DE10225410A1 - Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren Download PDF

Info

Publication number
DE10225410A1
DE10225410A1 DE10225410A DE10225410A DE10225410A1 DE 10225410 A1 DE10225410 A1 DE 10225410A1 DE 10225410 A DE10225410 A DE 10225410A DE 10225410 A DE10225410 A DE 10225410A DE 10225410 A1 DE10225410 A1 DE 10225410A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
trench
bit line
line layer
semiconductor material
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.)
Ceased
Application number
DE10225410A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Dr. Deppe
Chistoph Dr Kleint
Christoph Dr. Ludwig
Josef Dr. Willer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Qimonda Flash GmbH
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Qimonda Flash GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG, Qimonda Flash GmbH filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10225410A priority Critical patent/DE10225410A1/de
Priority to TW092113006A priority patent/TWI227937B/zh
Priority to PCT/DE2003/001573 priority patent/WO2003105231A1/de
Priority to CNB038130033A priority patent/CN100337324C/zh
Priority to EP03735305A priority patent/EP1512179A1/de
Priority to KR1020047019839A priority patent/KR100675195B1/ko
Priority to JP2004512201A priority patent/JP2005531920A/ja
Publication of DE10225410A1 publication Critical patent/DE10225410A1/de
Priority to US11/006,049 priority patent/US7205195B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/40EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the peripheral circuit region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

Es wird eine elektrisch leitfähige Bitleitungsschicht aufgebracht und in prallel zueinander angeordnete Anteile strukturiert, bevor der Graben in das Halbleitermaterial geätzt wird, wobei nach dem Strukturieren der Bitleitungsschicht (3, 4) und vor der Ätzung des Grabens eine Implantation zur Festlegung der Position der Junctions eingebracht wird oder nach der Implantation der n·+·-Wanne (19) für die Source-/Drain-Bereiche die Bitleitungsschicht (3, 4) unter Verwendung einer auf dem Halbleiterkörper (1) angeordneten Ätzstoppschicht (2) struktuiert wird.

Description

  • Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für NROMs mit Grabentransistoren und separaten Bitleitungen.
  • Kleinste nichtflüchtige Speicherzellen werden für höchste Integrationsdichte bei Multimedia-Anwendungen benötigt. Die Weiterentwicklung der Halbleitertechnik ermöglicht zunehmend größere Speicherkapazitäten, die im Rahmen herkömmlicher Herstellungstechnologien jedoch nicht erreicht werden.
  • In der DE 100 39 441 A1 ist eine Speicherzelle mit einem Grabentransistor beschrieben, der in einem an einer Oberseite eines Halbleiterkörpers ausgebildeten Graben angeordnet ist. Zwischen der in den Graben eingebrachten Gate-Elektrode und dem daran seitlich angrenzenden Source-Bereich und dem auf der anderen Seite daran angrenzenden Drain-Bereich ist jeweils eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schichtfolge (ONO-Schicht) als Speicherschicht vorhanden. Diese Schichtfolge ist für das Einfangen von Ladungsträgern (hot electrons) an Source und Drain vorgesehen.
  • In der DE 101 29 958 ist eine Speicherzellenanordnung beschrieben, bei der eine weitere Verringerung der Abmessungen der Speicherzellen bei gleichzeitig ausreichend niedrig gehaltener Zugriffszeit zum Schreiben und Lesen dadurch erreicht wird, dass die Bitleitungen ausreichend niederohmig ausgebildet werden. Zu diesem Zweck sind auf den dotierten Source-/Drain-Bereichen der einzelnen Speichertransistoren entsprechend den Bitleitungen streifenförmig strukturierte gesonderte Schichten oder Schichtfolgen als Bitleitungen angeordnet. Diese Schichtfolgen können dotiertes Polysilizium oder eine metallische Schicht umfassen. Insbesondere kann die metallische Schicht eine silizierte Metallschicht sein, die nach dem Verfahren hergestellt wird, das unter der Bezeichnung "Salicide" als Abkürzung von Self-aligned-Silicide bekannt ist.
