DE102006051137A1 - Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material - Google Patents
Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006051137A1 DE102006051137A1 DE102006051137A DE102006051137A DE102006051137A1 DE 102006051137 A1 DE102006051137 A1 DE 102006051137A1 DE 102006051137 A DE102006051137 A DE 102006051137A DE 102006051137 A DE102006051137 A DE 102006051137A DE 102006051137 A1 DE102006051137 A1 DE 102006051137A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gate electrode
- trenches
- substrate
- gate
- integrated circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 25
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O Chemical compound [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 chalcogenide compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
- H10B63/30—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices comprising selection components having three or more electrodes, e.g. transistors
- H10B63/34—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices comprising selection components having three or more electrodes, e.g. transistors of the vertical channel field-effect transistor type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
- H10B63/80—Arrangements comprising multiple bistable or multi-stable switching components of the same type on a plane parallel to the substrate, e.g. cross-point arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
- H10N70/245—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies the species being metal cations, e.g. programmable metallization cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/821—Device geometry
- H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
- H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung vertikaler, in einem Substrat gebildeter Transistoren zur Auswahl einer aus einer Vielzahl resistiv schaltender Speicherzellen, ein Speicherbauelement umfassend eine Anordnung vertikaler Transistoren, ein elektronisches System, und ein Verfahren zum Bilden einer Anordnung vertikaler Transistoren.The The invention relates to an array of vertical, in a substrate formed transistors to select one of a variety resistive switching memory cell, a memory device comprising a Arrangement of vertical transistors, an electronic system, and a method of forming an array of vertical transistors.
In einer "resistiven" oder "resistiv schaltenden" Speicherzelle kann ein "aktives" oder "schaltaktives" Material, welches üblicherweise zwischen zwei geeigneten Elektroden, das heißt einer Anode und einer Kathode, angeordnet ist, zwischen einem elektrisch leitenden und einem elektrisch weniger leitenden Zustand mittels eines geeigneten Schaltprozesses umgeschaltet werden. Dem elektrisch leitenden Zustand kann eine logische Eins und dem weniger leitenden Zustand eine logische Null zugeordnet werden, oder umgekehrt.In a "resistive" or "resistively switching" memory cell an "active" or "active" material, which is usually between two suitable electrodes, that is an anode and a cathode, is arranged, between an electrically conductive and an electrically less conductive state by means of a suitable switching process be switched. The electrically conductive state, a logical one and the less conductive state a logical zero be assigned, or vice versa.
Für Phasenwechselspeicher (PCRAMS = phase change random access memory) kann beispielsweise eine geeignete chalcogenide Verbindung, beispielsweise Ge-Sb-Te (GST) oder eine In-Sb-Te Verbindung, als schaltaktives Material verwendet werden, welches zwischen zwei entsprechenden Elektroden angeordnet ist. Dieses schaltaktive Material kann zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand umgeschaltet werden. Der amorphe Zustand ist dabei ein relativ schwach leitender Zustand, dem entsprechend eine logische Nullzugeordnet werden kann. Dem kristallinen Zustand, das heißt dem relativ gut leitenden Zustand, kann entsprechend eine logische Eins zugeordnet werden.For phase change memory For example, (phase change random access memory) can a suitable chalcogenide compound, for example Ge-Sb-Te (GST) or an In-Sb-Te compound, as an active material can be used, which between two corresponding electrodes is arranged. This switching active material can be between a be switched amorphous and a crystalline state. The amorphous Condition is a relatively weak conductive state, the corresponding a logical zero can be assigned. The crystalline state, the is called the relatively well-conductive state, can accordingly a logical One to be assigned.
Um einen Wechsel von dem amorphen, also dem schwach leitenden Zustand des schaltaktiven Materials, in den kristallinen Zustand, das heißt den relativ gut leitenden Zustand, herbeizuführen muss das Material erhitzt werden. Zu diesem Zweck wird ein Erhitzungsstromimpuls durch das Material geleitet, welcher das schaltaktive Material über die Kristallisationstemperatur erhitzt und damit den Widerstand verringert. Auf diese Weise kann der Wert einer Speicherzelle in einen ersten logischen Zustand gebracht werden.Around a change from the amorphous, ie the weakly conductive state of the switching active material, in the crystalline state, that is the relative good conductive condition, to bring about the material has to be heated. For this purpose, a heating current pulse passed through the material which the switching active material on the Heated crystallization temperature and thus reduces the resistance. In this way, the value of a memory cell in a first be brought logical state.
