DE102004026111A1 - Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle (1) vorgestellt, bei welchem als Speicherelement (10) ein Festkörperelektrolytmaterialbereich (11) eines Festkörperelektrolytmaterials (11) ausgebildet wird und bei welchem der Festkörperelektrolytmaterialbereich (11) durch Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) aktiviert wird, wobei das Einbringen der aktivierenden Spezies (12) durch Bestrahlen mit und/oder Implantieren von Ionen teilweise oder vollständig initiiert und/oder unterhalten wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle und insbesondere ein Verfahren zur Diffusionsdotierung von Ionenleitern für die Anwendung in Halbleiterspeicherzellen.
  • Bei der Herstellung von Festkörperelektrolytspeicherzellen wird als Speicherelement jeweils ein Festkörperelektrolytmaterialbereich aus einem oder mit einem Festkörperelektrolytmaterial ausgebildet. Ferner wird zur Bereitstellung der vollen Funktionsfähigkeit des Speicherelements und insbesondere des Festkörperelektrolytmaterialbereichs mit oder aus dem Festkörperelektrolytmaterial das Festkörperelektrolytmaterial oder der Festkörperelektrolytmaterialbereich durch Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies, in der Regel unter Verwendung von Ionen, aktiviert.
  • Problematisch bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Festkörperelektrolytspeicherzellen ist, dass bei bestimmten und sehr viel versprechenden Materialkombinationen das Einbringen der oder Dotieren mit der aktivierenden Spezies primär unter der Verwendung von elektromagnetischer Strahlung erfolgt, die eingesetzt wird, um die Vorgänge des Einbringens oder Dotierens der jeweils vorgesehenen aktivierenden Spezies zu initiieren und/oder zu unterhalten. Aufgrund der verwendeten elektromagnetischen Strahlung ist es häufig schwierig, Randbedingungen in Bezug auf die Reproduzierbarkeit des Herstellungsverfahrens einzuhalten. Das Einhalten derartiger Reproduktionsanforderungen stellt eine große technische Herausforderung dar, die einen entsprechenden erhöhten apparati ven Aufwand zur Folge hat und damit auch zusätzliche Kosten erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle anzugeben, bei welchem auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige und reproduzierbare Art und Weise die für die Funktion und die Struktur von Festkörperelektrolytspeicherzellen notwendigen Randbedingungen eingehalten werden können.
  • Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle wird als Speicherelement der Festkörperelektrolytspeicherzelle ein Festkörperelektrolytmaterialbereich aus einem oder mit einem Festkörperelektrolytmaterial ausgebildet und vorgesehen. Des weiteren wird der Festkörperelektrolytmaterialbereich durch Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies aktiviert, um die funktionelle Integrität des zu erzeugenden Speicherelements einzustellen und zu gewährleisten. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Einbringen der oder Dotieren mit der aktivierenden Spezies durch Implantieren von und/oder Bestrahlen mit Ionen und insbesondere durch Bestrahlen mit einem Ionenstrahl teilweise oder vollständig initiiert und/oder unterhalten wird.
  • Es ist somit ein Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle, ein Implantieren von und/oder Bestrahlen mit Ionen und insbesondere mittels einen Ionenstrahls durchzuführen, um das Einbringen der oder Dotieren mit der aktivierenden Spezies beim Festkörperelektrolytmaterialbereich in Gang zu setzen und/oder auch teilweise oder vollständig durchzuführen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies im Festkörperelektrolytmaterialbereich zusätzlich zumindest zum Teil oder auch vollständig durch Zuführen von Wärmemenge thermisch unterstützt wird. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass neben dem Bestrahlen mit den Ionen oder mit dem Ionenstrahl die bestrahlte Probe einem Heizprozess ausgesetzt wird, so dass die Substrattemperatur und insbesondere die Temperatur des Festkörperelektrolytmaterialbereichs angehoben wird, um eine entsprechende Ionenbeweglichkeit zu stimulieren oder zu unterhalten.
