DE102007048345A1 - Speicherbauteil - Google Patents
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Abstract
Ein
Speicherbauteil enthält
ein Gebiet, das mit ersten leitfähigen
Störstellen
dotiert ist; eine erste Polysiliziumschicht, die mit zweiten leitfähigen Störstellen
dotiert ist und auf dem Gebiet ausgebildet ist, das mit ersten leitfähigen Störstellen
dotiert ist; eine zweite Polysiliziumschicht, die auf der ersten
Polysiliziumschicht ausgebildet ist und mit ersten leitfähigen Störstellen
dotiert ist; eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladungen, die an
einer lateralen Seite der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet
ist; und ein Control Gate, das auf einer seitlichen Seite der Schicht
zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet ist.
Description
- HINTERGRUND
- Ein Flash-Speicherbauteil weist die Vorteile eines EPROM mit Programmier- und Löscheigenschaften und eines EEPROM mit elektrischen Programmier- und Löscheigenschaften auf. Das Flash-Speicherbauteil kann 1 Bit Daten speichern und elektrische Programmier- und Löschoperationen durchführen.
- Wie im Beispiel in
1 dargestellt, kann ein Flash-Speicherbauteil eine dünne Tunneloxidschicht3 enthalten, der auf und/oder über dem Siliziumhalbleitersubstrat1 ausgebildet ist, ein auf und/oder über der Tunneloxidschicht3 ausgebildetes Floating Gate4 , eine auf und/oder über dem Floating Gate4 ausgebildete Isolierschicht5 , eine auf und/oder über der Isolierschicht5 ausgebildetes Control Gate6 , und ein über dem Halbleitersubstrat1 ausgebildetes Source/Drain-Gebiet2 . - ÜBERSICHT
- Ausführungsformen beziehen sich auf ein Speicherbauteil, das Folgendes umfasst:
ein mit ersten leitfähigen Störstellen dotiertes Gebiet;
eine erste Polysiliziumschicht, die mit zweiten leitfähigen Unreinheiten dotiert ist und auf und/oder über dem ersten mit leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist;
eine zweite Polysiliziumschicht, die auf und/oder über der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet und mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist;
eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, die an der lateralen Seite der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet ist; und
ein Control Gate, das auf einer lateralen Seite der Schicht zum Erfassen der elektrischen Ladung ausgebildet ist. - Ausführungsformen beziehen sich auf ein Speicherbauteil, das Folgendes umfasst:
ein mit ersten leitfähigen Störstellen dotiertes Gebiet;
eine erste Polysiliziumschicht, die mit zweiten leitfähigen Störstellen dotiert ist und auf und/oder über dem mit ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist;
eine zweite Polysiliziumschicht, die auf und/oder über der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet und mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist;
eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, die an beiden lateralen Seiten der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet ist; und
erste und zweite Control Gates, die an den lateralen Seiten der Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet sind. - Ausführungsformen beziehen sich auf ein Speicherbauteil, das Folgendes umfasst:
Source- und Drain-Gebiete, die in einem Halbleitersubstrat ausgebildet;
ein Kanalgebiet, das zwischen den Source- und Drain-Gebieten ausgebildet ist;
eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung angrenzend an das Kanalgebiet; und
ein Control Gate neben der Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, wobei das Source-Gebiet, das Kanalgebiet und das Drain-Gebiet vertikal ausgerichtet sind, und das Kanalgebiet, die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung und das Control Gate horizontal ausgerichtet sind. - Ausführungsformen beziehen sich auf ein Speicherbauteil, das Folgendes umfasst:
ein Source-Gebiet, ein gemeinsames Kanalgebiet und ein Drain-Gebiet, die im Halbleitersubstrat ausgebildet sind, wobei das Source-Gebiet, das gemeinsame Kanalgebiet und das Drain-Gebiet in einer ersten Richtung ausgerichtet sind;
eine Vielzahl von Schichten zum Erfassen elektrischer Ladung, die elektrische Ladungen im gemeinsamen Kanalgebiet erfassen; und
eine Vielzahl von Control Gates, an die eine Steuerspannung angelegt wird. - Zeichnungen
- Das Beispiel in
1 veranschaulicht ein Flash-Speicherbauteil. - Die Beispiele in
2 und9 veranschaulichen ein Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen. - Beschreibung
- Wenn in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen beschrieben wird, dass Schichten (Filme), Gebiete, Muster oder Strukturen „auf/über/darüber/oberhalb von" oder „tiefer als/darunter/unter/unterhalb von" Schichten (Filmen), Gebieten, Mustern oder Strukturen ausgebildet sind, bedeutet dies, dass sie direkt mit den Schichten (Filmen), Gebieten, Mustern oder Strukturen in Kontakt stehen, oder dass sie indirekt mit den Schichten (Filmen), Gebieten, Mustern oder Strukturen in Kontakt stehen, indem andere Schichten (Filme), Gebiete, Muster oder Strukturen dazwischen angeordnet sind. Somit muss die Bedeutung basierend auf dem Umfang der vorliegenden Erfindung bestimmt werden.