Umgekehrt kann das schaltaktive Material durch Anlegen eines relativ hohen Stromes an die Zelle erhitzt werden, sodass das schaltaktive Material schmilzt und durch anschließendes Schockabkühlen in einen amorphen, das heißt relativ schwach leitenden, Zustand gebracht werden kann, dem ein zweiter logischer Zustand zugeordnet werden kann.Vice versa can the switching active material by applying a relatively high Electricity to be heated to the cell, so the switching active material melts and by subsequent Schockabkühlen in an amorphous, that is relatively weakly conductive, state can be brought to the second logical state can be assigned.
Für PCRAM
Speicherzellen wurden verschiedene Konzepte vorgeschlagen, beispielsweise von
Die vorgestellten Speicherzellen verwenden dabei gewöhnlich Planare Transistoren oder Transistoren, deren Source/Drain Kontakte in derselben horizontalen Ebene angeordnet sind, wie beispielsweise FinFETs. Aus geometrischen Gründen erschwert ein solcher Aufbau die Verringerung der Zellgröße, da die Größe der Zelle die Größe des Auswahltransistor zum Auswählen der Zelle umfasst.The featured memory cells usually use planar transistors or transistors whose source / drain contacts are in the same horizontal Plain are arranged, such as FinFETs. From geometric establish such a construction makes it difficult to reduce the cell size because the Size of the cell the size of the selection transistor to choose the cell includes.
Weiterhin sind DRAN (DRAN = dynamic random access memory) Zellen bekannt, die eine Anordnung vertikaler Transistorzellen in einem Substrat aufweist, deren untere Source/Drain Gebiete an eine gemeinsame Anschlussplatte angeschlossen sind. Die oberen Source/Drain Gebiete weisen eine Verbindung zu einer Speicherkapazität auf. Die Anordnung der Transistorzellen wird durch Wortleitungs- und senkrecht dazu verlaufende Isolierungsgräben (STI = shallow trench isolation) gebildet. Dabei bilden die Wortleitungen in den Gräben die Gate-Elektroden der Transistoren.Farther DRAN (Dynamic Random Access Memory) cells are known, which has an arrangement of vertical transistor cells in a substrate, the lower source / drain regions to a common terminal plate are connected. The upper source / drain regions have a Connection to a storage capacity. The arrangement of the transistor cells is represented by word line and perpendicular isolation trenches (STI = shallow trench isolation). The word lines form in the trenches the gate electrodes of the transistors.
Um wettbewerbsfähig sein zu können wird eine geringe Zellengröße benötigt, die eine hohe Dichte von Speicherzellen in einer Speicherzellenanordnung ermöglicht.Around competitive to be able to be a small cell size is needed a high density of memory cells in a memory cell array allows.