  • Bei einer anderen zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies zumindest zum Teil oder auch vollständig zusätzlich durch Zuführen von elektromagnetischer Strahlung unterstützt wird, wobei diese insbesondere als Strahlung im sichtbaren und/oder im UV-Bereich gewählt wird.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zunächst eine Schicht des Festkörperelektrolytmaterialbereichs aus oder mit dem Festkörperelektrolytmaterial ausgebildet wird, das dann eine Schicht mit einem die akti vierende Spezies unterhaltenden Material ausgebildet wird, und zwar insbesondere direkt auf einem Oberflächenbereich des zugrunde liegenden Festkörperelektrolytmaterials oder Festkörperelektrolytmaterialbereichs, das heißt also insbesondere in direktem mechanischem Kontakt mit diesem, und dass dann die so erhaltene Struktur mit entsprechenden Ionen bestrahlt wird.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass als Ionensorte für den Ionenstrahl eine Ionensorte gewählt wird, welche einem materiellen Bestandteil des Festkörperelektrolytmaterials und/oder der Schicht für die aktivierende Spezies entspricht. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass die aktivierende Spezies ausschließlich durch den Ionenstrahl vermittelt in den zugrunde liegenden Festkörperelektrolytmaterialbereich eingebracht wird, das heißt also insbesondere ohne zusätzliches Aufbringen einer festkörperartigen Materialschicht aus oder mit den aktivierenden Speziesbestandteilen in materiellen Kontakt mit dem zugrunde liegenden Festkörperelektrolytmaterialbereich.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das Einbringen von oder Dotieren mit der aktivierenden Spezies mit einer vergleichsweise niedrigen Energie erfolgt, insbesondere also mit einer vergleichsweise niedrigen Ionenenergie für die Ionen des Ionenstrahls.
  • Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Energie der Ionen im Bereich von etwa 100 keV bis etwa 150 keV eingestellt wird, oder auch darunter.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelekt rolytspeicherzelle ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Einbringen oder das Dotieren mit der aktivierenden Spezies teilweise oder vollständig durch einen Diffusionsvorgang erfolgt. Dieser Diffusionsvorgang kann entweder auf der Grundlage der durch Einstrahlen der Ionen eingefangenen Bestandteile erfolgen und zusätzlich oder alternativ durch ein vorher auf dem Festkörperelektrolytmaterialbereich als Reservoir aufgebrachtes Material, welches die aktivierende Spezies, z. B. in Form von Ionen, enthält.
  • Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch anhand der nachstehenden Bemerkungen weiter erläutert:
    Die Erfindung betrifft insbesondere unter anderem ein Verfahren zur Diffusionsdotierung von Ionenleitern insbesondere für die Anwendung in Halbleiterspeicherzellen.
    •
  • Das neuartige Konzept des conductive bridging RAM (CBRAM) stellt eine vielversprechende Anwendung als zukünftiger nichtflüchtiger Speicher dar, bei dem mittels elektrochemischer Reaktion während der Programmierung eine metallische Verbindung zwischen zwei Metallelektroden hergestellt bzw. aufgelöst wird [Symanczyk 2003]. Der Speicherinhalt wird damit durch zwei unterschiedliche Widerstandswerte dargestellt, zwischen denen durch geeignete Pulse hin- und hergeschaltet werden kann. Diese Zellen werden als conductive bridging Random Access Memory oder RAM (CBRAM) bezeichnet.
  • Zur Realisierung von derartigen CBRAM-Zellen ist eine gezielte Dotierung des Ionenleitermaterials (beispielsweise realisiert durch verschiedene Chalkogenidgläser wie GexSey, GexSy, ... aber auch andere Festkörperionenleiter wie z. B. WOx oder CuSx) mit den beweglichen Metallionen (beispielsweise Ag, Cu, Sn, ...) nötig.
  • Eine andere Anwendung ist ein vom Prinzip ähnlicher Speichertyp, der ebenfalls auf dem resistiven Schalten einer Speicherzelle beruht, und der in der Literatur unter Wasserstoffdotiertem amorphen-Si (a-Si:H) Speicher bekannt ist [Jafar93], [Rose89]. Für die Herstellung einer solchen Speicherzelle ist ebenfalls eine gezielte Dotierung des Siliziums nötig, dabei wird i.a. das Top-Elektroden Material, welches ein Metall wie V, W, Ni, Co, Cr, oder Ag ist, in das Si eingetrieben [Jafar93].
  • Hier wird ein universeller Herstellungsprozess für diesen kritischen Vorgang beschrieben. Siehe auch: [Jafar93], [Rose89].
  • Bisher wird der erforderliche Diffusionsschritt als Photodiffusionsprozess unter Beleuchtung mit höherenergetischem Licht als der Bandlücke des Ionenleitermaterials ausgeführt oder als elektrischer Formierpuls, siehe z. B. [Jafar93a].
  • Dies hat den Nachteil, dass dafür bei einigen vielversprechenden Materialkombinationen für PMC Speicher (z. B. WOx) eine Beleuchtung mit sehr kurzwelliger DUV Strahlung notwendig ist, um die für den Start nötigen Ladungsträger im Chalcogenidmaterial zu generieren. Diese Ladungsträger erzeugen die mobilen Ionen und initiieren damit den Diffusionsprozess. Eine genauere Übersicht über den Ablauf sowie die Mechanismen dieser Photodiffusion findet sich z. B. in [Ingwersen91].
  • Der Nachteil bei der Dotierung mittels Formierpuls ist die schlechte Reproduzierbarkeit des Vorgangs und die schlechte Herstellungskompatibilität mit einem CMOS Prozess.
  • Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird ein Ionenstrahl zur Diffusionsaktivierung verwendet. Dazu wird zunächst der Schichtstapel aus Ionenleiter und Ionenspendermetall standardmäßig abgeschieden. Anschließend wird ein Ionenstrahl geeigneter Energie in den Schichtstapel implantiert, der durch die Wechselwirkung mit sowohl Elektronen als auch Kernen der Schichtatome die Diffusion aktiviert. Die Interaktion mit den Elektronen bricht chemische Bindungen auf bzw. ionisiert die Atome, was eine Aktivierung des Ionenspenders zur Folge hat. Kernstöße erzeugen Fehlstellen und Versetzungskaskaden, was die Eindiffusion des Ionenspendermaterials erleichtert.
  • Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es unabhängig von den verwendeten Ionenspender und Ionenleitermaterialien eingesetzt werden kann. Weiterhin bietet es mehr Flexibilität durch die unabhängige Einstellung der Ionensorte, der eingebrachten Energie, der Ionisationsrate sowie der erzeugten Fehlstellendichte. Zusätzlich hebt es die Schichtdickenlimitierung für das Ionenspendermetall auf: Bei der Photodiffusion muss diese Metallschicht sehr dünn sein, um das benötigte Licht nur schwach zu absorbieren. Bei der ionenstrahlaktivierten Diffusion kann durch entsprechende Wahl der Implantationsenergie die Schichtdicke in weitem Rahmen frei gewählt werden; auch sind Integrationskonzepte mit umgekehrter Schichtabfolge (d. h. zuerst Ionenspendermetall, dann Ionenleiter) möglich.
  • Ein weiterer extrem großer Vorteil dieses Verfahrens im Gegensatz zum "pulsed electro-forming" bei a-Si:H memory ist auf jeden Fall die wesentlich bessere Reproduzierbarkeit der Prozesse. Zudem kann es während der FEOL Prozessierung geschehen und müsste nicht erst nach Ende des eigentlichen Produktionsprozesses an einem fertigen Chip, also z. B. beim Testen, durchgeführt werden (z. B. durch Anlegen hoher Spannungen typischerweise 10-15V) an ein solches device [Jafar93a].
  • Ein großer Anteil des Energieübertrags bei der Ionenstrahlaktivierten Diffusion erfolgt durch elektrostatische Wechselwirkung an die Elektronen im Targetmaterial, wobei Bindungen aufgebrochen werden bzw. das Material ionisiert wird. Die so eingebrachte Energie kann durch Einstellen der Ionenenergie angepasst werden. Am Beispielsystem Ag/GeSe führt dies dazu, dass die für eine effiziente Silberdiffusion nötigen Ag+-Ionen mit hoher Rate erzeugt werden. Gleichzeitig wird der Materialverbund im Chalkogenidionenleiter aufgelockert und Fehlstellenkaskaden erzeugt, die zusätzlich die Diffusionsrate erhöhen. Dabei können bis zu 103 – 104 Fehlstellen im Targetmaterial pro implantiertem Ion erzeugt werden. Durch direkte Stöße wird zusätzlich ein direkter Materialtransport aus der obenliegenden Ionenspenderschicht initiiert, der den Diffusionsprozess unterstützt.
  • Anschließendes Tempern verstärkt die Diffusionsreaktion und kann dazu dienen, die im Ionenleiter erzeugten Fehlstellen wieder auszuheilen.
  • Bei der Wahl des Ionenstrahls bieten sich zum einen diejenigen Elemente an, die bereits in der Speicherzelle vorhanden sind, d, h. z. B. Ag, Ge, Se für eine Ag:GeSe Zelle. Damit werden chemische Inkompatibilitäten sicher ausgeschlossen. Insbesondere bei Verwendung des Ionenspendermaterials (hier: Ag) tragen die implantierten Ionen direkt zur Diffusions-Dotierung bei.
  • Im Rahmen einer einfacheren technischen Realisierung ist aber auch der Einsatz von Inertgasionen (z. B. Ar+) möglich.
  • Ein bevorzugter Prozessablauf kann folgendermaßen aussehen:
    • – Prozessierung des Halbleiter-Frontends, Transistoren, erste Metallisierunglagen, etc.
    • – Für einen ,active-in-via'-Aufbau: Herstellung des Vialochs über einer Kontaktelektrode.
    • – Abscheidung des Festkörperelektrolytmaterials, z. B. GeSe.
    • – Abscheiden des Ionenspendermetalls, z. B. Ag.
    • – Implantation geeigneter Ionen zur Diffusionsaktivierung.
    • – geeignete Temperung zur forcierten Diffusion sowie evtl. Ausheilung von entstandenen Defekten im Ionenleiter.
    • – Abschließend kann die Herstellung sowie Verdrahtung der zweiten Kontaktelektrode entsprechend dem Gesamtintegrationsschema ausgeführt werden.
  • Zusätzlich vgl. Anlage bzgl. Implantationsverteilung bei Verwendung verschiedener Ionen und Energien.
    •
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand schematischer Zeichnungen auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
  • 1A – F sind schematische und geschnittene Seitenansichten zu Zwischenstufen, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden.
  • 2A – E sind schematische und geschnittene Seitenansichten zu Zwischenstufen, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden.
  • Nachfolgend werden strukturell ähnliche, vergleichbare oder äquivalente Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, ohne dass bei jedem Auftreten davon eine detaillierte Beschreibung wiederholt wird.
  • Die Abfolge der 1A bis 1F zeigt anhand schematischer und geschnittener Seitenansichten Zwischenzustände, die bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle 1 erreicht werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren geht gemäß dieser Ausführungsform von einer grundlegenden Struktur aus, die in der 1A dargestellt ist und die aus einem Grundmaterial, Grundsubstrat oder Halbleitersubstrat 20 mit einem im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich 20a besteht, auf welchem eine erste, untere oder Bottomelektrodeneinrichtung 14 mit einer ebenfalls im Wesentlichen planaren Oberfläche 14a ausgebildet wird.
  • Im Übergang zu dem in 1B gezeigten Zwischenzustand wird dann auf der Oberfläche 14a der ersten, unteren oder Bottomelektrodeneinrichtung 14 ein Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 aus einem oder mit einem Festkörperelektrolytmaterial 11' ausgebildet, wobei ebenfalls wieder ein im Wesentlichen planarer Oberflächenbereich 11a, 11a' vorgesehen wird. Das Festkörperelektrolytmaterial 11' des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11 der Struktur aus der 1B ist noch nicht aktiviert, in ihm sind also noch nicht die Bestandteile der aktivierenden Spezies 12 enthalten, oder nicht in ausreichendem Maß, um die entsprechenden für die Festkörperelektrolytspeicherzelle notwendigen Eigenschaften zu besitzen, insbesondere fehlt hier also die notwendige Ionenleitfähigkeit oder Schaltfähigkeit des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11.
  • Im Übergang zu dem in 1C gezeigten Zwischenzustand wird gemäß dieser Ausführungsform des Verfahrens auf dem Oberflächenbereich 11a, 11a' des zunächst bereitgestellten primären Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11 aus oder mit dem Festkörperelektrolytmaterial 11' ein Materialbereich 12' mit oder aus dem Material für die aktivierende Spezies 12 ausgebildet, und zwar ebenfalls mit einem im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich 12a, 12a'.
  • Im Übergang zu dem in 1D gezeigten Zwischenzustand findet dann eine Bestrahlung mittels Ionenstrahlen 30 statt, die insbesondere bestimmte Ionen 31 mit vorgegebener Intensität und Energieverteilung enthalten.
  • Durch diese Ionenbestrahlung wird dann im Übergang zu den in 1E gezeigten Zwischenzustand erreicht, dass das Material der Materialschicht 12' für die aktivierende Spezies 12 in den Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 und das Festkörperelektrolytmaterial 11' hineingetrieben wird, dieser Umstand ist durch die entsprechende Punktung oder Schraffur des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11 angedeutet. Der im Wesentlichen planare Oberflächenbereich 11a, 11a' bleibt bei diesem Vorgang erhalten.
  • Im Übergang zu dem in 1F gezeigten Zwischenzustand wird dann die Festkörperelektrolytspeicherzelle 1 mit dem entsprechenden Speicherelement 10 dadurch fertig gestellt, dass auf dem Oberflächenbereich 11a, 11a' des Festkörperelektrolytmaterials 11 eine zweite, obere oder Topelektrode 18 mit einem entsprechenden Oberflächenbereich 18a ausgebildet wird, über welche dann in Zusammenwirken mit der ersten, unteren oder Bottomelektrodeneinrichtung dann ein Zugriff auf den Festkörperelektrolytmaterialbereich als Speicherelement 10 in lesender, schreibender und/oder löschender Art und Weise erfolgen kann.
  • Eine Kernidee der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle 1 gemäß den 1A bis 1F ist, dass der zugrunde liegende Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 in Form einer insbesondere festkörperartigen Schicht auf einer Bottomelektrode 14 ausgebildet wird und dass die aktivierende Spezies 12 im Wesentlichen als festkörperartige Schicht 12' aus oder mit der aktivierenden Spezies 12 auf dem Oberflächenbereich 11a des Festkörperelektrolytbereichs 11 bereitgestellt wird und ferner darauf folgend dann das Einbringen oder Dotieren der aktivierenden Spezies 12 aus der Materialschicht 12' durch Bestrahlen mit Ionen 31 aus Ionenstrahlen 30 erfolgt. Es handelt sich dabei also um ein Hineintreiben des Materials der aktivierenden Schicht 12' und der darin enthaltenden aktivierenden Spezies 12 mittels Ionenbeschuss in den Festkörperelektrolytmaterialbereich 12.
  • Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle gemäß den nun folgend zu beschreibenden 2A bis 2E verfolgt dagegen die Strategie, dass hier zwar ebenfalls ein zugrunde liegender Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 aus oder mit einem Festkörperelektrolytmaterial 11' auf der Oberfläche 14a einer Bottomelektrode 14 in festkörperartiger Art und Weise vorgesehen wird, dass dann aber im Gegensatz zu der eben beschriebenen Ausführungsform die aktivierende Spezies 12 nicht auch als festkörperartige Schicht vorgesehen wird, sondern als Bestandteil der Ionenstrahlen 30, also insbesondere als Ionen 31 der Ionenstrahlen 30 eingebracht werden.
  • Diese Ausführungsform geht von einer Struktur aus, die in 2A gezeigt ist und im Wesentlichen der Struktur aus der 1A entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren geht gemäß dieser Ausführungsform von einer grundlegenden Struktur aus, die in der 2A dargestellt ist und die aus einem Grundma terial, Grundsubstrat oder Halbleitersubstrat 20 mit einem im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich 20a besteht, auf welchem eine erste, untere oder Bottomelektrodeneinrichtung 14 mit einer ebenfalls im Wesentlichen planaren Oberfläche 14a ausgebildet wird.
  • Im nächsten Zwischenzustand schließt sich dann eine Struktur an, die in 2B dargestellt ist und im Wesentlichen der Struktur aus der 1B entspricht. Im Übergang zu dem in 2B gezeigten Zwischenzustand wird dann auf der Oberfläche 14a der ersten, unteren oder Bottomelektrodeneinrichtung 14 ein Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 aus einem oder mit einem Festkörperelektrolytmaterial 11' ausgebildet, wobei ebenfalls wieder ein im Wesentlichen planarer Oberflächenbereich 11a, 11a' vorgesehen wird. Das Festkörperelektrolytmaterial 11' des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11 der Struktur aus der 2B ist noch nicht aktiviert, in ihm sind also noch nicht die Bestandteile der aktivierenden Spezies 12 enthalten, oder nicht in ausreichendem Maß, um die entsprechenden für die Festkörperelektrolytspeicherzelle notwendigen Eigenschaften zu besitzen, insbesondere fehlt hier also die notwendige Ionenleitfähigkeit oder Schaltfähigkeit des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11.
  • Im Gegensatz zur Ausführungsform zu den 1A bis 1F wird nun auf den vorliegenden Oberflächenbereich 11a, 11a' des zugrunde liegenden Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11 mit oder aus dem Festkörperelektrolytmaterial 11' nicht eine weitere Materialschicht abgeschieden. Es wird vielmehr direkt mit der Ionenbestrahlung mittels Ionenstrahlen 30 begonnen, die ihrerseits in der Ausführungsform zur Figurenabfolge 2A bis 2E ausschließlich aus Ionen der aktivierenden Spezies 12 bestehen. Durch diese Ionenbestrahlung oder Ionenimplantation werden die Bestandteile der aktivierenden Spezies über den Oberflächenbereich 11a, 11a' des zugrunde liegenden Festkör perelektrolytmaterialbereichs 11 direkt in den Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 eingetrieben.
  • Im Übergang zum Zustand der 2D ist der Prozess des Eintreibens der Spezies 12 in den Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 bereits abgeschlossen und entsprechend durch eine Punktung oder Schraffur des den Festkörperelektrolytmaterialbereich 11 kennzeichnenden Zeichnungselements angedeutet.
  • Im Übergang zu dem in 2E gezeigten Zwischenzustand werden dann die Festkörperelektrolytspeicherzelle 1 und das entsprechende Speicherelement 10 dadurch fertig gestellt, dass auf den Oberflächenbereich 11a, 11a' des Festkörperelektrolytmaterialbereichs 11, der nun mit der aktivierenden Spezies 12 versehen und dadurch aktiviert ist, eine zweite, obere oder Topelektrodeneinrichtung 18 mit einem entsprechenden Oberflächenbereich 18a ausgebildet wird.
  • Zitierte Literatur
    • [Ingwersen91] J. Ingwersen, „Untersuchungen am anorganischen Photoresistsystem Silbersulfid/Germaniumsulfid zur Herstellung hochauflösender Zonenplatten für die Röntgenmikroskopie", Dissertation Uni Göttingen, 1991.
    • [Jafar93] M. Jafar, D. Haneman, Phys. Rev. B 49(19) (1994), 13611.
    • [Jafar93a] M. Jafar, D. Haneman, Phys. Rev. B 49(7) (1994), 4605
    • [Rose89] M.J. Rose et al., J. Non Cryst. Sol.115 (1989), 168.
    • 1
    Festkörperelektrolytspeicherzelle
    10
    Speicherelement
    11
    Festkörperelektrolytmaterialbereich
    11'
    Festkörperelektrolytmaterial
    11a
    Oberflächenbereich
    11a'
    Oberflächenbereich
    12
    aktivierende Spezies
    12'
    Materialschicht für aktivierende Spezies
    14
    erste, untere oder Bottomelektrodeneinrich
    tung/Bottomelektrode
    14a
    Oberflächenbereich
    18
    zweite, obere oder Topelektrodeneinrichtung,
    Topelektrode
    18a
    Oberflächenbereich
    20
    Grundsubstrat, Grundmaterial, Halbleitersubstrat
    20a
    Oberflächenbereich
    30
    Ionenstrahl
    31
    Ion

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle, – bei welchem als Speicherelement (10) der Festkörperelektrolytspeicherzelle (1) ein Festkörperelektrolytmaterialbereich (11) eines Festkörperelektrolytmaterials (11') ausgebildet wird und – bei welchem der Festkörperelektrolytmaterialbereich (11) durch Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) aktiviert wird, – wobei das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) durch Bestrahlen mit Ionen und insbesondere mit einem Ionenstrahl (30) teilweise oder vollständig initiiert und/oder unterhalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) zusätzlich zumindest zum Teil durch Zuführen von Wärmemenge thermisch unterstützt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) zusätzlich zumindest zum Teil durch Zuführen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im sichtbaren Bereich und/oder im UV-Bereich unterstützt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass zunächst eine Schicht des Festkörperelektrolytmaterialbereichs (11) des Festkörperelektrolytmaterials (11') ausgebildet wird, – dass dann eine Schicht (12') mit einem die aktivierende Spezies (12) enthaltenden Material ausgebildet wird und – dass dann die so erhaltene Struktur mit entsprechenden Ionen bestrahlt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ionensorte für den Ionenstrahl eine Ionensorte gewählt wird, welche einem materiellen Bestandteil des Festkörperelektrolytmaterials (11') und/oder der Schicht (12') für die aktivierende Spezies (12) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen einer oder Dotieren mit einer aktivierenden Spezies (12) mit einer vergleichsweise niedrigen Energie für die Ionen (12) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie der Ionen (12) im Bereich von etwa 100 keV bis etwa 150 keV eingestellt wird, oder darunter.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der oder das Dotieren mit der aktivierenden Spezies (12) teilweise oder vollständig durch einen Diffusionsvorgang erfolgt.
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