- Wie in den Beispielen in
2 und3 veranschaulicht, kann das Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen ein Halbleitersubstrat enthalten, auf dem ein mit ersten leitfähigen Störstellen dotiertes Gebiet110 ausgebildet ist. Die ersten leitfähigen Störstellen können Störstellen des N-Typs enthalten, wie phosphorische (P), arsenische (As) oder P-Typ-Störstellen, wie Bor (B). Gemäß einer Ausführungsform enthalten die ersten leitfähigen Störstellen Störstellen des N-Typs. Darüber hinaus kann das Halbleitersubstrat mit Störstellen des N-Typs dotiert sein. - Eine erste Polysiliziumschicht
120 kann auf und/oder über dem Gebiet110 ausgebildet sein, das mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist. Die erste Polysiliziumschicht120 kann mit zweiten leitfähigen Störstellen dotiert sein, die sich von den ersten leitfähigen Störstellen unterscheiden. Wenn es sich bei den ersten leitfähigen Störstellen um Störstellen des N-Typs handelt, sind die zweiten leitfähigen Störstellen Störstellen des P-Typs, so dass die erste Polysiliziumschicht120 eine P-Wanne bildet. - Die zweite Polysiliziumschicht
130 kann auf und/oder über der ersten Polysiliziumschicht120 ausgebildet sein. Die zweite Polysiliziumschicht130 kann mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert sein. - Daher können das Gebiet
110 , das mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist, die erste Polysiliziumschicht120 und die zweite Polysiliziumschicht130 eine vertikale Stapelstruktur bilden, die sequenziell mit Störstellen des N-Typs/Störstellen des P-Typs/Störstellen des N-Typs dotiert ist. - Eine Schicht
140 zum Erfassen elektrischer Ladung kann seitlich (lateral) an beiden Seiten der ersten Polysiliziumschicht120 und der zweiten Polysiliziumschicht130 ausgebildet werden. Die Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung kann eine Isolierschicht umfassen. Wie im Beispiel in3 veranschaulicht, kann gemäß den Ausführungsformen die Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung eine ONO-Schicht umfassen, in der eine erste Oxidschicht141 , eine Nitridschicht142 und eine zweite Oxidschicht143 sequenziell angeordnet sind. Die Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung mit einer ONO-Schicht kann eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte umfassen: SiO2-Si3N4-SiO2, SiO2-Si3N4-Al2O3, SiO2-Si3N4-Al2O3 und SiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2. - Das erste Control Gate
150 und das zweite Control Gate160 mit Polysilizium können auf und/oder über der Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet sein. Im Einzelnen können das erste Control Gate150 und das zweite Control Gate160 auf und/oder über dem Gebiet110 ausgebildet sein, das mit den ersten leitfähigen Störstellen seitlich an beiden Seiten der ersten Polysiliziumschicht120 und der zweiten Polysiliziumschicht130 dotiert ist. - Wie im Beispiel in
4 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen eine zweite Polysiliziumschicht130 enthalten, die höher als das erste Control Gate150 und das zweite Control Gate160 ausgebildet ist. - Wie im Beispiel in
5 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß Ausführungsformen eine Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung umfassen, die an der lateralen Seite der ersten Polysiliziumschicht120 und der zweiten Polysiliziumschicht130 ausgebildet ist. Die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung kann mit einer ONO-Struktur ausgebildet sein, indem sequenziell die erste Oxidschicht141 , die Nitridschicht142 und die zweite Oxidschicht143 aufgetragen wird. Die Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung mit einer ONO-Struktur kann eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte umfassen: SiO2-Si3N4-SiO2, SiO2-Si3N4-Al2O3, SiO2-Si3N4-Al2O3 und SiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2. - Darüber hinaus kann die Isolierschicht
144 mit einer Struktur, die sich von der der ONO-Schicht der Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung unterscheidet zwischen dem ersten Control Gate150 und dem zweiten Control Gate160 und dem Gebiet110 , das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist, ausgebildet sein. - Wie im Beispiel in
6 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen einen Vorsprung111 enthalten, der aus einem bestimmten Bereich des mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiets110 hervorragt. Als Erstes kann eine Polysiliziumschicht120 auf und/oder über Vorsprung111 ausgebildet sein. Vorsprung111 kann ein Material enthalten, das identisch ist mit dem Material von Gebiet110 , das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist. - Wie im Beispiel in
7 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen eine Isolierschicht105 enthalten, die auf und/oder über dem Halbleitersubstrat100 ausgebildet ist und einen Graben103 enthält. - Das mit den ersten leitfähigen Störstellen ausgebildete Gebiet
110 kann im Graben103 ausgebildet sein. - Wie im Beispiel in
8 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß den Ausführungsformen ein Halbleitersubstrat100 enthalten, das ein Halbleitersubstrat vom P-Typ ist. Das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierte Gebiet110 kann auf und/oder über einem bestimmten Bereich des Halbleitersubstrats des P-Typs100 als eine Polysiliziumschicht des N-Typs ausgebildet sein. Darüber hinaus kann eine Isolierschicht105 lateral an beiden Seiten von Gebiet110 , das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist, ausgebildet sein. - Wie im Beispiel in
9 veranschaulicht, kann ein Flash-Speicherbauteil gemäß Ausführungsformen ein Gebiet210 enthalten, das mit zweiten Störstellen dotiert ist und Polysilizium des P-Typs enthält. Die erste Polysiliziumschicht220 , die mit Störstellen des N-Typs dotiert ist, um eine N-Wanne zu bilden, und die zweite Polysiliziumschicht230 , die mit Störstellen des P-Typs dotiert ist, können auf und/oder über Gebiet210 , das mit zweiten Störstellen dotiert ist, ausgebildet werden. Eine Schicht240 zum Erfassen elektrischer Ladung kann an beiden lateralen Seiten der ersten Polysiliziumschicht220 und der zweiten Polysiliziumschicht230 ausgebildet sein. Das erste Control Gate250 und das zweite Control Gate260 mit Polysilizium können auf und/oder über der Schicht240 zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet sein. - Gemäß den Ausführungsformen kann ein Flash-Speicherbauteil mit einem Gebiet
110 , das mit den ersten Störstellen dotiert ist, und einem Gebiet210 , das mit den zweiten Störstellen dotiert ist, ein Source/Drain-Gebiet mit einer vertikalen Struktur in Zusammenwirken mit einer zweiten Polysiliziumschicht130 und230 bilden. Darüber hinaus können eine erste Polysiliziumschicht120 , die mit Störstellen des P-Typs dotiert ist, um eine P-Wanne zu bilden, und die erste Polysiliziumschicht220 , die mit Störstellen des N-Typs dotiert ist, um eine N-Wanne zu bilden, als Kanal fungieren, der einen Weg für die elektrischen Ladungen (oder Löcher) bildet. - Bei einer Schicht
140 zum Erfassen elektrischer Ladung, die mit einer ONO-Schicht mit einer sequenziell aufgetragenen ersten Oxidschicht141 , einer Nitridschicht142 und einer zweiten Oxidschicht143 ausgebildet sein kann, können die elektrischen Ladungen auf der Nitridschicht142 programmiert oder entfernt werden, wobei die erste Oxidschicht141 als eine Tunnel-Oxidschicht dienen kann, um die elektrischen Ladungen von einem Kanal zur Nitridschicht142 zu führen, und wobei die zweite Oxidschicht143 als Sperroxdidschicht dienen kann, die verhindert, dass sich elektrische Ladungen von der Nitridschicht142 zum ersten Control Gate150 und einem zweiten Control Gate160 bewegen. - Das bedeutet, wenn eine Spannung an das erste Control Gate
150 angelegt wird, werden die elektrischen Ladungen (oder Löcher) aus dem Gebiet110 entladen, das mit den ersten Störstellen dotiert ist und als eine Quelle dient, und die entladenen elektrischen Ladungen können in der Nitridschicht142 der Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung programmiert sein. Dann, wenn die an das erste Control Gate150 angelegte Spannung ausgeschaltet wird, können die elektrischen Ladungen (Löcher), die in der Nitridschicht142 programmiert sind, entfernt werden. - Auf dieselbe Weise, wenn die Spannung an das zweite Control Gate
160 angelegt wird, werden die elektrischen Ladungen (oder Löcher) aus dem Gebiet110 entladen, das mit den ersten Störstellen dotiert ist und als eine Quelle dient, und die elektrischen Entladungen können in der Nitridschicht142 der Schicht140 zum Erfassen elektrischer Ladung programmiert sein. Dann, wenn die an das zweite Control Gate160 angelegte Spannung ausgeschaltet wird, können die elektrischen Ladungen (Löcher), die in der Nitridschicht142 programmiert sind, entfernt werden. - Daher ist gemäß Ausführungsformen die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung an beiden Seiten des Kanals vorgesehen, der zwischen Source und Drain mit einer vertikalen Struktur ausgebildet ist, so dass das Flash-Speicherbauteil 2 Bit Daten speichern kann, ohne dass die Größe des Flash-Speicherbauteils erhöht wird. Darüber hinaus kann eine Zelle vier bis acht Bit speichern, wenn das Flash-Speicherbauteil mit einer mehrschichtigen Bit-Technologie kombiniert wird.
- Jede Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „die eine Ausführungsform", „eine Ausführungsform", „eine beispielhafte Ausführungsform" usw. bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Die Vorkommen solcher Ausdrücke an verschiedenen Stellen in der Beschreibung beziehen sich nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform. Weiterhin, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft in Verbindung mit einer beliebigen Ausführungsform beschrieben wird, versteht es sich, dass es im Bereich eines Fachmanns liegt, das Merkmal, die Struktur oder die Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu verwirklichen.
- Obwohl in dieser Beschreibung Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass viele andere Modifikationen und Ausführungsformen von Fachleuten erdacht werden können, die unter den Geist und in den Umfang der Grundsätze dieser Offenlegung fallen. Im Besonderen sind verschiedene Variationen und Modifikationen in den Komponententeilen und/oder Anordnungen der Kombination des Gegenstands im Umfang der Offenlegung, der Zeichnungen und der angehängten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu den Variationen und Modifikationen in den Komponententeilen und/oder Anordnungen sind für Fachleute auch alternative Verwendungen offensichtlich.
Claims (20)
- Ein Halbleiterbauteil, umfassend: ein mit ersten leitfähigen Störstellen dotiertes Gebiet; eine erste Polysiliziumschicht, die mit zweiten leitfähigen Störstellen dotiert und über dem ersten mit leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist; eine zweite Polysiliziumschicht, die über der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet und mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist; eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, die an einer lateralen Seite der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet ist; und ein Control Gate, das auf einer lateralen Seite der Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß Anspruch 1, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung eine erste Oxidschicht, eine Nitridschicht und eine zweite Oxidschicht umfasst.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte umfasst: SiO2-Si3N4-SiO2, SiO2-Si3N4-Al2O3, SiO2-Si3N4-Al2O3 und SiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Polysiliziumschicht über das Control Gate hinaus hervorsteht.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin einen Vorsprung umfassend, der über dem mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist, und wobei die erste Polysiliziumschicht über dem Vorsprung ausgebildet ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin eine Isolierschicht umfassend, die an beiden Seiten des mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiets ausgebildet ist.
- Ein Halbleiterbauteil, umfassend: ein mit ersten leitfähigen Störstellen dotiertes Gebiet; eine erste Polysiliziumschicht, die mit zweiten leitfähigen Störstellen dotiert und über dem mit ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist; eine zweite Polysiliziumschicht, die über der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet und mit ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist; eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, die an beiden seitlichen Seiten der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet ist; und erste und zweite Control Gates, die an den seitlichen Seiten der Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung ausgebildet sind.
- Das Halbleiterbauteil gemäß Anspruch 7, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung eine erste Oxidschicht, eine Nitridschicht und eine zweite Oxidschicht umfasst.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung eine aus der folgende Gruppe ausgewählte umfasst: SiO2-Si3N4-SiO2, SiO2-Si3N4-Al2O3, SiO2-Si3N4-Al2O3 und SiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zweite Polysiliziumschicht über das Control Gate hinaus hervorsteht.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, weiterhin einen Vorsprung umfassend, der über dem mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet ausgebildet ist, und wobei die erste Polysiliziumschicht über dem Vorsprung ausgebildet ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, weiterhin umfassend eine Isolierschicht, die an beiden Seiten des Gebiets ausgebildet ist, das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung an beiden Seiten der zweiten Polysiliziumschicht ausgebildet ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung zwischen dem Gebiet, das mit den ersten leitfähigen Störstellen dotiert ist, und dem ersten und zweiten Gate ausgebildet ist.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, weiterhin eine Isolierschicht umfassend, die zwischen dem mit den ersten leitfähigen Störstellen dotierten Gebiet und dem ersten und zweiten Gate ausgebildet ist.
- Ein Halbleiterbauteil, umfassend: ein Source-Gebiet; ein Drain-Gebiet; ein Kanalgebiet, das zwischen dem Source-Gebiet und dem Drain-Gebiet ausgebildet ist; zumindest eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung angrenzend an das Kanalgebiet; und zumindest ein Control Gate angrenzend an die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung, wobei das Source-Gebiet, das Kanalgebiet und das Drain-Gebiet vertikal ausgerichtet sind, und das Kanalgebiet, die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung und das Control Gate horizontal ausgerichtet sind.
- Das Speicherbauteil gemäß Anspruch 16, wobei zumindest einige Bereiche des Kanalgebiets, der Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung und des Control Gate auf dergleichen horizontalen Ebene angeordnet sind.
- Das Halbleiterbauteil gemäß einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung eine erste Oxidschicht, eine Nitridschicht und eine zweite Oxidschicht umfasst, die horizontal ausgerichtet sind.
- Das Speicherbauteil gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Schicht zum Erfassen elektrischer Ladung an beiden Seiten der ersten Polysiliziumschicht ausgebildet ist.
- Speicherbauteil gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die mindestens eine Schicht zum Erfassen elektrischer Ladungen eine Vielzahl an Schichten zum Erfassen elektrischer Ladungen umfasst, die elektrische Ladungen im Kanalgebiet erfassen, und das mindestens eine Control Gate eine Vielzahl von Control Gates umfasst, an die die Steuerspannung angelegt wird.
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