Die nachfolgende beschriebene Erfindung ist auf einen integrierten Schaltkreis umfassend eine Anordnung vertikaler, in einem Substrat gebildeter Transistoren zur Auswahl einer aus einer Vielzahl resistiv schaltender Speicherzellen durch Auswahl einer Wortleitung und einer Bitleitung gerichtet, wobei die Oberfläche des Substrats eine horizontale Bezugsebene definiert, umfassend eine Vielzahl paralleler Isoliergräben, gefüllt mit einem isolierenden Material, und mit einer Vielzahl dazu senkrechter Gate-Elektroden- Gräben, wobei die Gate-Elektroden-Gräben mit einem geeigneten Gate-Elektroden-Material gefüllt sind und wobei die senkrechte Gate-Elektroden-Gräben zwischen zwei aufeinander folgenden, parallelen Isoliergräben, um so separate Gate-Elektroden zu bilden, die unterhalb der Bezugsebene angeordnet sind, und wobei die Isoliergräben und die Gate-Elektroden eindeutige aktive Gebiete von Transistoren der Anordnung von vertikalen Transistoren in dem Substrat bilden, wobei zwei Gate-Elektroden an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden eines aktiven Gebiets eine Doppel-Gate-Elektrode eines Transistors in der Anordnung von Transistoren bilden, und wobei die Vielzahl von Gate-Elektroden mit einer Wortleitung verbunden ist, die senkrecht zu den Gate-Elektroden-Gräben und über der Bezugsebene angeordnet ist.The invention described below is directed to an integrated circuit comprising an array of vertical transistors formed in a substrate for selecting one of a plurality of resistively switching memory cells by selecting a word line and a bit line, the surface of the substrate defining a horizontal reference plane comprising a plurality parallel isolation trenches filled with an insulating material and having a plurality of orthogonal gate electrode trenches, the gate electrode trenches being filled with a suitable gate electrode material, and the vertical gate electrode trenches being sandwiched between two following parallel isolation trenches so as to form separate gate electrodes disposed below the reference plane, and wherein the isolation trenches and the gate electrodes form distinct active regions of transistors of the array of vertical transistors in the substrate, two Gate electrodes on two opposite side walls of an active region form a double gate electrode of a transistor in the array of transistors, and wherein the plurality of gate electrodes is connected to a word line which is perpendicular to the gate electrode trenches and over the reference plane is arranged.
Weiterhin ist die Erfindung auf einen integrierten Schaltkreis umfassend eine Anordnung vertikaler, in einem Substrat gebildeter Transistoren zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von resistiv schaltenden Speicherzellen durch Auswählen einer Wortleitung und einer Bitleitung gerichtet, wobei die Oberfläche des Substrats eine horizontale Bezugsebene bildet, umfassend eine in dem Substrat durch eine Schicht N+ dotierten Substratmaterials gebildete Masseplattenelektrode; eine Vielzahl paralleler, in die Masseplatte hineinragender und mit Isoliermaterial gefüllter Isoliergräben; und eine Vielzahl von in die Masseplattenelektrode hineinreichender und senkrecht zu den Isoliergräben angeordneter Gate-Elektroden-Gräben, wobei die Gate-Elektroden-Gräben mit einem geeigneten, von Isoliermaterial unterbrochenem Gate-Elektroden-Material gefüllt sind und damit separate, unter der Bezugsebene angeordnete Gate-Elektroden bilden, wobei die Isoliergräben und die Gate-Elektroden-Gräben eindeutige aktive Gebiete von Transistoren bilden, die aus dem Substratmaterial hervortreten und mit der Masseplattenelektrode verbunden sind, wobei zwei, an gegenüberliegenden Seitenwänden eines aktiven Gebiets angeordnete Gate-Elektroden eine Doppel-Gate- Elektrode eines Transistors bilden, und wobei eine Vielzahl von Gate-Elektroden mit einer Wortleitung verbunden sind, die senkrecht zu den Gate-Elektroden-Gräben und über der Bezugsebene verläuft.Farther the invention is an integrated circuit comprising a Arrangement of vertical, formed in a substrate transistors to choose one of a plurality of resistively switching memory cells by selecting directed to a word line and a bit line, wherein the surface of the Substrate forms a horizontal reference plane, comprising an in the ground plane electrode formed on the substrate by a layer of N + doped substrate material; a plurality of parallel, projecting into the ground plate and filled with insulating material isolation trenches; and a plurality of extending into the ground plate electrode and perpendicular to the isolation trenches arranged gate electrode trenches, wherein the gate electrode trenches with a suitable, interrupted by insulating gate electrode material filled are and thus separate, arranged below the reference gate electrodes form, with the isolation trenches and the gate electrode trenches form distinct active areas of transistors made of the substrate material emerge and connected to the ground plane electrode, wherein two, at opposite sidewalls an active region arranged gate electrodes a double-gate electrode of a transistor form, and wherein a plurality of gate electrodes with a word line connected perpendicular to the gate electrode trenches and over the Reference plane runs.
Weiter
wird ein Verfahren zur Herstellung des integrierten Schaltkreises
umfassend eine Anordnung von Transistoren zur Auswahl einer aus
einer Vielzahl resistiv schaltender Speicherzellen offenbart, welches
die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
Bilden einer
Masseplattenelektrode in dem Substrat; Bilden einer Vielzahl paralleler
Isoliergräben
in dem Substrat;
Bilden einer Vielzahl von Gate-Elektroden-Gräben, die
senkrecht zu den Isoliergräben
angeordnet sind; Erzeugen einer Schicht eines Gate-Dielektrikums
in den Gate-Elektroden Gräben
und Füllen
der Gate-Elektroden-Gräben
mit einem leitenden Gate-Elektroden-Material; Abscheiden eines Drei-Schichten-Stapels
von Gate-Elektroden-Material, Wortleitungsmaterial und Isoliermaterial
und nachfolgendes Ätzen
des Drei-Schichten-Stapels, um Wortleitungen zu bilden, die senkrecht
zu den Gate-Elektroden-Gräben
verlaufen, wobei die Wortleitungen mindestens teilweise vertikal über den
aktiven Gebieten der Transistoren in der Anordnung von Transistoren
platziert sind.Furthermore, a method for producing the integrated circuit comprising an arrangement of transistors for selecting one of a plurality of resistively switching memory cells is disclosed, which comprises the following method steps:
Forming a ground plane electrode in the substrate; Forming a plurality of parallel isolation trenches in the substrate;
Forming a plurality of gate electrode trenches disposed perpendicular to the isolation trenches; Forming a layer of gate dielectric in the gate electrode trenches and filling the gate electrode trenches with a gate electrode conductive material; Depositing a three-layer stack of gate electrode material, word line material and insulating material, and then etching the three-layer stack to form word lines that are perpendicular to the gate electrode trenches, the word lines at least partially over vertical the active regions of the transistors are placed in the array of transistors.
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung
eines integrierten Schaltkreises umfassend eine Anordnung von Transistoren
zur Auswahl einer aus einer Vielzahl resistiv schaltender Speicherzellen
gerichtet, wobei die Oberfläche
des Substrats eine horizontale Bezugsebene bildet, mit folgenden
Verfahrensschritten:
Bilden einer Masseplattenelektrode in
dem Substrat durch tiefes Implantieren von N+ Ionen in eine Schicht
des Substratmaterials;
Bilden einer Vielzahl paralleler Isoliergräben in dem Substrat
durch Ätzen
und Füllen
der Streifen in dem Substrat;
Bilden einer Vielzahl von Gate-Elektroden-Gräben, wobei
die Gate-Elektroden-Gräben
senkrecht zu den Isoliergräben
verlaufen und wobei das Ätzen
selektiv zu dem Isoliermaterial der Isoliergräben ist, so dass die Isoliergräben und
die Gate-Elektroden-Gräben aktive
Gebiete von Transistoren bilden;
Produzieren einer Schicht
von Gate-Dielektrikum in den Gate-Elektroden-Gräben und Füllen der Gate-Elektroden-Gräben mit
leitendem Gate-Elektroden-Material;
Abscheiden eines Drei-Schichten-Stapels
von Gate-Elektroden-Material,
Wortleitungsmaterial und Isoliermaterial and anschließendes Ätzen des Drei-Schichten-Stapels
um Wortleitungen zu bilden, die senkrecht zu den Gate-Elektroden-Gräben verlaufen,
wobei die Gate-Elektroden mittels des Gate-Elektroden-Materials
mit den Wortleitungen verbunden sind, und wobei die Wortleitungen
zumindest teilweise vertikal übe
den aktiven Gebieten platziert sind und wobei das Ätzen bis
in die Gate-Elektroden-Gräben
erstreckt wird; Produzieren einer galvanisch isolierenden Schicht
an einer Seitenwand des Drei-Schichten-Stapels und in den Lücken in
den Gate-Elektroden-Gräben;
Abscheiden
einer Schicht isolierenden Materials und Füllen der Lücken zwischen den Wortleitungen
mit einem isolierenden Material;
Bilden von Kontakten auf den
aktiven Gebieten zur Erzeugung eines Kontakts zu einem Volumen resistiv schaltenden
Materials durch Ätzen
von Löchern,
welche die Oberfläche aktiver
Gebiete zumindest teilweise frei legen, und durch Füllen dieser
Löcher
mit einem geeigneten leitenden Material;
Bilden von Volumen
resistiv schaltenden Materials, welche mit den Kontakten verbunden
sind und Bilden von Bitleitungen, die mit den Volumen resistiv schaltenden
Materials verbunden sind.In another aspect, the invention is directed to a method of fabricating an integrated circuit comprising an array of transistors for selecting one of a plurality of resistively switching memory cells, the surface of the substrate forming a horizontal reference plane, comprising the steps of:
Forming a ground plane electrode in the substrate by deeply implanting N + ions into a layer of the substrate material;
Forming a plurality of parallel isolation trenches in the substrate by etching and filling the strips in the substrate;
Forming a plurality of gate electrode trenches, wherein the gate electrode trenches are perpendicular to the isolation trenches, and wherein the etching is selective to the isolation material of the isolation trenches such that the isolation trenches and the gate electrode trenches form active regions of transistors ;
Producing a layer of gate dielectric in the gate electrode trenches and filling the gate electrode trenches with conductive gate electrode material;
Depositing a three-layer stack of gate electrode material, word line material, and insulating material, and then etching the three-layer stack to form word lines that are perpendicular to the gate electrode trenches, the gate electrodes by means of the gate Electrode materials are connected to the word lines, and wherein the word lines are placed at least partially vertically above the active regions and wherein the etching extends into the gate electrode trenches; Producing a galvanic insulating layer on a sidewall of the three-layer stack and in the gaps in the gate electrode trenches;
Depositing a layer of insulating material and filling the gaps between the word lines with an insulating material;
Forming contacts on the active regions to contact a volume of resistive switching material by etching holes which at least partially expose the surface of active regions and filling these holes with a suitable conductive material;
Forming volumes of resistively switching material connected to the contacts and forming bitlines connected to the volume of resistive switching material.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.Further Features and embodiments of the invention will become apparent from the following, detailed description and from the drawings.
Die Zeichnungen zeigen:The Drawings show:
Jede
Speicherzelle
Die
Speicherelemente
Wie
in der Zeichnung dargestellt sind die Auswahltransistoren
Die
Transistoren
Weiterhin ist anzumerken, dass die beiden Speicherzellen repräsentativ für eine Vielzahl von Speicherzellen eines Speicherelements in einem IC sind, wobei die Zellen in einer Anordnung mit einer Vielzahl von Bitleitungen und Wortleitung zum Betrieb der Zellen angeordnet sind. Eine Vielzahl von Speicherzellen ist mit einer Bitleitung verbunden und eine Vielzahl von Zellen ist mit einer Wortleitung verbunden, wobei eine einzelne Speicherzelle mit einem bestimmten Paar einer Bitleitung und einer Wortleitung verbunden ist, so dass jede Zelle durch Auswahl der entsprechenden Bitleitung und Wortleitung ausgewählt werden kann.Farther It should be noted that the two memory cells are representative for one Are a plurality of memory cells of a memory element in an IC, wherein the cells are arranged in a plurality of bit lines and word line for operating the cells are arranged. A variety of memory cells is connected to a bit line and a plurality of cells is connected to a wordline, with a single word Memory cell with a particular pair of a bit line and a Word line is connected so that each cell by selecting the corresponding bit line and word line can be selected.
In dieser Darstellung sind das Isoliermaterial, welches Elemente trennt und gegeneinander isoliert aus Gründen der Übersichtlichkeit teilweise nicht dargestellt. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass beispielsweise als separat gezeichnete Bit- oder Wortleitungen in ein beliebiges geeignetes Dielektrikum eingebettet sind, um diese gegen benachbarte Elemente galvanisch zu isolieren. Ebenso sind einige Elemente, die für resistiv schaltende Speicherzellen wichtig sind, wie beispielsweise Volumen des resistiv schaltenden Materials, nicht dargestellt, da diese durch andere, in der Zeichnung darüber liegende Elemente verdeckt sind. Weiterhin ist die Masseplattenelektrode, auf der die Struktur gebildet ist, in dieser Darstellung nicht dargestellt.In this illustration, the insulating material, which separates elements and isolated from each other for reasons of clarity, not shown in part. It will be apparent to those skilled in the art, for example, that bit or word lines drawn separately are embedded in any suitable dielectric to galvanically isolate them from adjacent elements. Likewise, some are Elements that are important for resistive switching memory cells, such as volume of the resistive switching material, not shown, as these are covered by other, overlying in the drawing elements. Furthermore, the ground plate electrode on which the structure is formed, not shown in this illustration.
Eine
erste und eine zweite Bitleitung
Die
Wortleitungen
Ein
Transistor mit einem aktiven Gebiet
Ebenso wird die ungefähre Größe eines aktiven Gebiets durch die Periodizität der Bit- und Wortleitungen vorgegeben. Gemäß den derzeitigen Produktionsmöglichkeiten wird eine Weite von 1F für eine Bit- oder Wortleitung benötigt, so dass die Fläche eines aktiven Gebiets ungefähr 1,2–2 mal 1 F beträgt, was zu einer Größe von 1,2 bis 2 F2 führt. Weiterentwicklungen in der Metallurgie und Lithographie können diese relativen Größen ändern.As well will be the approximate Size of one active area by the periodicity of the bit and word lines specified. According to the current production possibilities becomes a width of 1F for a Bit or word line needed, so the area of an active area approximately 1,2-2 times 1 F, resulting in a size of 1.2 until 2 F2 leads. Further developments in metallurgy and lithography can do this change relative sizes.
Die
vertikale Struktur einer solchen Anordnung ist in
In
einem frühen
Verfahrensschritt wird eine Masseplattenelektrode
Weiterhin
werden eine dicke Oxid-Schutzschicht
Isoliergräben werden
in den Wafer geätzt, die
sich bis in die Masseplattenelektrode
Anschließend werden
Gate-Elektroden-Gräben
Weiterhin
kann noch eine Implantierung von N+ Ionen durchgeführt werden,
um in dem Fall, dass die Löcher
sich nicht bis in die Masseplattenelektrode erstrecken, N+ Ionen
in den Boden der Löcher
zu implantieren, wobei das Implantieren auf die Bodenfläche der
Löcher
begrenzt ist. Bezugsziffer
Danach
ist, sofern eine Opferoxidschicht zuvor abgeschieden wurde, diese
zu entfernen, bevor in einem nachfolgenden Verfahrensschritt eine
Oxidschicht auf den Seitenwänden
und dem Boden eines solchen Loches gebildet werden um eine Gate-Oxid-Schicht
Nachdem
die Gate-Oxid-Schicht
Auf
diese Weise sind Gate-Elektroden
In
den
In einem ersten optionalen Verfahrensschritt kann die Isolierung der flachen Grabenisolierung (STI) zurückgeätzt werden.In In a first optional method step, the isolation of the flat trench isolation (STI).
Die
SiN Schicht
In
diesem Verfahrensstand können
Quellimplantierungen durchgeführt
werden, um die Halbleiterübergänge in den
Transistoren zu bestimmen. Das heißt, dass N+ – Ionen
in die oberen Regionen der aktiven Gebiete implantiert werden können, um
eine N+ – Dotierung
wie durch Bezugsziffer
Anschließend wird
ein Gateleiterstapel aus drei Schichten – wie bei einem herkömmlichen
Wortleitungsstapel – abgeschieden,
und zwar durch Abscheiden einer ersten Schicht eines geeigneten
leitenden Materials
Dieser
Gateleiterstapel wird dann geätzt,
um eine Wortleitung
Das Ätzen des
Gateleiterstapel wird so ausgeführt,
dass bis in das Gate-Elektroden-Material
In
diesem Verfahrensschritt wird der Gateleiterstapel zu Linien geformt,
die offene Seitenflächen aufweisen
und somit die Wortleitung
Optional
kann nun zur Bestimmung der Source/Drain Übergänge in dem aktiven Gebiet eines Transistors
eine schräg
gerichtete Ionenimplantierung durchgeführt werden, um N+ Ionen in
die Seitenwände
des aktiven Gebiets
Anschließend werden
Gateleiter-Spacer – wie
durch Pfeile
Die
In einem optionalen, nachfolgenden Verfahrensschritt kann die dicke Oxidschicht von der Oberfläche der aktiven Gebiete entfernt werden und es kann Silizium epitaktisch aufgewachsen werden, um so die Kontaktfläche der aktiven Gebiete zu vergrößern – nicht dargestellt.In an optional, subsequent process step, the thick Oxide layer from the surface The active areas can be removed and it can be silicon epitaxially grown up so as to increase the contact area of the active areas enlarge - not shown.
Zur
Veranschaulichung in dieser schematischen Zeichnung bezeichnen die
Bezugszeichen
Wie
in
Weiterhin
wird mittels eines herkömmlichen Verfahrens
das Isoliermaterial auf der Oberseite der aktiven Gebiete entfernt,
beispielsweise mittels eines herkömmlichen Lithographie- und Ätzverfahrens. Dann
werden Streifen geätzt,
die senkrecht zu den Wortleitungen und oberhalb der aktiven Gebiete
angeordnet sind, wobei das Ätzen
selektiv zu den Gate-Leitern und Gate-Leiter-Spacern
Die
erzeugten Löcher
werden anschließend mit
einem geeigneten leitenden Material
Mit
den hier beschriebenen Verfahrensschritten kann somit ein Auswahltransistor
erzeugt werden, der an den Bodenkontakt eines Volumens eines resistiv
schaltenden Materials angeschlossen werden kann und auf den mittels
herkömmlicher
Verfahren ein solches Volumen resistiv schaltenden Materials abgeschieden
werden kann. Auf diesem wiederum kann eine Bitleitung
In
dieser Ansicht grenzen die Seitenwände des aktiven Gebiets
Die
Masseplattenelektrode
Es
ist zu beachten, dass die untere Oberfläche des Polysiliziums des Gateleiterstacks-
wie durch Bezugszeichen
Ein
aktives Gebiet
Hierzu
ist anzumerken, dass die beiden Gate-Elektroden nicht nur als Gate-Elektroden
des in dieser Ansicht sichtbaren aktiven Gebiets
Obwohl
die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu
gezeichnet sind ist die Bodenfläche
des aktiven Gebiets
Eine
parallele Schnittansicht durch einen Transistor ist in
Die
Oberfläche
des ursprünglichen
Wafers ist durch Pfeil
Claims (38)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006051137A DE102006051137A1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006051137A DE102006051137A1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006051137A1 true DE102006051137A1 (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39264646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006051137A Withdrawn DE102006051137A1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006051137A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007054641A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-20 | Qimonda Ag | Integrated circuit, has selection transistor designed as vertical transistor, and metalliferous region partially staying in connection with earth plate and/or ground plate, where metalliferous region extends below selection transistor |
US7898006B2 (en) | 2007-11-15 | 2011-03-01 | Qimonda Ag | Integrated circuit having memory cells and method of manufacture |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020093845A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Hideyuki Matsuoka | Magnetic semiconductor memory apparatus and method of manufacturing the same |
EP1097457B1 (en) * | 1998-07-15 | 2003-04-09 | Infineon Technologies AG | Storage cell system in which an electric resistance of a storage element represents an information unit and can be influenced by a magnetic field, and method for producing same |
DE10358964A1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-30 | Hynix Semiconductor Inc., Icheon | Magnetic resistance random access memory and manufacturing method therefor |
US20040233769A1 (en) * | 2002-02-01 | 2004-11-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor memory cell and method of forming same |
DE102005046426A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Infineon Technologies Ag | MRAM and method for its production |
WO2007008902A2 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | Sandisk 3D Llc | Nonvolatile memory cell comprising switchable resistor and transistor |
-
2006
- 2006-10-30 DE DE102006051137A patent/DE102006051137A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1097457B1 (en) * | 1998-07-15 | 2003-04-09 | Infineon Technologies AG | Storage cell system in which an electric resistance of a storage element represents an information unit and can be influenced by a magnetic field, and method for producing same |
US20020093845A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Hideyuki Matsuoka | Magnetic semiconductor memory apparatus and method of manufacturing the same |
US20040233769A1 (en) * | 2002-02-01 | 2004-11-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor memory cell and method of forming same |
DE10358964A1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-30 | Hynix Semiconductor Inc., Icheon | Magnetic resistance random access memory and manufacturing method therefor |
DE102005046426A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Infineon Technologies Ag | MRAM and method for its production |
WO2007008902A2 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | Sandisk 3D Llc | Nonvolatile memory cell comprising switchable resistor and transistor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007054641A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-20 | Qimonda Ag | Integrated circuit, has selection transistor designed as vertical transistor, and metalliferous region partially staying in connection with earth plate and/or ground plate, where metalliferous region extends below selection transistor |
US7898006B2 (en) | 2007-11-15 | 2011-03-01 | Qimonda Ag | Integrated circuit having memory cells and method of manufacture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005055853B4 (en) | A select transistor array, semiconductor memory device, and method of fabricating a select transistor array | |
DE102006049155B3 (en) | Transistor and memory cell array and method for their production | |
DE102004031385B4 (en) | A method of fabricating ridge field effect transistors in a DRAM memory cell array, curved channel field effect transistors, and DRAM memory cell array | |
DE102006028971B4 (en) | Integrated circuit device with a vertical diode and manufacturing process | |
DE10125967C1 (en) | DRAM cell arrangement used for a semiconductor storage device comprises a matrix arrangement of storage cells stacked over each other as layers, and a capacitor connected to the MOS transistor | |
DE102007032290B3 (en) | Transistor i.e. recessed channel array transistor, for use in memory i.e. dynamic RAM, of integrated circuit, has gate electrode arranged in gate trench, and carbon material corresponding to layer over gate dielectric layer | |
DE102006040584B4 (en) | Semiconductor product having a plurality of conductive contact structures and a method for its production | |
DE102008008679A1 (en) | A method of manufacturing a columnar bottom electrode phase change memory device | |
DE102005026944B4 (en) | A method of making a flash memory device and flash memory device made by the method | |
DE102004043856A1 (en) | Method for producing a memory cell arrangement and memory cell arrangement | |
DE102020124212B4 (en) | Three-dimensional storage device and method | |
DE102013101036B4 (en) | Method for the formation of a selection transistor in a memory arrangement | |
DE19652547C2 (en) | Memory cell arrangement with a trench structure and a gate dielectric, which contains a material with charge carrier adhesion points, and method for the production thereof | |
DE102008027012A1 (en) | Integrated circuit with logic part and memory part | |
DE102007008989A1 (en) | A manufacturing method of an integrated semiconductor memory device and corresponding semiconductor memory device | |
DE10260770B4 (en) | DRAM memory with vertically arranged select transistors and method of manufacture | |
DE10212932B4 (en) | Trench cell for a DRAM cell array | |
DE102006040238A1 (en) | Transistor arrangement for selecting one memory cell from multiple memory cells in substrate, has memory cell, and one wordline forms in one wordline trench of multiple gate electrodes at side panel of active areas of two adjacent set | |
DE102021119389A1 (en) | SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICES AND THEIR MANUFACTURING PROCESSES | |
DE10334547B4 (en) | A manufacturing method for a trench capacitor with an insulation collar, which is electrically connected on one side to a substrate via a buried contact | |
DE102006008503B4 (en) | Method for producing nonvolatile memory cells | |
DE102006051137A1 (en) | Electrical circuit for electronic system, has arrangement of vertical selection transistors vertically formed in substrate, and gate-electrode-ditches filled with gate-electrode-material | |
DE102007054641A1 (en) | Integrated circuit, has selection transistor designed as vertical transistor, and metalliferous region partially staying in connection with earth plate and/or ground plate, where metalliferous region extends below selection transistor | |
WO2005074024A1 (en) | Semiconductor memory cell and corresponding method of producing the same | |
DE102020100007B4 (en) | LINE-SHAPED MEMORY AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |