (bei denen der Auswahltransistor T an der Bitleitung BL liegt) oder die Ausführungen gemäß den 1d1f (bei denen das Speicherelement S zwischen Bitleitung BL und Drainanschluss des Auswahltransistors T liegt) die geringere Bitleitungskapazität auf.An essential criterion in the realization of the memory cells is the bit line capacity, which should be as small as possible in the interests of fast access times. Depending on whether the capacitance associated with the selection transistor T is greater or smaller than the capacitance associated with the memory element S, either the embodiments according to FIGS 1a - 1c (Where the selection transistor T is located on the bit line BL) or the embodiments according to the 1d - 1f (Where the memory element S between bit line BL and drain of the selection transistor T is located) on the lower bit line capacity.

2a zeigt ein stark vereinfachtes Schaltbild eines Zellenfeldes eines integrierten Halbleiterspeichers, das gemäß 1b ausgeführt ist. Das heißt, dass bei den Speicherzellen die Drainanschlüsse der Auswahltransistoren T01–T0m (einer Zeile 0) an den Bitleitungen BL0–BLm und die Speicherelemente S01–S0m (der Zeile 0) jeweils zwischen dem Sourceanschluss des Auswahltransistors (T01–T0m) und der Digitleitung DL0 liegen. Die Digitleitung DL0 verläuft parallel zur Wortleitung WL0 (zur Vereinfachung sind in 2a lediglich die Auswahltransistoren und die Speicherelemente einer 0-ten Zeile mit Bezugszeichen versehen). 2b zeigt ein stark vereinfachtes Schaltbild eines Zellenfeldes, das gemäß 1f ausgeführt ist. Bei dieser Ausführung liegen die Sourceanschlüsse der Auswahltransistoren T01–T0m an Digitleitungen DL0–DLm und die Speicherelemente S01–S0m liegen jeweils zwischen dem Drainanschluss des Auswahltransistors und der zugehörigen Bitleitung BL0–BLm. Die Digitleitungen DL0–DLm verlaufen parallel zu den Bitleitungen BL0–BLm. Auch hier sind zur Vereinfachung lediglich die Auswahltransistoren und die Speicherelemente der 0-ten Zeile mit Bezugszeichen versehen. Selbstverständlich geben die 2a2b lediglich einen Ausschnitt eines aus m Spalten (Bitleitungen) und n Zeilen (Wortleitungen) bestehenden Zellenfeldes wieder. Die Zeilenrichtung ist mit x und die Spaltenrichtung mit y bezeichnet. 2a shows a highly simplified circuit diagram of a cell array of an integrated semiconductor memory, according to 1b is executed. That is, in the memory cells, the drains of the select transistors T01-T0m (one row 0) on the bit lines BL0-BLm and the memory elements S01-S0m (the row 0) each between the source of the select transistor (T01-T0m) and the digit line DL0 lie. The digit line DL0 runs parallel to the word line WL0 (for simplicity, in 2a only provide the selection transistors and the memory elements of a 0th row with reference numerals). 2 B shows a highly simplified circuit diagram of a cell array according to 1f is executed. In this embodiment, the source terminals of the selection transistors T01-T0m are at digit lines DL0-DLm, and the memory elements S01-S0m are each between the drain terminal of the selection transistor and the associated bit line BL0-BLm. The digit lines DL0-DLm are parallel to the bit lines BL0-BLm. Again, for simplicity, only the selection transistors and the memory elements of the 0-th row provided with reference numerals. Of course they give 2a - 2 B only a section of a m column (bit lines) and n lines (word lines) existing cell array again. The row direction is designated by x and the column direction by y.

3 zeigt ein stark vereinfachtes Schaltbild eines aus m Spalten und n Zeilen bestehenden Zellenfeldes, das mit gemeinsamen Bitleitungen ("shared bit lines") ausgeführt ist. Bei dieser Ausführung sind die Speicherzellen der ersten, dritten, fünften usw. Spalte gegenüber den Speicherzellen der nullten, zweiten, vierten Spalte (y-Richtung) jeweils um eine Zeile versetzt. Die Schaltungsanordnung der Speicherelemente und der Auswahltransistoren entspricht der Anordnung gemäß 2b, wobei die Digitleitungen DL0, DL1 durch Bitleitungen BL1, BL3 usw. ersetzt sind. 3 shows a highly simplified circuit diagram of an existing m columns and n rows cell array, which is implemented with common bit lines ("shared bit lines"). In this embodiment, the memory cells of the first, third, fifth, etc. columns are offset from the memory cells of the zeroth, second, fourth column (y-direction) by one line at a time. The circuit arrangement of the memory elements and the selection transistors corresponds to the arrangement according to 2 B in which the digit lines DL0, DL1 are replaced by bit lines BL1, BL3 and so on.

Die oben anhand der 1 beschriebenen, aus dem Stand der Technik an sich bekannten Schaltschemata von flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherzellen mit wahlweise kapazitiven, resistiven oder auf einem anderen physikalischen Konzept beruhenden Speicherelementen und jeweils einem Auswahltransistor und die anhand der 2a, 2b und 3 beschriebenen Schaltbilder von unterschiedlich ausgeführten Zellenfeldern, die ebenfalls im Stand der Technik bekannt sind, dienen als Grundlage für Schaltungsanordnungen eines erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeichers.The above based on the 1 described, known from the prior art circuit diagrams of volatile or nonvolatile memory cells with optional capacitive, resistive or based on another physical concept storage elements and each a selection transistor and the basis of the 2a . 2 B and 3 described circuit diagrams of differently executed cell fields, which are also known in the art, serve as a basis for circuit arrangements of an integrated semiconductor memory according to the invention.

Bei einem in der oben zum Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zitierten Druckschrift anhand der 12 bis 17 beschriebenen Ausführungsbeispiel des dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechenden nicht-flüchtigen integrierten Halbleiterspeichers liegt das aus einer organischen aktiven Schicht, einer Sourceelektrode und einer Kontaktelektrode bestehende Speicherelement in einer Ebene mit der Drainelektrode und der organischen Halbleiterschicht und der Source des als Feldeffektransistors ausgeführten Auswahltransistors, und nur dessen Gateelektrode befindet sich in einer tieferen Schicht auf dem Substrat, d. h. unter der Ebene der sonstigen integrierten Elemente des Auswahltransistors und des Speicherelements. Außerdem zeigt der Querschnitt in 12A der Druckschrift, dass das Speicherelement und der Auswahltransistor des bekannten nicht-flüchtigen integrierten Halbleiterspeichers keinen planaren Aufbau haben. Auch bei einem weiteren in 26 dieser Druckschrift gezeigten Ausführungsbeispiel des bekannten nicht-flüchtigen integrierten Halbleiterspeichers liegen die integrierten Elemente des Speicherelements und des Auswahltransistors mit Ausnahme der oberhalb vorgesehenen Gateelektrode im Wesentlichen in einer Ebene, d. h. dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel des bekannten nicht-flüchtigen integrierten Halbleiterspeichers die organische aktive Schicht nicht in Dickenrichtung des Bauelements zwischen einer oberen und unteren Speicherelementelektrode liegt und auch die untere Elektrode nicht direkt auf dem Substrat aufliegt, sondern einen Kontaktstöpsel zu einer horizontal verlaufenden Auswahlleitung bildet, die bei der Elektrode der Auswahltransistoren der einzelnen Spalten entweder mit einer in Spaltenrichtung laufenden Bitleitung oder mit einer Digitleitung oder mit einer Feldplatte verbunden ist und eine Ausführungsbeispiel der 26 dieser Druckschrift unterhalb des Speicherelements und des Auswahltransistors verläuft. Es ergibt sich, dass bei dem bekannten nicht-flüchtigen integrierten Halbleiterspeicher, um die Eingangs anhand der 1a1f, 2a, 2b und 3 beschriebenen Schaltungsvarianten in integrierter Form mit Hilfe der in der Druckschrift beschriebenen Integrationsweisen und Anordnungen zu realisieren, die Integrationsschritte beim Herstellungsprozess entsprechend den Schaltungsvarianten verändert werden müssten.In a cited in the preamble of claim 1 cited above with reference to the 12 to 17 described embodiment of the non-volatile integrated semiconductor memory according to the preamble of claim 1 is the consisting of an organic active layer, a source electrode and a contact electrode storage element in a plane with the drain electrode and the organic semiconductor layer and the source of the running as a field effect transistor selection transistor, and only its gate electrode is located in a lower layer on the substrate, ie below the level of the other integrated elements of the selection transistor and the memory element. In addition, the cross section in 12A document that the memory element and the selection transistor of the known non-volatile semiconductor integrated memory have no planar structure. Also with another in 26 This embodiment of the known non-volatile integrated semiconductor memory shown in this document are the integrated elements of the memory element and the selection transistor except the gate electrode provided above substantially in one plane, ie that in this embodiment of the known non-volatile integrated semiconductor memory, the organic active layer not is located in the thickness direction of the device between an upper and lower memory element electrode and the lower electrode does not lie directly on the substrate, but forms a contact plug to a horizontally extending select line at the electrode of the selection transistors of the individual columns either with a bit line running bit line or is connected to a digit line or to a field plate and an embodiment of the 26 this document extends below the memory element and the selection transistor. It turns out that in the known non-volatile semiconductor integrated memory to the input based on the 1a - 1f . 2a . 2 B and 3 described circuit variants in an integrated form with the help of the integration methods described in the document and arrangements to realize the integration steps in the manufacturing process according to the circuit variants would have to be changed.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, ein Konzept für einen integrierten Halbleiterspeicher anzugeben, der ohne Siliziumsubstrat realisiert werden kann und dessen Speicherzellen wahlweise kapazitive, resistive oder auf einem anderen physikalischem Konzept beruhende Speicherelemente, insbesondere nicht-flüchtige Speicherelemente auf der Basis eines organischen Materials und einen auf der Grundlage einer organischen Halbleiterschicht realisierten Auswahltransistor enthalten und zwar so, dass sich, ohne die grundlegende Integrationsweise zu ändern, die in den 1a1f, 2a, 2b und 3 beschriebenen Speicherschaltungsvarianten realisiert werden können.It is an object of this invention to provide a concept for an integrated semiconductor memory, which can be realized without silicon substrate and its memory cells optionally capacitive, resistive or based on another physical concept storage elements, in particular non-volatile memory elements based on an organic material and a Include the basis of an organic semiconductor layer realized selection transistor in such a way that, without changing the basic way of integration, in the 1a - 1f . 2a . 2 B and 3 described memory circuit variants can be realized.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.These Task is solved according to the claim.

Demnach ist ein integrierter Halbleiterspeicher mit einem Zellenfeld aus einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten auf einem Substrat angeordneten Speicherzellen, die jeweils ein Speicherelement mit zwei Elektroden und einen zugehörigen Auswahltransistor aufweisen, wobei die Steuerelektroden der Auswahltransistoren der einzelnen Zeilen durch in Zeilenrichtung laufende Wortleitungen und eine gesteuerte Elektrode jedes Speicherelements mit der anderen gesteuerten Elektrode des zugehörigen Auswahltransistors und die andere Elektrode jedes Speicherelements entweder mit einer Bitleitung, einer Digitleitung oder einer Feldplatte verbunden ist, wobei jede Speicherzelle als Speicherelement ein organisches Speicherelement mit einer zwischen den zwei Elektroden angeordneten organischen aktiven Schicht und als Auswahltransistor einen Feldeffekttransistor mit einer organischen Halbleiterschicht aufweist, der in invers-koplanarer Anordnung integriert ist, wobei die organische Halbleiterschicht oberhalb der Gateelektrode angeordnet ist und der Source- und Drainkontakt in direktem Kontakt mit dem Gatedielektrikum stehen, dadurch gekennzeichnet, dass in Dickenrichtung des integrierten Halbleiterspeichers gesehen die beiden Elektroden des organischen Speicherelements eine direkt auf dem Substrat liegende untere Elektrode und eine obere Elektrode bilden, wobei sich die untere Elektrode und die obere Elektrode zumindest teilweise in lateraler Richtung überlappen und die organische aktive Schicht in der Dickenrichtung zwischen den beiden Elektroden liegt, und die Auswahltransistoren und die Speicherelemente auf dem Trägersubstrat beide einen planaren Aufbau haben und in einer Ebene lateral nebeneinander integriert sind.Accordingly, an integrated semiconductor memory having a cell array of a plurality of arranged in rows and columns on a substrate memory cells, each having a memory element with two electrodes and an associated selection transistor, wherein the control electrodes of the selection transistors of the individual lines by running in the line direction word lines and a controlled electrode of each memory element is connected to the other controlled electrode of the associated selection transistor and the other electrode of each memory element is connected to either a bit line, a digit line or a field plate, each memory cell having as memory element an organic memory element with an organic active layer arranged between the two electrodes as a selection transistor has a field effect transistor with an organic semiconductor layer, which is integrated in an inverse-coplanar arrangement, wherein the organic semiconductor layer above arrive outside the gate electrode is arranged and the source and drain contact are in direct contact with the gate dielectric, characterized in that seen in the thickness direction of the integrated semiconductor memory, the two electrodes of the organic memory element form a directly lying on the substrate lower electrode and an upper electrode, wherein the lower electrode and the upper electrode overlap at least partially in the lateral direction, and the organic active layer is in the thickness direction between the two electrodes, and the selection transistors and the memory elements on the support substrate both have a planar structure and are integrated laterally side by side in a plane.

Bei einem erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeicher braucht das Substrat kein Siliziumsubstrat sein, sondern kann aus Glas, einer Polymerfolie, einer mit einer Isolierschicht überzogenen Metallfolie oder auch aus Papier und anderen Substraten bestehen, die kein Silizium enthalten.at an integrated semiconductor memory according to the invention The substrate does not need to be a silicon substrate, but can be made Glass, a polymer film, a metal foil coated with an insulating layer or also made of paper and other substrates that are not silicon contain.

Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Gateelektrode des Auswahltransistors und die untere Elektrode des Speicherelements dasselbe Material auf. Bei einer Variante des Ausführungsbeispiels bestehen die Gateelektrode des Auswahltransistors und die untere Elektrode des Speicherelements jeweils aus verschiedenen Materialien.at an embodiment have the gate electrode of the selection transistor and the lower electrode of the memory element on the same material. In a variant of the embodiment consist of the gate electrode of the selection transistor and the lower Electrode of the memory element respectively made of different materials.

In bevorzugter Ausgestaltung kann das Ausführungsbeispiel so gestaltet sein, dass die Source- und Drainelektrode des Auswahltransistors und die obere Elektrode des Speicherelements dasselbe Material aufweisen.In Preferred embodiment, the embodiment can be designed be that the source and drain electrodes of the selection transistor and the upper electrode of the memory element have the same material.

In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung kann die Source- und Drainelektrode des Auswahltransistors einerseits und die obere Elektrode des Speicherelements andererseits aus verschiedenen Materialien bestehen.In In an alternative advantageous embodiment, the source and drain electrodes the selection transistor on the one hand and the upper electrode of the memory element on the other hand consist of different materials.

Vorteilhafterweise lassen sich mit den nachstehend im Detail beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen und deren Varianten eines erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeichers sämtliche zuvor anhand der 1a1f, 2a, 2b und 3 beschriebenen Schaltungsvarianten integrierter Halbleiterspeicher realisieren.Advantageously, with the preferred exemplary embodiments described below in detail and their variants of an integrated semiconductor memory according to the invention, all of them can be described above with reference to FIGS 1a - 1f . 2a . 2 B and 3 implemented circuit variants realize integrated semiconductor memory.

Somit beschreibt die nachstehende Beschreibung bezogen auf die Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele und deren Varianten eines erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeichers. Die Zeichnungsfiguren zeigen im Einzelnen:Consequently describes the description below with reference to the drawing preferred embodiments and their variants of an integrated semiconductor memory according to the invention. The Drawing figures show in detail:

1a bis 1f die eingangs bereits beschriebenen sechs Schaltbilder einer wahlweise flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherzelle mit einem wahlweise kapazitiven oder resistiven Speicherelement und einem Auswahltransistor; 1a to 1f the already described at the beginning six circuit diagrams of an optional volatile or non-volatile memory cell with an optional capacitive or resistive memory element and a selection transistor;

2a und 2b stark vereinfachte Schaltbilder zweier Zellfelder bestehend aus m × n Speicherzellen jeweils ausgeführt gemäß den 1b bzw. 2f (eingangs bereits beschrieben); 2a and 2 B highly simplified circuit diagrams of two cell fields consisting of m x n memory cells each executed according to the 1b respectively. 2f (already described at the beginning);

3 ein vereinfachtes Schaltbild eines Zellenfeldes, ausgeführt mit gemeinsamen Bitleitungen (eingangs bereits beschrieben); 3 a simplified circuit diagram of a cell array, carried out with common bit lines (already described at the beginning);

4a4f schematische Querschnitte durch unterschiedlich ausgeführte erfindungsgemäße Speicherzellen gemäß 1a1c. 4a - 4f schematic cross sections through differently designed memory cells according to the invention 1a - 1c ,

5a5e schematische Querschnitte durch unterschiedlich gestaltete erfindungsgemäße Speicherzellen gemäß den 1e und 1f; 5a - 5e schematic cross sections through differently shaped memory cells according to the invention according to the 1e and 1f ;

6 eine schematische Layoutansicht eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit erfindungsgemäßen Speicherzellen gemäß den 1b, 2a und 4b mit einem W/L-Verhältnis des Auswahltransistors von 1; 6 a schematic layout view of a section of a cell array with memory cells according to the invention according to the 1b . 2a and 4b with a W / L ratio of the select transistor of FIG. 1;

7 eine schematische Layoutschicht eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit erfindungsgemäßen Speicherzellen gemäß den 1b, 2a und 4b mit einem W/L-Verhältnis des Auswahltransistors von etwa 10. 7 a schematic layout layer of a section of a cell array with memory cells according to the invention according to the 1b . 2a and 4b with a W / L ratio of the selection transistor of about 10.

8 eine schematische Layoutansicht eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit erfindungsgemäßen Speicherzellen gemäß den 1f, 2b und 5c mit einem W/L-Verhältnis des Auswahltransistors von 1. 8th a schematic layout view of a section of a cell array with memory cells according to the invention according to the 1f . 2 B and 5c with a W / L ratio of the select transistor of FIG.

9 eine schematische Layoutansicht eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit erfindungsgemäßen Speicherzellen gemäß den 1f, 2b und 5c mit einem W/L-Verhältnis von etwa 10, und 9 a schematic layout view of a section of a cell array with memory cells according to the invention according to the 1f . 2 B and 5c with a W / L ratio of about 10, and

10 eine schematische Layoutansicht eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit erfindungsgemäßen Speicherzellen gemäß den 1c, 3 und 4f mit einem W/L-Verhältnis des Auswahltransistors von 1. 10 a schematic layout view of a section of a cell array with memory cells according to the invention according to the 1c . 3 and 4f with a W / L ratio of the select transistor of FIG.

In den schematische Querschnitte von Speicherzellen eines erfindungsgemäßen Halbleiterspeichers darstellenden 4a4f ist das Speicherelement und der Auswahltransistor jeder Speicherzelle jeweils mit S und T, die Bitleitung mit BL, die Wortleitung mit WL, die Feldplatte mit FP, das Gatedielektrikum mit GD, die organische Halbleiterschicht des Feldeffekttransistors T mit os und die organische aktive Schicht des Speicherelements S mit as bezeichnet. Die Auswahltransistoren T sämtlicher in den 4a4f dargestellten Varianten sind in invers-koplanarer Anordnung integriert, bei der die organische Halbleiterschicht os des Auswahltransistors T oberhalb seiner Gateelektrode angeordnet ist und seine Source- und Drainelektrode jeweils in direktem Kontakt mit dem Gatedielektrikum GD stehen.In the schematic cross sections of memory cells of a semiconductor memory according to the invention performing 4a - 4f is the memory element and the selection transistor of each memory cell with S and T, the bit line with BL, the word line with WL, the field plate with FP, the gate dielectric with GD, the organic semiconductor layer of the field effect transistor T with os and the organic active layer of the memory element S. denoted by as. The selection transistors T all in the 4a - 4f Variants shown are integrated in an inverse-coplanar arrangement, in which the organic semiconductor layer is arranged os of the selection transistor T above its gate electrode and its source and drain electrode each in direct contact with the gate dielectric GD.

4a zeigt einen schematischen Querschnitt der aus dem Speicherelement S mit der organischen aktiven Schicht as und dem Auswahltransistor T mit der organischen aktiven Schicht as bestehenden planaren Speicherzelle gemäß der in 1a gezeigten Schaltung mit einer Feldplatte FP, die hier die unterste Metalllage (Metall-0) ist. Das Felddielektrikum FD bildet eine Isolation zwischen den verschiedenen Metalllagen, d. h. der Feldplatte FP und den Source/Drainkontakte sowie der oberen Elektrode des Speicherelements S. 4a zeigt, dass die Source/Drainkontakte des Auswahltransistors T aus demselben Material bestehen können wie die obere Elektrode des Speicherelements S. Dies trifft auch für die Varianten gemäß den 4b und 4c zu. 4a shows a schematic cross section of the consisting of the memory element S with the organic active layer as and the selection transistor T with the organic active layer as planar planar memory cell according to the in 1a shown circuit with a field plate FP, which is here the lowest metal layer (metal-0). The field dielectric FD forms an insulation between the different metal layers, ie the field plate FP and the source / drain contacts and the upper electrode of the memory element S. 4a shows that the source / drain contacts of the selection transistor T can be made of the same material as the upper electrode of the memory element S. This also applies to the variants according to FIGS 4b and 4c to.

4b zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführung der in 1b gezeigten Schaltung einer planaren Speicherzelle unter Verwendung desselben Materials für die Realisierung jeweils der Gateelektrode des Auswahltransistors T und der unteren Elektrode des Speicherelements S und daher notwendigerweise mit einer parallel zur Wortleitung WL geführten Digitleitung DL. 4b shows a schematic cross-section of an embodiment of the invention in 1b shown circuit of a planar memory cell using the same material for the realization of each of the gate electrode of the selection transistor T and the lower electrode of the memory element S and therefore necessarily with a parallel to the word line WL led digit line DL.

4c zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführung der in den 1b und 1c gezeigten Schaltungen einer planaren Speicherzelle unter Verwendung zweier verschiedener Materialien für die Realisierung jeweils der Gateelektrode des Auswahltransistors T und der unteren Elektrode des Speicherelements S und daher mit einer wahlweise parallel zur Wortleitung WL oder parallel zur Bitleitung BL ausgeführten Digitleitung DL. 4c shows a schematic cross-section of an embodiment of the invention in the 1b and 1c shown circuits of a planar memory cell using two different materials for the realization of each of the gate electrode of the selection transistor T and the lower electrode of the memory element S and therefore with an optionally parallel to the word line WL or parallel to the bit line BL executed digit line DL.

4d zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführung der in den 1b und 1c gezeigten Schaltungen einer planaren Speicherzelle unter Verwendung zweier verschiedener Materialien für die Realisierung jeweils der Gateelektrode des Auswahltransistors T und der oberen Elektrode des Speicherelements S und daher mit einer wahlweise parallel zur Wortleitung WL oder parallel zur Bitleitung BL ausgeführten Digitleitung DL. Dagegen kann die untere Elektrode des Speicherelements S dasselbe Material aufweisen wie die Drain/Sourcekontakte des Auswahltransistors T. 4d shows a schematic cross-section of an embodiment of the invention in the 1b and 1c shown circuits of a planar memory cell using two different materials for the realization of each of the gate electrode of the selection transistor T and the upper electrode of the memory element S and therefore with an optionally parallel to the word line WL or parallel to the bit line BL executed digit line DL. In contrast, the lower electrode of the memory element S may comprise the same material as the drain / source contacts of the selection transistor T.

4e zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführung der in den 1b und 1c gezeigten Schaltungen einer planaren Speicherzelle unter Verwendung von vier verschiedenen Materialien jeweils für die Realisierung jeweils der Gateelektrode und der Source- und Drainkontakte des Auswahltransistors T sowie der oberen und unteren Elektrode des Speicherelements S und daher mit einer wahlweise parallel zur Wortleitung WL oder parallel zur Bitleitung BL ausgeführten Digitleitung DL. 4e shows a schematic cross-section of an embodiment of the invention in the 1b and 1c shown circuits of a planar memory cell using four different materials respectively for the realization of each of the gate electrode and the source and drain contacts of the selection transistor T and the upper and lower electrode of the memory element S and therefore with an optional parallel to the word line WL or parallel to the bit line BL executed digit line DL.

4f zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführung der in den 1b und 1c gezeigten Schaltungen einer planaren Speicherzelle unter Verwendung desselben Materials für die Realisierung der Gateelektrode des Auswahltransistors T und der unteren Elektrode des Speicherelements S, aber mit der Möglichkeit, die Digitleitung DL wahlweise parallel zur Wortleitung WL oder parallel zur Bitleitung zu führen oder auch mit der Möglichkeit einer zweiten Bitleitung. Daher ist die Ausführung gemäß 4f besonders geeignet für die Realisierung eines Zellenfelds mit gemeinsamen Bitleitungen gemäß 3. 4f shows a schematic cross-section of an embodiment of the invention in the 1b and 1c shown circuits of a planar memory cell using the same material for the realization of the gate electrode of the selection transistor T and the lower electrode of the memory element S, but with the ability to lead the digit line DL either parallel to the word line WL or parallel to the bit line or with the possibility of second bit line. Therefore, the embodiment is according to 4f particularly suitable for the realization of a cell array with common bit lines according to 3 ,

Die 5a5e zeigen jeweils in schematischem Querschnitt erfindungsgemäß ausgeführte Speicherzellen gemäß den Schaltungen in den 1e und 1f. Auch bei den in den 5a und 5e dargestellten erfindungsgemäßen planaren Speicherzellen ist der Auswahltransistor T in invers-koplanarer Anordnung integriert. Die Bezugszeichen sind in den 5a5e dieselben wie sie in den 4a4f verwendet wurden. Die Digitleitung DL ist bei den Ausführungen gemäß den 5a5e wahlweise parallel zur Wortleitung WL oder parallel zur Bitleitung BL geführt. Gemäß 5a kann die Source/Drainelektrode des Auswahltransistors T aus demselben Material bestehen wie die obere Elektrode des Speicherelements S. Gemäß 5b kann die obere Elektrode des Auswahltransistors T aus demselben Material bestehen wie die untere Elektrode des Speicherelements S. Die Bitleitung BL liegt bei allen Ausführungen gemäß den 5b5e in einer oberen Metallisierungsschicht und die Wortleitung WL immer in einer untersten Metalllage (Metall-0). Bei der Ausführung gemäß 5a liegt die Bitleitung ebenfalls in der untersten Metalllage (Metall-0).The 5a - 5e each show in schematic cross-section according to the invention executed memory cells according to the circuits in the 1e and 1f , Also in the in the 5a and 5e illustrated planar memory cells of the selection transistor T is integrated in an inverse-coplanar arrangement. The reference numerals are in the 5a - 5e the same as you in the 4a - 4f were used. The digit line DL is in the embodiments according to the 5a - 5e optionally parallel to the word line WL or parallel to the bit line BL out. According to 5a For example, the source / drain electrode of the selection transistor T may be made of the same material as the upper electrode of the memory element S. 5b For example, the upper electrode of the selection transistor T may be made of the same material as the lower electrode of the memory element S. The bit line BL is in all embodiments according to FIGS 5b - 5e in an upper metallization layer and the word line WL always in a lowermost metal layer (metal-0). In the execution according to 5a the bit line is also in the lowest metal layer (metal-0).

Sämtliche in den 4a4f und 5a5e gezeigten Ausführungen erfindungsgemäßer planarer Halbleiterspeicherzellen eignen sich für die Realisierung eines Zellenfeldes aus einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten auf einem Substrat angeordneten planaren Speicherzellen, die jeweils ein Speicherelement S mit einem zugehörigen in der gleichen Ebene daneben integrierten Auswahltransistoren T aufweisen, wobei die Steuerelektroden der Auswahltransistoren der einzelnen Zeilen durch in Zeilenrichtung laufende Wortleitungen WL und eine gesteuerte Elektrode der Auswahltransistoren T der einzelnen Spalten entweder mit einer in Spaltenrichtung laufenden Bitleitung BL oder mit einer Digitleitung DL oder mit einer Feldplatte FP verbunden sind und eine Elektrode jedes Speicherelements mit der anderen gesteuerten Elektrode des zugehörigen Auswahltransistors T und die andere Elektrode jedes Speicherelements S entweder mit einer Bitleitung BL oder mit einer Digitleitung DL oder mit einer Feldplatte FP verbunden ist. Beim erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeicher weist jede Speicherzelle ein organisches Speicherelement S mit einer zwischen den zwei Elektroden angeordneten organischen aktiven Schicht as und einen aus einem Feldeffekttransistor mit einer organischen Halbleiterschicht os bestehenden Auswahltransistor T auf, wobei die Auswahltransistoren T und die Speicherelemente S auf dem Substrat, das kein Silizium sein muss, als planare Elemente integriert und in einer Ebene lateral nebeneinander angeordnet sind.All in the 4a - 4f and 5a - 5e shown embodiments of planar semiconductor memory cells according to the invention are suitable for the realization of a cell array of a plurality of arranged in rows and columns on a substrate planar memory cells, each having a memory element S with an associated in the same level adjacent selection transistors T, wherein the control electrodes of the selection transistors of the individual rows by word lines WL running in the row direction and a controlled electrode of the selection transistors T of the individual columns, either with an in column direction current bit line BL or a digit line DL or a field plate FP and an electrode of each memory element to the other controlled electrode of the associated selection transistor T and the other electrode of each memory element S either with a bit line BL or with a digit line DL or with a Field plate FP is connected. In the integrated semiconductor memory according to the invention, each memory cell has an organic memory element S with an organic active layer as arranged between the two electrodes and a selection transistor T consisting of a field effect transistor with an organic semiconductor layer os, the selection transistors T and the memory elements S on the substrate does not have to be silicon, integrated as planar elements and arranged laterally side by side in one plane.

Die Realisierung der in den 4a4f und 5a5e gezeigten Ausführungen erfindungsgemäßer Speicherzellen erfordert die Abscheidung und Strukturierung folgender funktionaler Schichten auf dem (nicht gezeigten) Substrat. In der folgenden Aufzählung sind optionale Schichten kursiv geschrieben.

  • 1. Metall-0 (DL bzw. FP bzw. DL; untere Elektrode des Speicherelements)
  • 2. Metall-1 (WL und Gateelektrode des Auswahltransistors T; gegebenenfalls DL bzw. untere Elektrode des Speicherelements);
  • 3. Felddielektrikum FD (Isolation der verschiedenen Metalllagen);
  • 4. Gatedielektrikum GD (Isolation zwischen Gateelektrode und Halbleiterschicht des Auswahltransistors T);
  • 5. Aktive Schicht as des Speicherelements S;
  • 6. Metall-2 (Bitleitung BL bzw. Digitleitung DL, Source- und Drainkontakte des Auswahltransistors T; obere bzw. gegebenenfalls untere Elektrode des Speicherelements S);
  • 7. Organische Halbleiterschicht os des Auswahltransistors T;
  • 8. Metall-3 (BL bzw. DL, obere Elektrode des Speicherelements).
The realization of in the 4a - 4f and 5a - 5e shown embodiments of the invention memory cells requires the deposition and patterning of the following functional layers on the (not shown) substrate. In the following list, optional layers are written in italics.
  • 1. Metal-0 (DL or FP or DL, lower electrode of the memory element)
  • 2. metal-1 (WL and gate electrode of the selection transistor T, optionally DL or lower electrode of the memory element);
  • 3. field dielectric FD (insulation of the different metal layers);
  • 4. gate dielectric GD (insulation between gate electrode and semiconductor layer of the selection transistor T);
  • 5. Active layer as of the memory element S;
  • 6. metal 2 (bit line BL or digit line DL, source and drain contacts of the selection transistor T, upper or possibly lower electrode of the memory element S);
  • 7. Organic semiconductor layer os of the selection transistor T;
  • 8. Metal-3 (BL or DL, upper electrode of the memory element).

Als Substrat sind zum Beispiel Glas, Polymerfolie, Metallfolie (überzogen mit einer Isolierschicht), Papier und andere Materialien geeignet. Insbesondere ist die Verwendung von Silizium als Substrat zwar möglich, aber nicht notwendig. Die Schichten Metall-0, Metall-1, Metall-2 und Metall-3 müssen metallisch leitend sein, also durch Abscheidung anorganischer Metalle (zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Titan, Gold), leitfähiger Oxide (zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid), oder leitfähiger Polymere (zum Beispiel Polyanilin) erzeugt werden. Das Gatedielektrikum und das Felddielektrikum müssen gute Isolatoreigenschaften aufweisen; hierfür sind sowohl anorganische Isolatoren, wie zum Beispiel Siliziumoxid und Aluminiumoxid, aber insbesondere auch isolierende Polymere, wie zum Beispiel Polyvinylphenol, geeignet. Als organische Halbleiterschicht os für den Auswahltransistor T kommen eine Reihe von Materialien in Frage, insbesondere Pentazen, diverse Oligothiophene und Polythiophen. Für die Ausführung der aktiven Schicht as des Speicherelements S werden zur Zeit eine Reihe von Ansät zen sowohl für kapazitive als auch für resistive Speichereffekte diskutiert.When Substrate are for example glass, polymer film, metal foil (coated with an insulating layer), paper and other materials. Especially Although the use of silicon as a substrate is possible, though unnecessary. The layers metal-0, metal-1, metal-2 and Metal 3 need be metallically conductive, so by deposition of inorganic metals (For example, aluminum, copper, titanium, gold), conductive oxides (for example indium tin oxide), or conductive polymers (for example Polyaniline) are generated. The gate dielectric and the field dielectric have to have good insulator properties; these are both inorganic Insulators, such as silica and alumina, but in particular also insulating polymers, such as polyvinylphenol suitable. As organic semiconductor layer os for the selection transistor T come a range of materials in question, especially pentacene, diverse Oligothiophene and polythiophene. For execution of the active layer as the memory element S are currently a number of Ansät zen both for capacitive as well as for resistive memory effects discussed.

Alle in den 4 und 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Speicherzellen verwenden einen planaren Aufbau, das heißt das Speicherelement und der Auswahltransistor sind nebeneinander liegend in einer Ebene auf dem Substrat integriert. Im Vergleich mit einem vertikalen Aufbau, bei dem Speicherelement und Auswahltransistor – zumindest teilweise – übereinander liegen, hat der planare Aufbau den Vorteil, dass er aus technologischer Sicht wesentlich einfacher zu realisieren ist.All in the 4 and 5 illustrated preferred embodiments of inventive memory cells use a planar structure, that is, the memory element and the selection transistor are adjacent to each other in a plane integrated on the substrate. In comparison with a vertical structure in which the memory element and the selection transistor-at least partially-are superposed, the planar structure has the advantage that it is much easier to realize from a technological point of view.

Alle in den 4 und 5 dargestellten Speicherzellen verwenden einen Auswahltransistor, der in invers-koplanarer ("inverted co-planar") Ausführung gefertigt wird. Bei der inverskoplanaren Bauweise ist die organische Halbleiterschicht os oben liegend (oberhalb der Gateelektrode) angeordnet (invers zum gewöhnlichen Silizium-Feldeffekttransistor, bei dem die Gateelektrode oben liegend angeordnet ist), und die Source- und Drainkontakte sind in direktem Kontakt mit dem Gatedielektrikum GD (im Gegensatz zur versetzten ("staggered") Ausführung, bei der sich die Halbleiterschicht zwischen dem Gatedielektrikum und den Source-/Drainkontakten befindet. Die invers-koplanare Ausführung ist die am häufigsten verwendete Bauweise für organische Transistoren; prinzipiell lassen sich aber alle in 1 dargestellten Schaltungen bei erfindungsgemäßen Speicherzellen auch mit organischen Auswahltransistoren in jeder beliebigen anderen Bauweise realisieren.All in the 4 and 5 shown memory cells use a selection transistor, which is manufactured in inverse-co-planar ("inverted co-planar") execution. In the inverse-coplanar design, the organic semiconductor layer os is disposed above (above the gate electrode) (inverse to the ordinary silicon field-effect transistor in which the gate electrode is disposed at the top), and the source and drain contacts are in direct contact with the gate dielectric GD (FIG. In contrast to the staggered design, where the semiconductor layer is between the gate dielectric and the source / drain contacts, the inverse coplanar design is the most commonly used design for organic transistors, but in principle all can be used in 1 illustrated circuits in memory cells according to the invention also realize with organic selection transistors in any other construction.

Ein wichtiges Kriterium bei der Ausführung der Speicherzelle ist die Frage, ob für die Realisierung der Gateelektrode des Auswahltransistors T und der unteren Elektrode des Speicherelements S dasselbe Material eingesetzt wird, oder ob zwei verschiedene Materialien verwendet werden. Prinzipiell ist die Realisierung der Speicherzelle einfacher, wenn für die Gateelektrode des Auswahltransistors und die untere Elektrode des Speicherelements dasselbe Material (Metall-1 in 4b und 5c) zum Einsatz kommt, da in diesem Fall für die Realisierung beider Strukturen nur ein Prozessschritt notwendig wird. In bestimmten Fällen kann es allerdings notwendig sein, die Gateelektrode des Auswahltransistors T und die untere Elektrode des Speicherelements S mit zwei verschiedenen Materialien auszuführen. Zum Beispiel werden in der Literatur resistive Speicher diskutiert, die die Verwendung ganz bestimmter Materialien für die untere Elektrode des Speicherelements erfordern, wie zum Beispiel Kupfer oder Indium-Zinn-Oxid. Je nach Ausführung des Auswahltransistors (insbesondere je nach Wahl des Materials für das Gatedielektrikum) können solche Materialien ungeeignet für die Realisierung der Gateelektrode des Auswahltransistors sein und daher die Verwendung zweier verschiedener Materialien (Metall-0, optimiert für die Realisierung der unteren Elektrode des Speicherelements; Metall-1, optimiert für die Realisierung der Gateelektrode des Auswahltransistors; siehe 4a, 4c, 4e, 5a, 5d und 5e) erforderlich machen. Ähnliche Überlegungen betreffen die Wahl der Materialien für die Realisierung der Source- und Drainkontakte des Auswahltransistors und der oberen Elektrode des Speicherelements. Prinzipiell ist die Realisierung der Speicherzelle einfacher, wenn dasselbe Material (Metall-2 in 4a, 4b, 4c, 5a, 5d, 5d) zum Einsatz kommt, aber in bestimmten Fällen kann es notwendig sein, zwei verschiedene Materialien einzusetzen. Auch in diesem Fall müssen die in den 4 bzw. 5 gezeigten Ausführungen geringfügig angepasst werden.An important criterion in the execution of the memory cell is the question of whether the same material is used for the realization of the gate electrode of the selection transistor T and the lower electrode of the memory element S, or whether two different materials are used. In principle, the realization of the memory cell is simpler if the same material (metal-1 in FIG. 2) is used for the gate electrode of the selection transistor and the lower electrode of the memory element 4b and 5c ) is used, since in this case only one process step becomes necessary for the realization of both structures. In certain cases, however, it may be necessary to carry out the gate electrode of the selection transistor T and the lower electrode of the memory element S with two different materials. For example, in the literature, resistive Memory is discussed which requires the use of very specific materials for the lower electrode of the memory element, such as copper or indium tin oxide. Depending on the design of the selection transistor (in particular, depending on the choice of material for the gate dielectric) such materials may be unsuitable for the realization of the gate electrode of the selection transistor and therefore the use of two different materials (metal-O, optimized for the realization of the lower electrode of the memory element; Metal-1, optimized for the realization of the gate electrode of the selection transistor, see 4a . 4c . 4e . 5a . 5d and 5e ). Similar considerations apply to the choice of materials for the realization of the source and drain contacts of the select transistor and the upper electrode of the memory element. In principle, the realization of the memory cell is easier if the same material (metal-2 in 4a . 4b . 4c . 5a . 5d . 5d ), but in some cases it may be necessary to use two different materials. Also in this case, those in the 4 respectively. 5 slightly modified.

6 zeigt in Form einer schematischen Layoutdarstellung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Zellenfeldes aus planaren Speicherzellen mit Schaltungsanordnungen gemäß den 1b und 2a und einer Querschnittsstruktur gemäß 4b. Das dargestellte Zellenfeld besteht aus neun Zellen organisiert in drei Spalten (Bitleitungen BL1, BL2, BL3) und drei Zeilen (Wortleitungen WL1, WL2, WL3) und drei Digitleitungen (DL1, DL2, DL3). Die Auswahltransistoren einer ersten Zeile des Zellenfeldes sind jeweils mit T11, T12, T13 und die zugeordneten lateral daneben in derselben Ebene integrierten Speicherelemente der ersten Zeile des Zellenfelds jeweils mit S11, S12 und S13 bezeichnet. 6 shows in the form of a schematic layout representation of a section of a cell array according to the invention of planar memory cells with circuit arrangements according to the 1b and 2a and a cross-sectional structure according to 4b , The illustrated cell array consists of nine cells organized in three columns (bit lines BL1, BL2, BL3) and three rows (word lines WL1, WL2, WL3) and three digit lines (DL1, DL2, DL3). The selection transistors of a first row of the cell array are respectively denoted by T11, T12, T13 and the associated laterally in the same level integrated memory elements of the first row of the cell array are each denoted by S11, S12 and S13.

Ein wichtiges Kriterium bei der Ausführung von Speicherzellen ist das Verhältnis W/L der Kanalbreite W zur Kanallänge L des Auswahltransistors, das so genannte W/L-Verhältnis. Dieses W/L-Verhältnis des Auswahltransistors entscheidet maßgeblich über dessen elektrischen Widerstand, das heißt über die Stromstärke, die bei einer bestimmten Kombination von Gate-Source-Spannung und Drain-Source-Spannung durch den Transistor fließt (die Stromstärke ist proportional zum W/L-Verhältnis). In dem in 6 dargestellten Zellenfeld ist das W/L-Verhältnis der Auswahltransistoren etwa gleich 1. Das heißt, W = L. Prinzipiell erlaubt der dargestellte Entwurf die Realisierung jedes beliebigen W/L-Verhältnisses. So zeigt die Layoutdarstellung der 7 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Zellenfeldes aus planaren Speicherzellen in den Schaltungsanordnungen gemäß den 1b und 2a und mit der Querschnittsstruktur der 4b, bei der das W/L-Verhältnis des Auswahltransistors etwa 10 ist. Das dargestellte Zellenfeld besteht, wie schon in 6 aus neun Speicherzellen, die in drei Zeilen und drei Spalten organisiert sind. Die Kanalbreite W ergibt sich annähernd aus der Länge des inneren Umrisses des Drainkontakts D, das heißt annähernd 2a + b, und die Kanallänge ergibt sich annähernd aus dem Abstand zwischen Drainkontakt D und Sourcekontakt S.An important criterion in the execution of memory cells is the ratio W / L of the channel width W to the channel length L of the selection transistor, the so-called W / L ratio. This W / L ratio of the selection transistor decisively determines its electrical resistance, that is, the current flowing through the transistor at a certain combination of gate-source voltage and drain-source voltage (the current is proportional to the W / L ratio). L-ratio). In the in 6 As shown, the W / L ratio of the selection transistors is approximately equal to 1. That is, W = L. In principle, the illustrated design allows the realization of any desired W / L ratio. This is how the layout view of the 7 a section of a cell array according to the invention of planar memory cells in the circuit arrangements according to the 1b and 2a and with the cross-sectional structure of 4b in which the W / L ratio of the selection transistor is about 10. The displayed cell field consists, as already in 6 nine memory cells organized in three rows and three columns. The channel width W is approximately equal to the length of the inner contour of the drain contact D, that is, approximately 2a + b, and the channel length is approximately equal to the distance between the drain contact D and the source contact S.

Die 8 und 9 zeigen schematische Layoutdarstellungen zweier Zellenfelder aus erfindungsgemäßen planaren Speicherzellen gemäß den Schaltungsanordnungen der 1f und 2b und der Querschnittsstruktur gemäß 5c, wobei die Auswahltransistoren in 8 ein W/L-Verhältnis von etwa 1 und in 9 ein W/L-Verhältnis von etwa 10 haben. Auch die 8 und 9 stellen ein Zellenfeld aus neun Speicherzellen, organisiert in drei Spalten und drei Zeilen dar. Die Auswahltransistoren einer ersten Zeile (WL1) sind jeweils mit T11, T12, T13 und die Speicherelemente dieser Zeile jeweils mit S11, S12 und S13 bezeichnet.The 8th and 9 show schematic layout representations of two cell arrays of planar memory cells according to the invention according to the circuit arrangements of 1f and 2 B and the cross-sectional structure according to 5c , wherein the selection transistors in 8th a W / L ratio of about 1 and in 9 have a W / L ratio of about 10. Also the 8th and 9 represent a cell array of nine memory cells organized in three columns and three rows. The selection transistors of a first row (WL1) are respectively denoted by T11, T12, T13 and the memory elements of that row are respectively denoted by S11, S12 and S13.

Schließlich zeigt die Layoutansicht der 10 schematisch ein Zellenfeld mit erfindungsgemäßen planaren Speicherzellen, die die Schaltungen gemäß den 1c und 3 realisieren und die Querschnittsstruktur gemäß 4f haben. Das W/L-Verhältnis der Auswahltransistoren beträgt 1.Finally, the layout view shows the 10 schematically a cell array with inventive planar memory cells, the circuits according to the 1c and 3 realize and the cross-sectional structure according to 4f to have. The W / L ratio of the selection transistors is 1.

Prinzipiell kann jede Schaltung gemäß den 1a1f und jede in den Querschnittsdarstellungen der 4a4f und 5a5e dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen Speicherzellen mit jedem beliebigen W/L-Verhältnis der Auswahltransistoren realisiert werden, so dass die in den 610 gezeigten Layouts lediglich Beispiele sind.In principle, each circuit according to the 1a - 1f and each in the cross-sectional illustrations of 4a - 4f and 5a - 5e illustrated embodiments of the memory cells according to the invention with any W / L ratio of the selection transistors are realized, so that in the 6 - 10 shown layouts are only examples.

Nachstehend wird beispielhaft ein Prozess zur Realisierung des im Layout der 6 dargestellten Zellenfeldes erläutert. Gemäß dem in 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterspeichers wird für jede der sechs zu strukturierenden funktionellen Schichten, das heißt Metall-1, aktive Schicht as des Speicherelements S, Felddielektrikum FD, Gatedielektrikum GD, Metall-2 und organische Halbleiterschicht os des Auswahltransistors T eine Chrommaske angefertigt, die die Strukturierung der abgeschiedenen Schichten mittels fotolithografischer Prozesse erlaubt.The following is an example of a process for the realization of the in the layout of 6 illustrated cell array explained. According to the in 6 illustrated preferred embodiment of an integrated semiconductor memory according to the invention is made for each of the six functional layers to be structured, that is metal-1, active layer as the memory element S, field dielectric FD, gate dielectric GD, metal-2 and organic semiconductor layer os of the selection transistor T a chrome mask, which allows the structuring of the deposited layers by means of photolithographic processes.

Auf ein Substrat, beispielsweise aus Glas wird mittels thermischen Verdampfens eine etwa 30 nm dicke Schicht Aluminium aufgebracht, die mittels Fotolithografie und nasschemischem Ätzen in wässriger Kaliumhydroxidlösung strukturiert wird, um die erste Metalllage (Metall-1; Gateelektrode des Auswahltransistors T; untere Elektrode des Speicherelements S; Wortleitung WL) zu definieren.On a substrate, for example of glass, an approximately 30 nm thick layer of aluminum is applied by thermal evaporation, which is patterned by means of photolithography and wet chemical etching in aqueous potassium hydroxide solution to the first metal layer (metal-1; selection transistor T; lower electrode of the memory element S; Word line WL).

Im zweiten Schritt wird die aktive Schicht as des Speicherelements (S) zum Beispiel ein Polymer, das durch einen gezielt veränderbaren elektrischen Widerstand gekennzeichnet ist, abgeschieden und strukturiert. Um das Felddielektrikum FD zu erzeugen, wird aus einem geeigneten organischen Lösungsmittel (zum Beispiel Propylen-Glykol-Monomethyl-Ether-Acetat, PGMEA) eine etwa 300 nm dicke Schicht Polyvinylphenol aufgeschleudert, thermisch (bei etwa 200°C) vernetzt und mittels Fotolithografie und Ätzen in einem Sauerstoffplasma strukturiert.in the the second step becomes the active layer as of the memory element (S) For example, a polymer that can be modified by a specifically electrical resistance is characterized, deposited and structured. To generate the field dielectric FD, one of a suitable organic solvents (For example, propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA) a layer about 300 nm thick Spun on polyvinylphenol, thermally (at about 200 ° C) crosslinked and by photolithography and etching structured in an oxygen plasma.

Nachfolgend wird das Gatedielektrikum GD definiert, zum Beispiel durch Aufschleudern und fotolithografisches Strukturieren einer etwa 100 nm dicken Schicht Polyvinylphenol oder durch Aufbringen einer etwa 3 nm dicken elektrisch isolierenden molekularen selbst organisierenden Monolage ("self assembling mono layer"; SAM).following the gate dielectric GD is defined, for example by spin coating and photolithographically patterning an approximately 100 nm thick layer Polyvinylphenol or by applying an approximately 3 nm thick electrically isolating molecular self-assembling monolayer (self assembling mono layer "; SAM).

Im nächsten Schritt wird eine etwa 30 nm dicke Goldschicht aufgedampft und mittels Fotolithografie und nasschemischem Ätzen die zweite Metalllage (Metall-2; Source- und Drainkontakte des Auswahltransistors T; Bitleitung BL) definiert.in the next Step is deposited by about 30 nm thick gold layer and using Photolithography and wet chemical etching the second metal layer (Metal 2, source and drain contacts of the selection transistor T; BL).

Als organische Halbleiterschicht os des Auswahltransistors wird abschließend eine etwa 30 nm dicke Schicht Pentazen aufgedampft und mittels Fotolithografie (unter Zuhilfenahme eines wasserlöslichen Fotolacks) und Plasmaätzen strukturiert.When Organic semiconductor layer os of the selection transistor is finally a about 30 nm thick layer of pentacene evaporated and by photolithography (with the aid of a water-soluble photoresist) and structured plasma etching.

Zusammengefasst gibt die Erfindung einen Halbleiterspeicher an, bei dem ein organischer Auswahltransistor, das heißt ein Feldeffekttransistor mit einer organischen Halbleiterschicht zusammen mit einem organischen Speicherelement, das heißt eine zwischen zwei Elektroden angeordnete organische aktive Schicht mit wahlweise kapazitivem, resistivem oder auf einem anderen physikalischen Konzept beruhenden elektrischen Speicherverhalten zusammen zu einer planaren Speicherzelle auf einem beliebigen Substrat, welches vorzugsweise nicht aus Silizium besteht, integriert werden. Dabei ist insbesondere Wert darauf gelegt, dass Auswahltransistor und Speicherelement so angeordnet sind, dass die Gateelektrode des Transistors als Wortleitung und der Drain- bzw. Sourcekontakt des Transistors bzw. die Elektroden des Speicherelements entweder als Bitleitung, Digitleitung oder Feldplatte ausgeführt sind.Summarized the invention gives a semiconductor memory in which an organic Selection transistor, that is a field effect transistor having an organic semiconductor layer together with an organic storage element, that is one between two electrodes arranged organic active layer with optional capacitive, resistive or on a different physical concept based electrical storage behavior together to a planar Memory cell on any substrate, which preferably not made of silicon, to be integrated. This is especially valuable placed so that selection transistor and memory element arranged so are that the gate electrode of the transistor as the word line and the drain or source contact of the transistor or the electrodes the memory element either as a bit line, digit line or Field plate executed are.

asas
aktive Schicht des Speicherelementsactive Layer of the memory element
osos
organische Schicht des Auswahltransistorsorganic Layer of the selection transistor
BL, BL0–BLmBL, BL0-BLm
Bitleitungenbit
DL, DL0–DLmDL, DL0-DLm
Digitleitungendigit lines
WL, WL0–WLmWL WL0-WLm
Wortleitungenword lines
S, S11, S12, S13, S01, S02, S03–S0mS, S11, S12, S13, S01, S02, S03-S0m
Speicherelementestorage elements
T, T11, T12, T13, T01–T0mT T11, T12, T13, T01-T0m
Auswahltransistorenselect transistors
GDDG
Gatedielektrikumgate dielectric
FPFP
Feldplattefield plate
S, DS, D
Source, Drainsource, drain
a, ba, b
Seitenlängen des DrainkontaktsSide lengths of the drain contact
WW
Kanalbreitechannel width
LL
Kanallängechannel length
x, yx, y
Zeilen-, Spaltenrichtungrow, column direction

Claims (16)

Integrierter Halbleiterspeicher mit einem Zellenfeld aus einer Vielzahl von in Zeilen (0–n) und Spalten (0–m) auf einem Substrat angeordneten Speicherzellen, die jeweils ein Speicherelement (S11, S12, S13) mit zwei Elektroden und einen zugehörigen Auswahltransistor (T11, T12, T13) aufweisen, wobei die Steuerelektroden der Auswahltransistoren der einzelnen Zeilen durch in Zeilenrichtung (x) laufende Wortleitungen (WL0, WL, WL2) und eine gesteuerte Elektrode der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) der einzelnen Spalten entweder mit einer in Spaltenrichtung (y) laufenden Bitleitung (BL1, BL2, BL3) oder mit einer Digitleitung (DL1, DL2, DL3) oder mit einer Feldplatte (FP) verbunden ist und eine Elektrode jedes Speicherelements (S11, S12, S13) mit der anderen gesteuerten Elektrode des zugehörigen Auswahltransistors (T11, T12, T13) und die andere Elektrode jedes Speicherelements (S11, S12, S13) entweder mit einer Bitleitung (BL1, BL2, BL3) einer Digitleitung (DL1, DL2, DL3) oder einer Feldplatte (FP) verbunden ist, wobei jede Speicherzelle (S11, S12, S13) als Speicherelement ein organisches Speicherelement (S) mit einer zwischen den zwei Elektroden angeordneten organischen aktiven Schicht (as) und als Auswahltransistor (T11, T12, T13) einen Feldeffekttransistor (T) mit einer organischen Halbleiterschicht (os) aufweist, der in invers-koplanarer Anordnung integriert ist, wobei die organische Halbleiterschicht (os) oberhalb der Gateelektrode angeordnet ist und der Source- und Drainkontakt in direktem Kontakt mit dem Gatedielektrikum stehen, dadurch gekennzeichnet, dass in Dickenrichtung des integrierten Halbleiterspeichers gesehen die beiden Elektroden des organischen Speicherelements (S) eine direkt auf dem Substrat liegende untere Elektrode und eine obere Elektrode bilden, wobei sich die untere Elektrode und die obere Elektrode zumindest teilweise in lateraler Richtung überlappen und die organische aktive Schicht (as) in der Dickenrichtung zwischen den beiden Elektroden liegt, und die Auswahltransistoren (T11, T12, T13) und die Speicherelemente (S11, S12, S13) auf dem Substrat beide einen planaren Aufbau haben und in einer Ebene lateral nebeneinander integriert sind.Integrated semiconductor memory comprising a cell array comprising a multiplicity of memory cells arranged in rows (0-n) and columns (0-m) on a substrate, each having a storage element (S11, S12, S13) with two electrodes and an associated selection transistor (T11, T12, T13), wherein the control electrodes of the selection transistors of the individual rows by word lines (WL0, WL, WL2) running in the row direction (x) and a controlled electrode of the selection transistors (T11, T12, T13) of the individual columns either with a column direction (Y) is connected to the current bit line (BL1, BL2, BL3) or to a digit line (DL1, DL2, DL3) or to a field plate (FP) and one electrode of each memory element (S11, S12, S13) to the other controlled electrode of the associated selection transistor (T11, T12, T13) and the other electrode of each memory element (S11, S12, S13) either with a bit line (BL1, BL2, BL3) of a digit line (DL1, DL2, DL3) or a Field memory (FP) is connected, wherein each memory cell (S11, S12, S13) as a memory element, an organic memory element (S) with an arranged between the two electrodes organic active layer (as) and as a selection transistor (T11, T12, T13) a field effect transistor (T) having an organic semiconductor layer (os) integrated in an inverse-coplanar arrangement, the organic semiconductor layer (os) being arranged above the gate electrode and the source and drain contacts being in direct contact with the gate dielectric, characterized that seen in the thickness direction of the integrated semiconductor memory, the two electrodes of the organic memory element (S) one directly on the sub strat lying lower electrode and an upper electrode, wherein the lower electrode and the upper electrode overlap at least partially in the lateral direction and the organic active layer (as) in the thickness direction between the two electrodes, and the selection transistors (T11, T12, T13) and the storage elements (S11, S12, S13) on the substrate both have a planar structure and are integrated laterally next to one another in a plane. Integrierter Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat kein Siliziumsubstrat ist.Integrated semiconductor memory according to Claim 1, characterized in that the substrate is not a silicon substrate is. Integrierter Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Glas besteht.Integrated semiconductor memory according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate consists of glass. Integrierter Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Polymerfolie aufweist.Integrated semiconductor memory according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate comprises a polymer film. Integrierter Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine mit einer Isolierschicht überzogene Metallfolie ist.Integrated semiconductor memory according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate is coated with an insulating layer Metal foil is. Integrierter Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Papier besteht.Integrated semiconductor memory according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate consists of paper. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Gateelektrode der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) und die untere Elektrode der Speicherelemente (S11, S12, S13) dasselbe Material aufweisen.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gate electrode of the selection transistors (T11, T12, T13) and the lower electrode of the memory elements (S11, S12, S13) have the same material. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektrode der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) und die untere Elektrode der Speicherelemente (S11, S12, S13) jeweils verschiedene Materialien aufweisen.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gate electrode of the selection transistors (T11, T12, T13) and the lower electrode of the memory elements (S11, S12, S13) each have different materials. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Source- und Drainkontakt der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) und die obere Elektrode der Speicherelemente (S11, S12, S13) dasselbe Material aufweisen.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 8, characterized in that the source and drain contact of Selection transistors (T11, T12, T13) and the upper electrode of the Memory elements (S11, S12, S13) have the same material. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Source- und Drainkontakt der Auswahltransistoren (T11, T12, T13) und die obere Elektrode der Speicherelemente (S11, S12, S13) jeweils verschiedene Materialien aufweisen.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 8, characterized in that the source and drain contact of Selection transistors (T11, T12, T13) and the upper electrode of the memory elements (S11, S12, S13) each have different materials. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drainkontakt des Auswahltransistors (T) an der Bitleitung (BL) und das Speicherelement (S) zwischen dem Sourcekontakt des Auswahltransistors (T) und der Feldplatte (FP) liegt.Integrated semiconductor memory according to one of the preceding Claims, characterized in that the drain contact of the selection transistor (T) on the bit line (BL) and the memory element (S) between the source contact of the selection transistor (T) and the field plate (FP) is located. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drainkontakt des Auswahltransistors (T) an der Bitleitung (BL) und das Speicherelement (S) zwischen dem Sourcekontakt des Auswahltransistors (T) und der parallel zur Wortleitung verlaufenden Digitleitung (DL) liegt.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 10, characterized in that the drain contact of the selection transistor (T) on the bit line (BL) and the memory element (S) between the source contact of the selection transistor (T) and the parallel to Word line extending digit line (DL) is located. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das er Drainkontakt des Auswahltransistors (T) an der Bitleitung (BL) und das Speicherelement (S) zwischen dem Sourcekontakt des Auswahltransistora (T) und der parallel zur Bitleitung (BL) verlaufenden Digitleitung (DL) liegt.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 10, characterized in that it drain contact of the selection transistor (T) on the bit line (BL) and the memory element (S) between the source contact of the Auswahltransistora (T) and the parallel to Bit line (BL) extending digit line (DL) is located. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sourcekontakt des Auswahltransistors (T) an der Feldplatte (FP) und das Speicherelement (S) zwischen dem Drainkontakt des Auswahltransistors (T) und der Bitleitung (BL) liegt.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 10, characterized in that the source contact of the selection transistor (T) on the field plate (FP) and the memory element (S) between the drain contact of the selection transistor (T) and the bit line (BL) lies. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sourcekontakt des Auswahltransistors (T) an der Digitleitung (DL) und das Speicherelement (S) zwischen dem Drainkontakt des Auswahltransistors (T) und der Bitleitung (BL) liegt, wobei die Digitleitung (DL) parallel zur Wortleitung (WL) verläuft.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 10, characterized in that the source contact of the selection transistor (T) on the digit line (DL) and the memory element (S) between the drain contact of the selection transistor (T) and the bit line (BL) where the digit line (DL) is parallel to the word line (WL) runs. Integrierter Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sourcekontakt des Auswahltransistors (T) an der Digitleitung (DL) und das Speicherelement (S) zwischen dem Drainkontakt des Auswahltransistors (T) und der Bitleitung (BL) liegt, wobei die Digitleitung (DL) parallel zur Bitleitung (BL) verläuft.Integrated semiconductor memory according to one of claims 1 to 10, characterized in that the source contact of the selection transistor (T) on the digit line (DL) and the memory element (S) between the drain contact of the selection transistor (T) and the bit line (BL) where the digit line (DL) is parallel to the bit line (BL) runs.
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