  • NROM-Speicherzellen sind in der Veröffentlichung von B. Eitan et al.: "NROM: A Novel Localized Trapping, 2-Bit Nonvolatile Memory Cell" in IEEE Electron Device Letters 21, 543 (2000) beschrieben. Wegen der besonderen Materialeigenschaften sind für derartige Speicherzellen typisch Source-/Drain-Spannungen von 4 bis 5 Volt während des Programmierens und Löschens erforderlich. Die Kanallängen des Speichertransistors können daher nicht wesentlich unterhalb 200 nm hergestellt werden. Es wäre jedoch wünschenswert, wenn trotz dieser Kanallänge von 200 nm die Breite der Bitleitungen so reduziert werden könnte, dass eine Zellenfläche von weniger als 5 F2 möglich ist. Außerdem wünschenswert sind Bitleitungen mit ausreichend geringem elektrischem Widerstand, so dass auf mehrfachen Anschluss der Bitleitungen in Abständen innerhalb des Speicherzellenfeldes (bitline strapping) verzichtet werden könnte, zwischen den Wortleitungen keine Kontaktlöcher für den elektrischen Anschluss der Bitleitungen hergestellt werden müssten und dadurch die zwischen den Wortleitungen erforderliche Fläche reduziert werden könnte.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, anzugeben, wie bei der Herstellung von NROM-Speicherzellen die vorgenannten Anforderungen erfüllt werden können und gleichzeitig erreicht wird, die Fabrikationsstreuungen auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Bei dem Verfahren wird der Speichertransistor in einem Graben an einer Oberseite eines Halbleiterkörpers oder einer Halbleiterschicht ausgebildet. Die Gate-Elektrode wird in diesen Graben eingebracht und ist von den seitlich daran angrenzenden Source-/Drain-Bereichen durch eine Speicherschicht, insbesondere eine ONO-Schicht, getrennt. Parallel zu den Gräben sind über den Source-/Drain-Bereichen elektrisch leitfähige Schichten angeordnet, die vorzugsweise mehrere Schichtlagen umfassen. Es ist wichtig, die Grabentiefe relativ zu der Tiefe der Source-/Drain-Bereiche festlegen zu können, so dass die Position, an der die untere Begrenzungsfläche der Source-/Drain-Bereiche an den Graben angrenzt, die so genannte Junction, genau eingestellt werden kann. Dadurch wird die zwischen den beidseitigen Junctions liegende Kanallänge sehr genau entsprechend dem vorgegebenen Wert eingestellt.
  • Bei dem Verfahren wird das dadurch erreicht, dass eine Implantation zur Festlegung der Position der Junctions nach dem Strukturieren der Bitleitungsschicht und vor der Ätzung des Grabens eingebracht wird oder die Strukturierung der Bitleitungsschicht nach einer Implantation der Source-/Drain-Bereiche unter Verwendung einer auf dem Halbleitermaterial angeordneten Ätzstoppschicht erfolgt. So wird erreicht, dass nach dem Strukturieren der niederohmigen Bitleitungen in jedem Fall der Abstand zwischen der Oberseite des Halbleitermaterials, in das der Graben geätzt wird, und der davon ausgehend gemessenen Tiefe der Position der Junctions genau den vorgegebenen Wert besitzt.
  • Falls keine gesonderte Ätzstoppschicht verwendet wird, ergibt sich die maßgebliche Position der Oberseite des Halbleitermaterials beim Ätzen der Bitleitungen. Die Tiefe der Position der Junctions wird in diesem Fall anschließend durch eine gesondert eingebrachte Implantation von Dotierstoff eingestellt, mit der die Source-/Drain-Bereiche endgültig ausbildet werden. Falls die Implantate für die Source-/Drain-Bereiche bereits vor dem Herstellen der Bitleitungen eingebracht wurden, wird durch eine Ätzstoppschicht erreicht, dass die ursprüngliche Oberseite des Halbleitermaterials bei der Strukturierung der Bitleitungen unversehrt bleibt, so dass auch in diesem Fall der Abstand dieser Oberseite von den Junctions den ursprünglichen Wert beibehält. Bei Verwendung einer Ätzstoppschicht, die zunächst ganzflächig aufgebracht wird, kann ein guter elektrischer Übergang zwischen den Bitleitungen und den Bereichen von Source und Drain dadurch hergestellt werden, dass die Ätzstoppschicht unter den Bitleitungen beidseitig zum Teil entfernt wird und die entstehenden Zwischenräume mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktschicht, z. B. aus leitfähig dotiertem Polysilizium, aufgefüllt werden.
  • Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Verfahrens anhand der beigefügten Figuren, die jeweils Querschnitte von Zwischenprodukten nach verschiedenen Schritten des Herstellungsverfahrens zeigen.
  • Die 1.1 bis 5.1 zeigen Querschnitte durch Zwischenprodukte nach verschiedenen Schritten eines bevorzugten ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens.
  • Die 2.2 bis 4.2 zeigen Querschnitte entsprechend den 2.1 bis 4.1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
  • Die 2.3 bis 4.3 zeigen Querschnitte entsprechend den 2.1 bis 4.1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens beginnt gemäß dem in der 1.1 dargestellten Querschnitt ausgehend von einem Halbleiterkörper oder einer auf einem Substrat aufgebrachten Halbleiterschicht, auf dem bzw. auf der zunächst in an sich bekannter Weise ein Pad-Oxid/Nitrid aufgebracht wird. Der Halbleiterkörper 1 besitzt vorzugsweise eine Grunddotierung, die schwach p-leitend ist. An der mit dem Pad-Oxid versehenen Oberseite ist eine n+-dotierte Wanne durch Einbringen von Dotierstoff ausgebildet. Die Pad- Oxidschicht dient später als Ätzstoppschicht 2. Es wird hier ein Oxid bevorzugt, obwohl als Ätzstoppschicht 2 im Prinzip jedes Material geeignet ist, bezüglich dessen das Material der aufzubringenden Bitleitungsschichten selektiv ätzbar ist.
  • An dieser Stelle des Verfahrens werden vorzugsweise alle STI-Isolationen (Shallow Trench Isolation) hergestellt. Diese STI-Isolationen können das gesamte Speicherzellenfeld oder einzelne Blöcke des Speicherzellenfeldes umgeben. Es können zusätzlich solche Isolationsgräben zwischen den einzelnen Speicherzellen vorgesehen sein, die bezüglich des in der 1.1 dargestellten Querschnitts in regelmäßigen Abständen vor und hinter der Zeichenebene und parallel zu der Zeichenebene verlaufen. Wannenimplantate zur Ausbildung von CMOS-Transistoren der Ansteuerperipherie können in diesem Stadium des Verfahrens ebenfalls eingebracht werden. Diese Verfahrensschritte werden in einer an sich bekannten Weise wie bei der Herstellung üblicher Speicherzellenfelder ausgeführt. Es wird dann eine Lackmaske 21 aufgebracht, die Öffnungen in den Bereichen der herzustellenden Bitleitungen aufweist. Unter Verwendung dieser Lackmaske 21 wird die Ätzstoppschicht 2, hier das Pad-Oxid, bereichsweise entfernt.
  • Es wird dann gemäß 2.1 mindestens eine elektrisch leitfähige Bitleitungsschicht auf die Oberseite aufgebracht. Vorzugsweise wird hier ein Schichtstapel aufgebracht, der zunächst eine erste Bitleitungsschicht 3 aus Polysilizium, eine zweite Bitleitungsschicht 4 aus einem Metall oder Metallsilizid und eine Hartmaskenschicht 5 umfasst. Zur Erleichterung der nachfolgenden Lithographieschritte wird vorzugsweise in an sich bekannter Weise auf die Oberseite noch eine dünne Antireflexschicht aufgebracht, die in der Figur nicht eingezeichnet ist. Dann wird mittels einer Fotolithographie zunächst die Hartmaskenschicht 5 strukturiert, so dass anschließend die zweite Bitleitungsschicht 4 und die erste Bitleitungsschicht 3 unter Verwendung der so hergestellten Hartmaske rückgeätzt werden können.
  • Da in den Bereichen zwischen den herzustellenden Bitleitungsstegen noch die restlichen Anteile der Ätzstoppschicht 2 vorhanden sind, ergibt sich beim Erreichen dieser Ätzstoppschicht 2 ein deutliches Signal, dass der Endpunkt der Ätzung erreicht ist. Nach Bedarf kann das Ätzen der ersten Bitleitungsschicht 3, die hier vorzugsweise Polysilizium ist, noch etwas weiter fortgesetzt werden, um sicherzustellen, dass alle restlichen Anteile des Polysiliziums entfernt worden sind. Auf diese Weise erhält man die in der 2.1 dargestellte Struktur, in der auch das erste n+-Implantat zur Ausbildung der n+-Wanne 19 in dem p-leitenden Halbleiterkörper 1, durch die gestrichelte Linie kenntlich gemacht, eingezeichnet ist.
  • Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, als nächstes die Bitleitungsstege seitlich mit einer dünnen Oxidschicht 6 zu bedecken. Das ist im Querschnitt in der 3.1 dargestellt, bei der davon ausgegangen ist, dass die erste Bitleitungsschicht 3 Polysilizium und die zweite Bitleitungsschicht 4 eine metallische Schicht, insbesondere ein Metallsilizid, ist. Diese Schichten werden daher oberflächlich oxidiert, so dass die dünne Oxidschicht 6 das Halbleitermaterial und die Flanken der Bitleitungsstege bedeckt. Die Hartmaskenschicht 5, die z. B. ein Nitrid ist, wird dabei nicht oder nur geringfügig oxidiert.
  • Entsprechend dem Querschnitt der 4.1 werden dann an den Flanken der Bitleitungsstege Spacer 7 hergestellt, vorzugsweise, indem zunächst ganzflächig eine Nitridschicht in gleichmäßiger Dicke abgeschieden wird und diese Schicht anschließend in einem anisotropen Ätzschritt so weit rückgeätzt wird, dass die in der 4.1 eingezeichneten Spacer 7 übrig bleiben. Die dünne Oxidschicht 6 dient hierbei wieder als Ätzstoppschicht, so dass die Oberseite des Halbleiterkörpers 1 nicht angegriffen wird. Zwischen den hergestellten Spacern 7 werden dann jeweils die Gräben, die für die Speichertransistoren vorgesehen sind, ausgeätzt. Das geschieht mittels ei nes so genannten Break-Through-Step, in dem wie sonst üblich in mehreren aufeinanderfolgenden Ätzschritten zunächst die dünne Oxidschicht 6 entfernt und sodann das Halbleitermaterial in Grabenform ausgeätzt wird.
  • Es wird so der in der 4.1 eingezeichnete Graben 8 ausgebildet. Wegen der zuvor vorhandenen Ätzstoppschicht 2 bzw. der Oxidschicht 6 befand sich vor der Grabenätzung die Oberseite des Halbleiterkörpers 1 in einem genau definierten Abstand zu der unteren Grenzfläche der Source-/Drain-Bereiche, wie in der 4.1 gestrichelt eingezeichnet ist. Dort, wo diese Grenzfläche an die Grabenwände anstößt, befinden sich die so genannten Junctions, die den Anfang und das Ende des dazwischen angeordneten Kanalbereichs festlegen. Der Kanalbereich befindet sich an der Oberseite des Halbleitermaterials zwischen den Junctions im Bereich des Grabenbodens. Nach dem Ätzen des Grabens 8 können die Wände und der Boden des Grabens durch Aufbringen einer Opferschicht aus einem dünnen Oxid, das anschließend entfernt wird, verbessert werden. Auf die so verbesserte Oberfläche des Halbleitermaterials kann dann anschließend die vorgesehene Speicherschicht aufgebracht werden.
  • In der 5.1 ist im Querschnitt dargestellt, dass die Speicherschicht 9 ganzflächig auf die in der 4.1 dargestellte Struktur aufgebracht wird. Die Speicherschicht 9 ist vorzugsweise eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schichtfolge, in der die Nitridschicht als Speichermedium und die beiden Oxidschichten als Begrenzungsschichten zum Einfangen von Ladungsträgern (trapping) vorgesehen sind. Im Bereich der Ansteuerperipherie kann die Speicherschicht 9 fotolithographisch entfernt werden und durch geeignete Dielektrikumschichten als Gate-Oxid der Ansteuertransistoren ersetzt werden.
  • Zur Herstellung der Gate-Elektroden der Speichertransistoren wird dann vorzugsweise eine erste Wortleitungsschicht 10 aus dotiertem Polysilizium aufgebracht. Derjenige Anteil dieser ersten Wortleitungsschicht 10, der den jeweiligen Graben füllt, bildet eine betreffende Gate-Elektrode 18. Wie bereits oben erwähnt, können parallel zu den Wortleitungen STI-Isolationsgräben in das Halbleitermaterial eingebracht worden sein. Die Gräben sind daher in Längsrichtung jeweils durch das isolierende Material, insbesondere Siliziumdioxid, unterbrochen, so dass in diesem zuletzt angegebenen Verfahrensschritt das Material der ersten Wortleitungsschicht 10 nur zwischen den STI-Isolationsgräben in die Gräben 8 der Speichertransistoren eingebracht wird. Die so hergestellten Gate-Elektroden 18 sind von den Source-/Drain-Bereichen 15 durch die Speicherschicht 9 getrennt. Zwischen den Junctions 16 befindet sich unmittelbar unter der Speicherschicht 9 im Halbleitermaterial der Kanalbereich 17. Eine zweite Wortleitungsschicht 11, die auf die Oberseite der ersten Wortleitungsschicht 10 aufgebracht wird, ist vorzugsweise ein Metallsilizid, insbesondere Wolframsilizid (WSi). Eine darauf aufgebrachte weitere Hartmaskenschicht 12 dient zur Strukturierung der Wortleitungen als Streifen, die in der 5.1 innerhalb der Zeichenebene von links nach rechts verlaufen. Zur Fertigstellung der Speicherzellenanordnung noch erforderliche weitere Verfahrensschritte erfolgen in der vom Stand der Technik her an sich bekannten Weise.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird keine Ätzstoppschicht verwendet bzw. das zunächst aufgebrachte Pad-Oxid vollständig entfernt, bevor die Bitleitungsschichten aufgebracht werden. Ein dem Verfahrensschritt der 2.1 entsprechender Querschnitt ist in der 2.2 dargestellt. Es ist hier die n+-Wanne 19 zur Ausbildung der Source-/Drain-Bereiche in dem Halbleiterkörper 1 dargestellt. Wie erkennbar ist, wird bei der Strukturierung der Bitleitungsstreifen, die hier ebenfalls eine erste Bitleitungsschicht 3 (vorzugsweise leitfähig dotiertes Polysilizium), eine zweite Bitleitungssicht 4 (vorzugsweise Wolframsilizid) und eine Hartmaskenschicht 5 umfassen, bis in das Halbleitermaterial hinein geätzt. Zwischen den Bitleitungsstreifen ist daher die Oberseite des Halbleiterkörpers 1 entsprechend abgesenkt, so dass hier der Abstand zwischen der unteren Grenzfläche der n+-Wanne und der Oberseite des Halbleiterkörpers 1 verringert ist. Um die Bitleitungsstreifen sicher voneinander zu trennen, wird hier der Ätzprozess so weit fortgesetzt, bis alles Material der ersten Bitleitungsschicht 3 entfernt wurde.
  • Um auch in diesem Ausführungsbeispiel zu einem genau festgelegten Abstand der Junctions von der Oberseite des Halbleitermaterials zu gelangen, so dass bei der Grabenätzung die Kanallänge exakt eingestellt werden kann, wird hier die n+-Wanne 19 zunächst nur mit geringer Tiefe ausgebildet, was aber ausreicht, um einen guten elektrischen Übergang zwischen den Bitleitungsstreifen und dem darunter befindlichen Halbleitermaterial zu erreichen. Erst nach dem Ätzen der Bitleitungsstege erfolgt die eigentliche n+-Dotierung, mit der die Bereiche von Source und Drain hergestellt und die Positionen der Junctions festgelegt werden.
  • Die weitere Source-/Drain-Implantierung ist im Querschnitt in der 3.2 mit dem dotierten n+-Bereich 20 dargestellt. Das unter den Bitleitungsstegen etwas flachere Profil der Dotierstoffkonzentration ist mit der gekrümmten unteren gestrichelten Linie angedeutet. Es ist daran erkennbar, dass das weitere Wannenimplantat 20 erst nach der Herstellung der Bitleitungsstege eingebracht wurde. Die Implantationsdosis wird hier so eingestellt, dass die untere Grenzfläche des weiteren Wannenimplantates 20 einen vorgesehenen Abstand zu der Oberseite des Halbleitermaterials zwischen den Bitleitungsstegen aufweist. Es schließt sich dann in der zuvor beschriebenen Weise die Herstellung einer dünnen Oxidschicht 6 an, die die Flanken der Bitleitungsstege bedeckt.
  • Der in der 4.2 dargestellte Querschnitt entspricht dem Querschnitt der 4.1 nach der Herstellung der Spacer 7 und dem Ätzen des Grabens B. Die Position der Junctions, die durch die Position der unteren Grenzfläche des weiteren Wannenimplantates an den Wänden des Grabens 8 festgelegt wird, befindet sich in dem vorgesehenen Abstand von der Oberseite des Halbleiterkörpers im Bereich zwischen den Bitleitungsstegen, so dass beim Ätzen des Grabens 8 auch hier die Ätztiefe so genau eingestellt werden kann, dass die vorgesehene Kanallänge hergestellt wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens geht von einer ganzflächigen Ätzstoppschicht 2 aus. Die Bitleitungsschichten werden auf der Ätzstoppschicht 2, z. B. der Pad-Oxidschicht, aufgebracht. Der Querschnitt, der in der 2.3 dargestellt ist, zeigt die Anordnung nach dem Ätzen der Bitleitungsstege. Es ist hier dargestellt, dass auch bei Verwendung einer Ätzstoppschicht 2 die Implantierung des Dotierstoffes, der für die Bereiche von Source und Drain vorgesehen ist, in zwei Schritten vor dem Aufbringen der Bitleitungsschichten und nach dem Aufbringen der Bitleitungsschichten erfolgen kann. Es sind daher auch hier eine n+-Wanne 19 und ein weiteres Wannenimplantat 20 eingezeichnet. Da die Ätzstoppschicht 2 ganzflächig vorhanden ist, ist zunächst nur ein unzureichender elektrischer Kontakt zwischen der n+-Wanne 19 und der ersten Bitleitungsschicht 3 (vorzugsweise leitfähig dotiertes Polysilizium) vorhanden. Die Ätzstoppschicht 2 wird daher entfernt, so dass nur ein geringer Anteil der Ätzstoppschicht 2 unterhalb der Bitleitungsstege verbleibt.
  • In der 3.3 sind die restlichen Anteile der Ätzstoppschicht 2 unter den Bitleitungsstegen im Querschnitt eingezeichnet. Es wird ganzflächig eine Kontaktschicht 13 aufgebracht, die vorzugsweise eine dünne elektrisch leitende Polysiliziumschicht ist. Mit dieser Kontaktschicht 13 werden die beidseitigen Zwischenräume zwischen dem Bitleitungsstreifen und dem Halbleiterkörper 1 aufgefüllt. Auf diese Weise ergibt sich ein guter elektrischer Übergang zwischen den Bitleitungsstegen und dem Halbleitermaterial der n+-Wanne 19. Die übrigen Anteile der Kontaktschicht 13 auf und zwischen den Bitleitungsstegen werden entfernt.
  • In der 4.3 ist die mit diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens erreichte Struktur entsprechend dem Verfahrensschritt der 4.1 im Querschnitt dargestellt. Unterhalb der Bitleitungsstege befinden sich hier ein restlicher Anteil der Ätzstoppschicht 2 sowie die verbleibenden Anteile 14 der Kontaktschicht 13. Die dargestellte Struktur entspricht im Übrigen der Struktur gemäß der 4.1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.
  • Mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens ist es möglich,
    • a) Oxidisolationen zwischen benachbarten Kanälen in Form von STI-Isolationen vorzusehen,
    • b) eine Kanallänge von etwa 200 nm auf einen vorgegebenen Wert sehr exakt einzustellen,
    • c) eine Virtual-Ground-NOR-Speicherarchitektur mit metallisierten Bitleitungen zur Verminderung des Bitleitungswiderstandes auszubilden und
    • d) Fabrikationsstreuungen äußerst gering zu halten.
  • Mit diesem Verfahren ist es daher möglich, den Flächenbedarf eines NROM-Speichers weiter zu verringern.
  • 1
    Halbleiterkörper
    2
    Ätzstoppschicht
    3
    erste Bitleitungsschicht
    4
    zweite Bitleitungsschicht
    5
    Hartmaskenschicht
    6
    Oxidschicht
    7
    Spacer
    8
    Graben
    9
    Speicherschicht
    10
    erste Wortleitungsschicht
    11
    zweite Wortleitungsschicht
    12
    weitere Hartmaskenschicht
    13
    Kontaktschicht
    14
    verbleibender Anteil der Kontaktschicht
    15
    Source-/Drain-Bereich
    16
    Junction
    17
    Kanalbereich
    18
    Gate-Elektrode
    19
    n+-Wanne
    20
    weiteres Wannenimplantat
    21
    Lackmaske

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit einer Gate-Elektrode (18), die an einer Oberseite eines Halbleiterkörpers (1) oder einer Halbleiterschicht angeordnet und von dem Halbleitermaterial durch dielektrisches Material getrennt ist, und mit einem Source-Bereich (15) und einem Drain-Bereich (15), die in dem Halbleitermaterial ausgebildet sind, wobei die Gate-Elektrode (18) in einem in dem Halbleitermaterial ausgebildeten Graben (8) zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich angeordnet ist und wobei zumindest zwischen dem Source-Bereich und der Gate-Elektrode und zwischen dem Drain-Bereich und der Gate-Elektrode eine Speicherschicht (9) vorhanden ist, die zum Einfangen von Ladungsträgern vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrisch leitfähige Bitleitungsschicht (3, 4) aufgebracht und in parallel zueinander angeordnete Anteile strukturiert wird, von einer zwischen diesen Anteilen vorhandenen Oberseite her der Graben (8) in das Halbleitermaterial geätzt wird, wobei nach dem Strukturieren der mindestens einen elektrisch leitfähigen Bitleitungsschicht (3, 4) und vor der Ätzung des Grabens (8) eine Implantation zur Festlegung einer Position, an der eine Begrenzung zwischen einem Source-/Drain-Bereich (15) und einem an einem unteren Anteil des Grabens vorgesehenen Kanalbereich an den Graben anstößt, eingebracht wird oder wobei nach einer Implantation der Source-/Drain-Bereiche (15) die Strukturierung der mindestens einen elektrisch leitfähigen Bitleitungsschicht (3, 4) unter Verwendung einer auf dem Halbleitermaterial angeordneten Ätzstoppschicht (2) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine elektrisch leitende Bitleitungsschicht (3, 4) aus einem Material aus der Gruppe von dotiertem Polysilizium, Wolfram, Wolframsilizid, Kobalt, Kobaltsilizid, Titan und Titansilizid hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zunächst eine Ätzstoppschicht (2) ganzflächig aufgebracht wird und die mindestens eine elektrisch leitfähige Bitleitungsschicht (3, 4) auf dieser Ätzstoppschicht (2) aufgebracht wird, nach dem Strukturieren der Bitleitungsschicht und vor dem Ätzen des Grabens (8) die Ätzstoppschicht (2) soweit entfernt wird, dass zwischen der Bitleitungsschicht (3, 4) und dem darunter vorhandenen Halbleitermaterial ein von dem Material der Ätzstoppschicht (2) freier Bereich vorhanden ist, und dieser Bereich mit einer Kontaktschicht (14) aus einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem vor dem Ätzen des Grabens (8) die Anteile der strukturierten Bitleitungsschicht (3, 4) beidseitig mit Spacern (7) bedeckt werden und der Graben (8) im Bereich zwischen diesen Spacern (7) geätzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem nach dem Ätzen des Grabens (8) eine ONO-Speicherschicht (9) aufgebracht wird und in den Graben (8) ein für die Gate-Elektrode (18) vorgesehenes Material eingebracht wird.
DE10225410A 2002-06-07 2002-06-07 Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren Ceased DE10225410A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10225410A DE10225410A1 (de) 2002-06-07 2002-06-07 Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren
TW092113006A TWI227937B (en) 2002-06-07 2003-05-13 Method for fabricating NROM memory cells with trench transistors
PCT/DE2003/001573 WO2003105231A1 (de) 2002-06-07 2003-05-15 Verfahren zur herstellung von nrom-speicherzellen mit grabentransistoren
CNB038130033A CN100337324C (zh) 2002-06-07 2003-05-15 具沟槽晶体管氮化物只读存储器存储单元的制造方法
EP03735305A EP1512179A1 (de) 2002-06-07 2003-05-15 Verfahren zur herstellung von nrom-speicherzellen mit grabentransistoren
KR1020047019839A KR100675195B1 (ko) 2002-06-07 2003-05-15 트렌치 트랜지스터를 갖는 nrom-메모리 셀을 제조하는방법
JP2004512201A JP2005531920A (ja) 2002-06-07 2003-05-15 トレンチトランジスタを有するnromメモリセルの製造方法
US11/006,049 US7205195B2 (en) 2002-06-07 2004-12-07 Method for fabricating NROM memory cells with trench transistors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10225410A DE10225410A1 (de) 2002-06-07 2002-06-07 Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10225410A1 true DE10225410A1 (de) 2004-01-08

Family

ID=29718894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10225410A Ceased DE10225410A1 (de) 2002-06-07 2002-06-07 Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7205195B2 (de)
EP (1) EP1512179A1 (de)
JP (1) JP2005531920A (de)
KR (1) KR100675195B1 (de)
CN (1) CN100337324C (de)
DE (1) DE10225410A1 (de)
TW (1) TWI227937B (de)
WO (1) WO2003105231A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10226964A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-08 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer NROM-Speicherzellenanordnung
US7528425B2 (en) * 2005-07-29 2009-05-05 Infineon Technologies Ag Semiconductor memory with charge-trapping stack arrangement
US20070054463A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-08 Spansion Llc Method for forming spacers between bitlines in virtual ground memory array and related structure
JP2009004510A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置
CN110148596B (zh) * 2018-02-12 2020-11-10 联华电子股份有限公司 动态随机存取存储器的位线栅极结构及其形成方法
CN111653568B (zh) * 2020-06-01 2023-02-03 中国科学院微电子研究所 一种半导体结构及其制造方法、dram和半导体芯片
TWI774007B (zh) * 2020-06-16 2022-08-11 華邦電子股份有限公司 圖案化的方法
US20230197808A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Ememory Technology Inc. Memory cell of charge-trapping non-volatile memory

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5519236A (en) * 1993-06-28 1996-05-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device having surrounding gate transistor
US5576567A (en) * 1990-06-28 1996-11-19 Texas Instruments Incorporated Vertical memory cell array and method of fabrication
DE69324880T2 (de) * 1992-10-22 1999-10-14 Toshiba Kk Vertikal-MOSFET mit einem Graben, der mit Mehrschichten-Gatefilm bedeckt ist
WO2002015276A2 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Speicherzelle, speicherzellenanordnung und herstellungsverfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2889061B2 (ja) * 1992-09-25 1999-05-10 ローム株式会社 半導体記憶装置およびその製法
US5937296A (en) * 1996-12-20 1999-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Memory cell that includes a vertical transistor and a trench capacitor
US6326272B1 (en) * 1999-11-18 2001-12-04 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming self-aligned elevated transistor
DE10039441A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-28 Infineon Technologies Ag Speicherzelle, Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren
DE10129958B4 (de) 2001-06-21 2006-07-13 Infineon Technologies Ag Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576567A (en) * 1990-06-28 1996-11-19 Texas Instruments Incorporated Vertical memory cell array and method of fabrication
DE69324880T2 (de) * 1992-10-22 1999-10-14 Toshiba Kk Vertikal-MOSFET mit einem Graben, der mit Mehrschichten-Gatefilm bedeckt ist
US5519236A (en) * 1993-06-28 1996-05-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device having surrounding gate transistor
WO2002015276A2 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Speicherzelle, speicherzellenanordnung und herstellungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003105231A1 (de) 2003-12-18
EP1512179A1 (de) 2005-03-09
US20050085037A1 (en) 2005-04-21
KR20040111726A (ko) 2004-12-31
CN1659709A (zh) 2005-08-24
TWI227937B (en) 2005-02-11
US7205195B2 (en) 2007-04-17
TW200400602A (en) 2004-01-01
KR100675195B1 (ko) 2007-01-26
CN100337324C (zh) 2007-09-12
JP2005531920A (ja) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10129958B4 (de) Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren
DE19808182C1 (de) Elektrisch programmierbare Speicherzellenanordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung
DE4113325C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Speichermatrix aus Zellen mit schwimmenden Gates
DE102005012112B4 (de) Verfahren zum Herstellen von ladungsfangenden Halbleiterspeicherbauelementen und ladungsfangendes Halbleiterspeicherbauelement
DE10228565B4 (de) Nicht-flüchtige Speichervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19747776C2 (de) Flash-Halbleiterspeicher mit Stapelgate und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1179849A2 (de) Speicherzelle und Herstellungsverfahren
DE10039441A1 (de) Speicherzelle, Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren
DE102004060171A1 (de) Charge-trapping-Speicherzelle und Herstellungsverfahren
DE102005026944A1 (de) Kontaktschema für Speicheranordnung und Herstellungsverfahren hierfür
DE102004006505A1 (de) Charge-Trapping-Speicherzelle und Herstellungsverfahren
DE10258194B4 (de) Halbleiterspeicher mit Charge-trapping-Speicherzellen und Herstellungsverfahren
DE102005036548A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes in einem Flash-Speicher
DE10324550B4 (de) Herstellungsverfahren für eine NROM-Halbleiterspeichervorrichtung
DE10231966A1 (de) Feldeffekttransistor, zugehörige Verwendung und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE10204873C1 (de) Herstellungsverfahren für Speicherzelle
EP1514304B1 (de) Verfahren zur herstellung einer nrom-speicherzellenanordnung
DE102005048197B3 (de) Halbleiterspeicherbauelement mit vergrabenen Bitleitungen und selbstjustierenden Bitleitungskontakten und dessen Herstellungsverfahren
DE19807010A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer nichtflüchtigen Speichereinrichtung
DE10206057A1 (de) Nichtflüchtiges Speicherbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1518277B1 (de) Verfahren zur herstellung eines nrom-speicherzellenfeldes
DE10225410A1 (de) Verfahren zur Herstellung von NROM-Speicherzellen mit Grabentransistoren
WO2003096425A1 (de) Flash-speicherzelle und herstellungsverfahren
DE10338021A1 (de) Vertikaler NROM und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1623459B1 (de) Bitleitungsstruktur sowie verfahren zu deren herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection