DE2744114A1 - Storage FET modified to reduce waste - incorporates auxiliary zone, with additional channel and selection gate - Google Patents
Storage FET modified to reduce waste - incorporates auxiliary zone, with additional channel and selection gateInfo
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Abstract
Description
SDeicher-FET mit wenigstens einem Gate.SDeicher-FET with at least one gate.
Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der in der Hauptanmeldung/im Hauptpatent P 24 45 079.1-33 angegebenen Gegestände, welche einen bestimmten Speicher-FET mit einem p-Kanal oder n-Kanal betreffen, und zwar einen Speicher-FET mit wenigsten einem Gate, nämlich mit einem allseitig von einem Isolator umgebenen, floatenden Speichergate, bei dem zur Umladung des Speichergate die Ladungsträger inJizierende KanalinJektion - d. h. Umladung durch im eigenen, leitenden Kanal stark beschleunigte und hierdurch aufgeheizte Ladungsträger, die wegen ihrer Aufheizung durch ein in Source-Drain-Richtung wirkendes elektrisches Feld die Energieschvelle zum Leitfähigkeitsband des Isolators im Falle der ElektroneninJektion bzw. zum Valenzband des Isolators im Falle der LöcherinJektion Uberwinden und dadurch zum Speichergate gelangen - ausgenutzt wird, wobei sein zwischen Drainbereich und Sourcebereich gelegener Kanal eine in Source-Drain-Stromrichtung wirkende, beim Programmieren eine erhöhte Feldstärke aufweisende und dadurch die autgeheizen Ladungsträger liefernde Be schl eunigungs strecke aufweist, die durch eine im Bereich dieser Kanalstelle angebrachte erhebliche Aufbauinhomogenität des Speicher-FET verursacht wird und wobei beim Programmieren das Speichergate durch die KanalinJektion so aufgeladen wird, nämlich im Falle eines n-Kanal-Spei cher-FET mittels El ektroneninJ ektion bzw. im Falle eines p-Kanal-Speicher-FET mittels Löcherinjektion, daß das Speichergate nach dieser Aufladung durch Influenz in den Source-Drain-Strom hemmender Weise auf die Source-Drain-Strecke einwirkt. Ein solcher Speicher-FET kann mit besonders niedriger Source-Drain-Spannung programmiert werden, was für sich die Ausschußquote bei der Herstellung solcher Speicher-FETs zu vermindern gestattet. Der Speicher-FET hat einen n-Kanal, wenn Elektronen injiziert werden sollen, und einen p-Kanal, wenn Löcher in das Speichergate injiziert werden sollen. Ein solcher Speicher-FET ist schon mehrfach inzwischen vorbekannt und vorgeschlagen worden, vgl. z.B. den in der nichtvorveröffentlichten Anmeldung P 26 43 932.7 = VPA 76P6262 vorgeschlagenen Speicher-FET mit angenähert nascheniörmigem Kanal, dessen Verengung bzw. Kanalinhomogenität am drainseitigen Ende des Kanals angebracht ist.The invention relates to a development of the in the main application / in Main patent P 24 45 079.1-33 specified objects, which a certain memory FET with a p-channel or n-channel concern, namely a memory FET with least a gate, namely with a floating gate surrounded on all sides by an insulator Storage gate in which the charge carriers inject the charge carriers to recharge the storage gate Sewer injection - d. H. Reloading through strongly accelerated in its own conductive channel and charge carriers that are heated as a result, which because of their heating up by an in Electric field acting in the source-drain direction sets the energy threshold to the conductivity band of the insulator in the case of electron injection or to the valence band of the insulator Overcome in the case of hole injection and thereby get to the storage gate - is utilized, its channel located between the drain region and the source region one acting in the source-drain current direction, when programming an increased field strength and thus the acceleration that delivers the heated load carriers has stretch, which by a mounted in the area of this sewer point considerable Structural inhomogeneity of the memory FET is caused and whereby when programming the storage gate is charged by the KanalinJektion, namely in the case of an n-channel storage FET by means of electron injection or in the case of of a p-channel memory FET by means of hole injection that the memory gate after this Charging by influence in the source-drain current in an inhibiting manner on the source-drain path acts. Such a memory FET can have a particularly low source-drain voltage be programmed what the reject rate in the production of such Memory FETs are allowed to decrease. The memory FET has an n-channel when Electrons should be injected, and a p-channel if holes in the memory gate should be injected. Such a memory FET has been used several times previously known and proposed, see e.g. in the non-prepublished Registration P 26 43 932.7 = VPA 76P6262 proposed memory FET with approximated nasal canal, its narrowing or canal inhomogeneity on the drain side End of the channel is attached.
Der durch die Erfindung weiterentwickelte Speicher-FET wird also durch die Aufladung seines Speichergate in den stark sperrenden Zustand gesteuert, so daß zu seiner Anwendung in Speichermatrizen an sich keine 2-FET-Speicherzellen, sondern an sich nur 1-FET-Speicherzellen nötig sind, wie insbesondere in der DT-OS 24 45 137 = VPA 74/6185 vor allen Anhand der dortigen Figur 4 erläutert wird. Gerade in diesem besonders einfachen, platzsparenden Aufbau der 1-FET-Speicherzelle wurde ein wichtiger Vorteil eines solchen Speicher-FET gesehen, wie daraus hervorgeht.The memory FET further developed by the invention is thus by the charging of its storage gate is controlled in the strongly blocking state, so that there are no 2-FET memory cells per se for its use in memory matrices, but only 1-FET memory cells are actually required, as in particular in the DT-OS 24 45 137 = VPA 74/6185 is explained above all on the basis of FIG. 4 there. Just in this particularly simple, space-saving structure of the 1-FET memory cell seen an important advantage of such a memory FET, as can be seen from it.
2-FET-Speicherzellen, bei welchen in Reihe zum insbesondere ein floatendes Speichergate aufweisenden Speicher-FET jeweils ein Auswahl-FET bzw. Lese-FET geschaltet ist, sind bei Verwendung von FAMOS-Speicher-FETs und SAMOS-Speicher-FETs und auch bei MNOS-Speicher-FETs in einer Vielzahl von Literaturstellen beschrieben, vgl. insbesondere die DT-OS 24 45 077 = VPA 74/6186 sowie den dort und den in der DT-OS 24 45 078 X VPA 74/6187 berücksichtigten Stand der Technik.2-FET memory cells in which in particular a floating Memory FETs having a memory gate each have a selection FET or read FET connected is when using FAMOS memory FETs and SAMOS memory FETs and also in the case of MNOS memory FETs described in a large number of literature references, cf. in particular the DT-OS 24 45 077 = VPA 74/6186 as well as the one there and the one in the DT-OS 24 45 078 X VPA 74/6187 considered the state of the art.
Es zeigt sich, daß Uberraschenderweise die Ausschußquote bei der Herstellung des in der Hauptanmeldung/im Hauptpatent beschriebenen, oben zitierten Speicher-FET verringert werden kann, wenn der betreffende Speicher-FET entgegen der sonstigen Gepflogenheit in Reihe zu seiner Souree-Drain-Strecke jeweils einen weiteren Kanalbereich, der seinerseits von einem steuerbaren Auswahlgate beeinflußt wird, enthält.It turns out that, surprisingly, the reject rate in the production of the above-cited memory FET described in the main application / in the main patent can be reduced if the memory FET in question is contrary to the other Customarily one further canal area in series with its source-drain route, which in turn is influenced by a controllable selection gate.
Die Erfindung geht also von dem zitierten, in der Hauptanmeldung/im Hauptpatent angegebenen Speieher-FET aus. Der erfindungsgemäße Speieher-EET ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Source und dem Drain in Reihe zu seinem Kanal zunächst ein Hilfsbereich mit der gleichen Dotierung wie die Source und der Drain und dahinter ein weiterer Kaanalbereich mit einem diesen weiteren Kanalbereich beeinilussenden, von diesem weiteren Kanalbereich isolierten, steuerbaren Auswahlgate eingelegt sind. Die Erfindung betrifft also wegen der zusätzlichen Anbringung des Auswahlgate einen Speieher-FET mit mindestens zwei Gates, nämlich mit dem Auswahlgate und dem Speichergate. Wegen der UND[NR]Verknüpfung des weiteren Kanalbereichs und des Kanals stellt also die Erfindung gleichsam eine Tetrode besonderer Art dar, wodurch die Erfindung hinsichtlich ihres Aufbaus und hinsichtlich ihrer Wirkung manche Ähnlichkeiten mit den bekannten 2-FET Speicherzellen hat. Ein wesentlicher thiterschied zu den bekannten 2-FET-Speieherzellen ist darin zu sehen, daß der vom Speichergate beeinflußte Kanal bei aufgeladenem Speiehergate in seinen sperrenden Zustand gesteuert ist, so daß es zunächst den Ansehen hatte, daß der weitere Kanalbereich überflüssig wäre, weil ein in dieser Weise aufladbares Speichergate gestattet, alleine den Speleher-FET ohne weiteren Kanalbereich innerhalb einer 1-FET-Speieherzelle zu verwenden.The invention is based on what is cited in the main application Main patent specified Speieher FET. The Speieher EET according to the invention is characterized in that between the source and the drain in series with its First an auxiliary area with the same doping as the source and the channel Drain and behind it another channel area with this additional channel area influencing, controllable selection gate isolated from this further channel area are inserted. The invention relates because of the additional attachment of the Select gate a storage FET with at least two gates, namely with the select gate and the storage gate. Because of the AND [NR] link of the other channel range and of the canal, the invention represents, as it were, a tetrode of a special kind, whereby the invention in terms of its structure and in terms of its effect has some similarities with the known 2-FET memory cells. An essential one The difference to the known 2-FET storage cells can be seen in the fact that the from Storage gate influenced channel when the storage gate was charged in its blocking State is controlled, so that it initially had the impression that the further channel area would be superfluous, because a memory gate chargeable in this way permits, alone the Speleher FET without any further channel area within a 1-FET storage cell to use.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann jedoch die Ausschußquote von hochintegrierten Speichern mit n-Kanal-Spei- cher-FETs insbesondere dadurch weiter verringert werden,daß ein ni chtprogrammi erter n-Kanal-Speicher-E13T, dessen Spei -chergate also ungeladen ist, aufgrund der statistischen Schwankungen beim Herstellen und Betrieb solcher n-Kanal-Speicher-FETs z.B. statt der häufig beabsichtigten Anreicherungstyp-Oharakteristik sogar einen an sich nicht beabsichtigten, leitenden Kanal zwischen seiner Source-Drain-Strecke wie ein Verarmungstyp-FET aufweisen darf, ohne den Betrieb des Speichers zu gefährden. Wenn nämlich ein erster Speicher-FET und noch ein anderer Speicher-FET - evtl. sogar mehrere andere - jeweils ohne die erfindungsgemäße Maßnahme mit der gleichen Leseleitung verbunden sind, und wenn dieser andere Speicher-FET einen leitenden Kanal und dadurch eine leitende Verbindung zu einer Stromquelle aufweist, obwohl er nur unprogrammiert und daher im "O"-Zustand ist, kann dieser leitende Kanal fälschlicherweise das Vorliegen des "O"-Zustandes zum Lesen ausgewählten ersten Speicher-F"ET, wenn dessen Speichergate negativ aufgeladen und also im ~1 ~-Zustand ist, vortäuschen. Der ausgewählte erste Speicher-FET liefert dann nämlich als gelesenes ~1"-Zustandssignal richtigerweise ~kein Strom", jedoch der andere - bzw. die anderen - Speicher-FETs mit unbeabsichtigt leitendem Kanal liefern unbeabsichtigterweise das nur vorgetäuschte, überlagerte "O"-Zustandssignal ~Strom fließt", so daß scheinbar ein "1"-Zustandssiganl aus dem ersten Speicher-FET gelesen wird. Die Ausschußquote bei der Herstellung des Speicher-FET wird also bei der Erfindung dadurch verringert, daß statistische Schwankungen der Eigenschaften des anderen Speicher-FET ungefährlich gemacht werden, indem ein weiterer, für sich gesteuerter Kanalbereich in Reihe zum vom Speichergate beeinflußten Kanal des Speicher-FET angebracht ist. Der weitere Kanalbereich des anderen Speicher-FET wird nämlich beim Lesen des ersten Speicher-FET, wie für sich von 2-FET-Speicherzellen bekannt, in seinem nichtleitenden Zustand gesteuert, so daß ein an sich unbeabsichtigterweise leitender Kanal dieses anderen Speicher-FET wegen der t1ND-Verknüpfung kein falsches gelesenes Signal mehr vortäuschen kann.By the measure according to the invention, however, the reject rate of highly integrated storage with n-channel storage cher FETs in particular can be further reduced by the fact that an unprogrammed n-channel memory E13T, whose storage gate is therefore uncharged due to statistical fluctuations in the manufacture and operation of such n-channel memory FETs e.g. instead of the frequently intended enhancement type characteristic even one that is not intended per se, conductive channel between its source-drain junction like a depletion type FET without endangering the operation of the storage tank. Namely, if a first memory FET and yet another memory FET - possibly even several others - each without the measure according to the invention are connected to the same read line, and if this other memory FET has a conductive channel and thereby a conductive connection to a power source, although it is only unprogrammed and therefore in the "O" state is, this conductive channel may mistakenly be in the "O" state first memory F "ET selected for reading when its memory gate is negatively charged and so is in the ~ 1 ~ state, pretend. The selected first memory FET supplies then namely as a read ~ 1 "status signal correctly ~ no power", however the other - or the other - memory FETs with inadvertently conducting channel unintentionally deliver the simulated, superimposed "O" status signal ~ Current flows ", so that apparently a" 1 "state signal from the first memory FET is read. The reject rate in the manufacture of the memory FET is thus at of the invention is reduced by the fact that statistical fluctuations in the properties the other memory FET can be made harmless by adding another one to itself Controlled channel range in series with the memory gate influenced channel of the memory FET is appropriate. The other channel area of the other memory FET is namely at Reading of the first memory FET, as is known per se from 2-FET memory cells, in its non-conductive state controlled, so that a per se unintentional conducting channel of this other memory FET not a false one because of the t1ND link read signal can simulate more.
Insbesondere bei einem - z.B. mit UV -~Licht - gelöschten, also wieder unprogrammierten Speicher-FET wird durch die Erfindung ermöglicht, daß ohne Störung des Speicherbetriebes eine - z.B. durch die DT-OS 25 13 207 = VPA 75P6039 ftlr sich bekannte - übermäßige Löschung des Speichergate zulässig wird, daß also durch die Erfindung der Kanal auch bei Source-flrain-Spannung Null leiten darf, also Z.3. das Speichergate nach dem Entladen nicht, wie estl. beabsichtigt, elektrisch neutral, sondern positiv mit Löchern aufgeladen sein darf oder in Haftstellen des Isolators Löcher gefangen sein dürfen, Ja daß selbst ein Verarmrngstyp-Kanal durch eine dünne n-dotierte Schicht zwischen der Source und dem Drain bzw. dem Hilfsbereich angebracht sein darf - selbst wenn an dz einen Hauptstreckenanschluß, z.B. der Source, ständig eine Stromquelle, z.D Nasse, angeschlossen wird. Die in der DT-OS 25 13 207 gezeigte Abhilfemaßnahme, um die tibermäßige Entladung des Speichergate zulassen zukönnen, nämlich das Speichergate nur unter einem bestimmten Teil des Steuergate anzubringen, beeinträchtigt nämlich die Ausschußquote, denn sie setzt relativ hohe Anforderungen an die Toleranzen der Herstellung von verwendeten Masken sowie an die Toleranzen der Justierung dieser Masken während der Herstellung des Speicher-FET voraus - Anforderungen, die bei der Erfindung weniger hoch sein können, selbst wenn noch ein zusätzliches Steuergate über dem Speichergate angebracht wird, wie aus den unten beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer solchen Weiterbildung der Erfindung erkennbar ist.Especially in the case of a - e.g. with UV - ~ light - deleted, so again Unprogrammed memory FET is made possible by the invention without interference the storage operation one - e.g. by the DT-OS 25 13 207 = VPA 75P6039 for itself known - excessive deletion of the memory gate is permitted, so that by the Invention of the channel is allowed to conduct even at zero source slope voltage, i.e. Z.3. the storage gate not after unloading, as estl. intended to be electrically neutral, but may be positively charged with holes or in traps of the insulator Holes may be trapped, yes that even an impoverishment-type canal through a thin one n-doped layer attached between the source and the drain or the auxiliary region may be - even if a main line connection, e.g. the source, is constantly on dz a power source, e.g. wet, is connected. The one shown in DT-OS 25 13 207 Corrective Action to Allow Excessive Discharge of the Storage Gate namely to install the storage gate only under a certain part of the control gate, namely affects the reject rate, because it sets relatively high requirements the tolerances of the production of masks used and the tolerances the adjustment of these masks during the manufacture of the memory FET - requirements, which can be less high in the invention, even if an additional one Control gate is placed over the memory gate as described below Process for producing such a development of the invention can be seen.
Ein weiterer Umstand senkt die Ausschußquote bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme. Insbesondere wenn ein Kanal mit besonders kurzer Kanallänge verwendet wird, tritt häufig unbeabsichtigterweise ein gewisser Uüterschwellstrom auf, sobald eine hohe positive Vorspannung am Drain bezogen auf das Sourcepotential ist, besonders falls außerdem ein Steuergate angebracht ist, an welchem bezogen auf das Sourcepotential keine Vorspannung, nämlich z.B. Masse liegt.Diese Betriebsweise ist besonders dann zu beachten, falls der Speicher-FET in einer Speichermatrix angebracht ist, wobei ein erster, ausgewählter Speicher-FET soeben programmiert wird und einer oder mehrere andere Speicher-FETs, die am Drain mit dem Drain des ersten Speicher-FET verbunden sind und die ihrerseits nicht programmiert sind und die an sich auch nicht programmiert werden sollen. Solche nichtprogrammierten anderen Speicher-FETs weisen dann - insbesondere wegen der statistischen Schwankungen der Eigenschaften der Vielzahl der Speicher-FETs, die im Speicher angebracht sind - mitunter recht beachtliche Unterschwellenströme auf.Another circumstance lowers the reject rate when applying the measure according to the invention. Especially if a channel with a particularly short channel length is used, a certain threshold current often occurs unintentionally on as soon as a high positive bias voltage at the drain relative to the source potential is related, especially if a control gate is also attached to which there is no bias voltage on the source potential, e.g. ground is particularly important if the Storage FET in one Memory array is attached, with a first, selected memory FET just is programmed and one or more other memory FETs connected to the drain with are connected to the drain of the first memory FET and which in turn are not programmed and which in themselves should not be programmed. Such non-programmed ones other memory FETs then exhibit - especially because of the statistical fluctuations the characteristics of the plurality of memory FETs mounted in memory - sometimes quite considerable sub-threshold currents.
Bei solchen anderen Speicher-FETs kann mitunter auch durch sogenanntes ~Punch-through" ein weiterer Source-Drain-Strom unerwünschterweise auftreten. Solche thiterschwellenströme sowie Punch-through-Ströme der anderen Spei cher-FETs bewirken, daß die Gesamtströme, die in der die Drains verbindenden Verbindungsleitung fließen, mitunter beachtlich groß werden, z.B. oft ein Mehrfaches des Source-Drain-Stromes des zu programmierenden ersten Speicher-FET betragen können. Dadurch, daß erfindungsgemäß zwischen der Source und dem Drain ein weiterer Kanalbereich in Reihe zur Source-Drain-Strecke des Speicherw T angebracht wird, wobei dieser weitere Kanalbereich bei nichtausgewählten Speicher-FETs während des Programmiervorganges des ersten Speicher-FET für sich in den nichtleitenden Zustand gesteuert werden können, können solche Unterschwellenströme und Punch-through-Ströme wirksam unterdrückt werden. Auf diese Weise fließt also wegen der Erfindung in der betreffenden, die Drains miteinander verbindenden Verbindungsleitung nur noch der zur Programmierung benötigte Source-Drain-Strom des ersten Speicher-FET, so daß der Spannungsabfall an den dazu in Reihe wirksamen FETs der Randelektronik eines solchen Speichers relativ klein bleibt.In the case of such other memory FETs, what is known as ~ Punch-through "another source-drain current undesirably occur. Such cause thiter threshold currents and punch-through currents of the other memory FETs, that the total currents that flow in the connecting line connecting the drains, sometimes become considerably large, e.g. often a multiple of the source-drain current of the first memory FET to be programmed. By virtue of the fact that according to the invention between the source and the drain another channel region in series with the source-drain path of the memory w T is attached, this further channel area if not selected Memory FETs during the programming process of the first memory FET by themselves can be controlled in the non-conductive state, such sub-threshold currents and punch-through currents can be effectively suppressed. So this is how it flows because of the invention in the relevant connecting line connecting the drains to one another only the source-drain current of the first memory FET required for programming, so that the voltage drop across the FETs of the edge electronics that are effective in series such a memory remains relatively small.
Je kleiner dieser Spannungsabfall in der Randelektronik ist, um so zuverlässiger wird der erste Speicher-FET programmi ert.The smaller this voltage drop in the edge electronics, the more so the first memory FET is programmed more reliably.
Der bei der Erfindung zwischen der Source und dem Drain angebrachte Hilfsbereich gestattet besonders einfache Herstellungsverfahren zur Herstellung der Gates anzuwenden, wie aus den unten beschriebenen Herstellungsverfahrensbeispielen hervorgeht.The one placed between the source and the drain in the invention Auxiliary area allows particularly simple manufacturing processes to the Fabrication of the gates apply as from the fabrication process examples described below emerges.
Die Erfindung verbessert also die Ausschußquote insbesondere dadurch, daß trotz unvermeidbarer statistischer Schwankungen der Eigenschaften der verschiedenen Speicher-FETs einer großen Speichermatrix Störungen unschädlich gemacht werden, welche sonst insbesondere durch hohe Anforderungen an Toleranzen, durch übermäßige Löschung, durch Vhterschwellenströme und/oder durch Punch-through-Ströme noch auftreten können.The invention thus improves the reject rate in particular by that despite inevitable statistical fluctuations in the properties of the various Memory FETs of a large memory matrix disturbances are rendered harmless, which otherwise in particular due to high demands on tolerances, due to excessive Extinction, through threshold currents and / or through punch-through currents, can still occur can.
Die Erfindung und Weiterbildungen davon werden anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben, welche einen Längsschnitt und eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigen. Durch Verwendung der gleichen Hinweiszeichen wie in der Hauptanmeldung/im Hauptpatent kann sich die vorliegende Beschreibung im wesentlichen auf die weiterbildenden Merkmale, die die Erfindung und deren Weiterbildungen betreffen, beschränken.The invention and further developments thereof are illustrated with the aid of the figures 1 and 2 described in more detail, which show a longitudinal section and a plan view of an embodiment show the invention. By using the same reference symbols as in the main application Main patent, the present description can essentially be based on the further education Features that relate to the invention and its developments restrict.
Die Figur 1 zeigt das allseits von einem Isolator umgebene, in elektrischer Hinsicht floatende Speichergate GI und die Source-Drain-Strecke S-D . Zwischen dem Hilfsbereich HS und dem Drain D liegt der von dem Speichergate GI beeinflußte, als Inhomogenität die meistens besonders günstige drainseitige Verengung enthaltende Kanal K, dessen Länge in dem vorliegenden Beispiel zur Verminderung der zu Programmierung nötigen Spannung zusätzlich relativ kurz ist, nämlich hier nur 3/u beträgt. Dann ist dieser Kanal außerdem aber noch so lang, daß die Anforderungen an die Toleranzen der Masken bei der Herstellung dieses Beispiels schon deswegen relativ klein sind.Figure 1 shows that surrounded on all sides by an insulator, in electrical Regarding floating memory gate GI and the source-drain path S-D. Between the Auxiliary area HS and the drain D is influenced by the memory gate GI, as Inhomogeneity containing the mostly particularly favorable constriction on the drain side Channel K, the length of which in the present example is used to reduce the programming required voltage is also relatively short, namely here is only 3 / u. then however, this channel is still so long that the demands on the tolerances the masks in the manufacture of this example are therefore relatively small.
Der in der Fig. 1 gezeigte Speicher-EfET, der übrigens einen n-Kanal enthält, enthält außerdem den in Reihe zum Kanal K wirksamen weiteren Kanalbereich Ka, der in diesem Fall ebenfalls nur 3/u lang ist. Dieser weitere Kanalbereich Ka liegt im gezeigten Ausftihrungsbeispiel zwischen der Source 5 und dem Hilfsbereich HS. Dieser Hilfsbereich selbst weist bei diesem Ausführungsbeispiel nach außen keinen eigenen Anschluß auf im Gegensatz zur Source 5 und zum Drain D, wie in der Figur angedeutet ist. Auch das bei der Erfindung nicht immer vorgesehene Steuergate G2 und das bei der Erfindung immer vorgesehene, den weiteren Kanalbereich Ka beeinflussende Auswahigate Ga2 sind von außen steuerbar, wie ebenfalls in Fig. 1 angedeutet ist.The memory EfET shown in FIG. 1, which incidentally has an n-channel contains, also contains the one in series with channel K. effective further Channel area Ka, which in this case is also only 3 / u long. This further channel area In the exemplary embodiment shown, Ka lies between the source 5 and the auxiliary region HS. This auxiliary area itself does not have any to the outside in this exemplary embodiment own connection on in contrast to the source 5 and the drain D, as in the figure is indicated. Also the control gate G2, which is not always provided in the invention and that which is always provided in the invention and which influences the further channel region Ka Selection gates Ga2 can be controlled from the outside, as is also indicated in FIG. 1.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt also eine Tetrode besonderer Art dar, die nämlich zwei getrennte Gates Ga2 und GI aufweist, wobei die von diesen Gates beeinflußten Bereiche K, Ka untereinander elektrisch in Reihe liegen und daher eine UND-Verknüpfung in der Source-Drain-Strecke S-D ausüben. Weil diese Source-Drain-Strecke S-D nur leitet, falls jeder der beiden von den Gates Ga2, Ol beeinflußten Bereiche K und Ka für sich leitet, entspricht der gezeigte Speicher-FET einer 2-FET-Speicherzelle. Ein wesentlicher Unterschied zu bekannten 2-FET-Speicherzellen besteht aber darin, daß es sich bei der Erfindung aber um einen Speicher-FET handelt, dessen Speichergate GI beim Programmieren mit Hilfe von Kanalinjektion so aufgeladen wird, daß dessen Kanal K durch die Aufladung in den sperrenden, statt in den leitenden Zustand gesteuert wird.The embodiment shown thus represents a tetrode in particular Art, namely having two separate gates Ga2 and GI, the one of these Gates influenced areas K, Ka are electrically in series with one another and therefore exercise an AND link in the source-drain path S-D. Because this source-drain route S-D only conducts if each of the two areas influenced by the gates Ga2, Ol K and Ka conducts independently, the memory FET shown corresponds to a 2-FET memory cell. An essential difference to known 2-FET memory cells, however, is that that the invention is a memory FET whose memory gate GI when programming with the help of channel injection is charged in such a way that its Channel K is controlled by charging into the blocking state instead of the conducting state will.
Der weitere Kanalbereich Ka verhindert aufgrund der UND-Verknüpfung in seinem nichtleitenden Zustand, daß bei Ubermäßiger Löschung des Speichergate GI ein Strom durch die Source-Drain-Strecke S-D fließt, der, wie oben beschrieben, zur Vortäuschungen von ~O"-Zuständen während des Lesevorganges anderer Speicher-FETs führen könnte. Der weitere Kanalbereich Ka verhindert außerdem aufgrund der UND-Verknüpfungen in seinem sperrenden Zustand, daß unbeabsichtige Unterschwellenströme oder Punch-through-Ströme im Kanal K und damit in der Source-Drain-Strecke S-D fließen, welche die Programmierung anderer Speicher-FETs beeinträchtigen könnten.The other channel area Ka prevents due to the AND link in its non-conductive state, that in the event of excessive erasure of the memory gate GI a current flows through the source-drain path S-D, which, as described above, to simulate ~ O "states during the reading process of other memory FETs could lead. The further channel area Ka also prevents due to the AND links in its locking state that unintentional Sub-threshold currents or punch-through currents flow in channel K and thus in source-drain path S-D, which could interfere with the programming of other memory FETs.
Es ist günstig, die in der Fig. 2 gezeigte, in der Fig. 1 nicht gezeigte Breite des weiteren Kanalbereichs Ka möglichst groß gegenüber der in der Fig. 2 gezeigten, in Fig. 1 nicht gezeigten Breite des Kanals K zu machen, damit während der Programmierung dieses Speicher-FET ein möglichst geringer Spannungsabfall am weiteren Kanalbereich Ka auftritt und damit möglichst die gesamte Spannung über der leitenden Source-Drain-Strecke S-D dann über dem Kanal K auftritt. Je geringer nämlich der Spannungsabfall am weiteren Kanalbereich Ka im Vergleich zum Spannungsabfall am Kanal K ist, um so kräftiger ist die Aufheizung der Ladungen im leitenden Kanal K während der Programmierung, so daß die beabsichtigte Aufladung des Speichergate G1 dann besonders zuverlässig eintritt. Man kann z.B. an ein Verhältnis der Kanalbreiten von 10:1 und noch mehr denken, so daß der Platzbedarf für diese Weiterbildung, wie Fig. 2 zeigt, im wesentlichen durch die Breite des weiteren Kanalbereichs Ka, jedoch nur unwesentlich durch den Platzbedarf des Kanals K des Speicher-FET bedingt ist. Diese Dimensionierung ist besonders dann zu empfehlen, wenn der Speicher-FET in einem Speicherbaustein angebracht wird, der nur relativ wenige solche Speicher-FETs enthält, so daß der Platzbedarf weniger wichtig als die hohe Zuverlässigkeit und als die verminderte Ausschußquote ist. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich also insbesondere für Speicher-Chips mit nur z.B. 1024 oder 256 Speicherzellen, die zur Speicherung kurzer Programme häufig ausreichend sind. It is favorable that the one shown in FIG. 2, not shown in FIG. 1, is advantageous The width of the further channel region Ka is as large as possible compared to that in FIG. 2 shown, not shown in Fig. 1 width of the channel K so that during When programming this memory FET, the lowest possible voltage drop on the further channel area Ka occurs and thus as possible the entire voltage over of the conductive source-drain path S-D then occurs via the channel K. The lower namely the voltage drop at the further channel area Ka compared to the voltage drop is on channel K, the more intense the heating of the charges in the conductive channel K during programming, so that the intended charge of the memory gate G1 then occurs particularly reliably. For example, a ratio of the channel widths can be used think of 10: 1 and even more, so that the space required for this training, such as Fig. 2 shows, however, essentially through the width of the further channel region Ka is only insignificantly caused by the space requirement of channel K of the memory FET. This dimensioning is particularly recommended if the storage FET is in a memory chip is attached, the relatively few such memory FETs contains, so that the space requirement is less important than the high reliability and than is the reduced reject rate. This embodiment is therefore suitable especially for memory chips with only e.g. 1024 or 256 memory cells that are used for Storing short programs are often sufficient.
Falls die Erfindung nur das floatende Speichergate G1, Jedoch nicht außerdem das in Fig. 1 gezeigte Steuergate G2 aufweist, ist der Aufbau besonders einfach. Dieses Ausführungs- bei spiel ist relativ schnell mit Hilfe von ultraviolettem Licht löschbar, weil kein darüber liegendes, einen Schatten werfendes Steuergate G2 vorhanden ist. Um ein solches Ausführungsbeispiel besonders zuverlässig als Speicherzelle betreiben zu können, ist es mitunter empfehlenswert, eine ausreichend verstärkte kapazitive Kopplung zwischen dem Speichergate GI und dem Drain D, z.B. durch besonders große Uberlappung dieser beiden Bereiche, anzubringen. Auf diese Weise ist sichergestllt, daß, bei seiner Programmierung während des Beginnes der Aufladung, das Speichergatepotential mittels des Drainpotentials bei Elektroneninjektion so positiv oder bei Löcherinjektion so negativ gemacht ist, daß es den Kanal K zuverlässig in den leitenden Zustand steuert und daß das Speichergate Ol außerdem die im Kanal K aufgeheizten Ladungsträger anzieht und so seine Aufladung fördert. Durch eine solche ausreichende kapazitive Kopplung zwischen dem Drain D und dem Speichergate GI ist besonders zuverlässig dieser Kanal K beim Lesen und beim Beginn des Programmierens im unprogrammierten Zustand des Speicher-FET - zumindest schwach - leitend, aber beim Lesen im programmierten Zustand dieses Speicher-FET zuverlässig nichtleitend, selbst wenn der Kanal K aufgrund seiner Dotierung bzw. Struktur für sich vom Anreicherungstyp ist - erst recht aber wenn er vom Verarmungstyp ist. If the invention only has the floating memory gate G1, but not also has the control gate G2 shown in Fig. 1, the structure is special simple. This execution example is relatively quick with Can be erased with the help of ultraviolet light because there is no overlying a shadow G2 throwing control gate is available. To such an embodiment especially To be able to operate reliably as a storage cell, it is sometimes advisable to a sufficiently increased capacitive coupling between the memory gate and GI to the drain D, e.g. by particularly large overlapping of these two areas. In this way it is ensured that, when programming it at the beginning the charge, the storage gate potential by means of the drain potential in the case of electron injection is made so positive or, in the case of hole injection, so negative that the channel K is reliable controls in the conductive state and that the memory gate Ol also controls in the channel K attracts heated charge carriers and thus promotes their charging. By a such sufficient capacitive coupling between the drain D and the memory gate GI, this channel K is particularly reliable when reading and when starting programming in the unprogrammed state of the memory FET - at least weakly - conductive, but when reading in the programmed state this memory FET is reliably non-conductive, even if the channel K is of the enhancement type due to its doping or structure is - but especially if he is of the impoverishment type.
Wenn jedoch der Speicher-FET, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ein zusätzliches, steuerbares Steuergate G2 aufweist, ist es nicht nötig, eine kapazitive Kopplung zwischen dem Drain D und dem Speichergate GI und/oder einen Verarmungstyp-Kanal K anzubringen, um im unprogrammierten Zustand während des Lesevorgangs das ~O"-Zustandssignal ~Strom fließt" oder beim Beginn des Programmierens einen leitenden Zustand des Kanals K zu erhalten. Dann kann nämlich an dieses Steuergate G2 ein geeignetes Potential gelegt werden, durch welches der Kanal K leitend wird, falls der Speicher-FET Jeweils nichtprogrammiert ist, und bei dem der Kanal K nichtleitend ist, falls der Speicher-FET programmiert ist. Wie noch be- schrieben wird, sind die Anforderungen an die Toleranzen von Masken bei der Herstellung der präzise übereinander geschichteten Gates GI und G2 angenehm gering. Die Herstellung des Speicher-FET mit Steuergate ist zudem einfach, weil der Kanal K vom Anreicherungstyp sein kann, also vom gleichen Typ, wie der in der Fig. 1 gezeigte weiter Kanalbereich Ka.However, if the memory FET, as shown in Fig. 1, an additional, Having controllable control gate G2, it is not necessary to have a capacitive coupling between the drain D and the memory gate GI and / or a depletion type channel K to attach in the unprogrammed state during the reading process the ~ O "state signal ~ Current flows "or a conductive state of the channel at the beginning of programming K to get. A suitable potential can then be applied to this control gate G2 be placed through which the channel K is conductive, if the memory FET each is not programmed, and channel K is non-conductive if the memory FET programmed. How still are the requirements to the tolerances of masks in the manufacture of the precisely stacked ones Gates GI and G2 pleasantly low. The manufacture of the memory FET with control gate is also simple because the channel K can be of the enrichment type, i.e. of the same type Type, like the wide channel area Ka shown in FIG. 1.
Dadurch, daß das Steuergate G2 und das Auswahigate Ga2 nicht unmittelbar leitend miteinander verbunden, sondern getrennt steuerbar sind, kann die Taktfrequenz zum Betrieb eines solchen Speicher-FET und daher auch zum Betrieb von aus solchen Speicher-FETs aufgebauten Speichern erhöht werden. Die insgesamt wirksame Kapazität an den Verbindungsleitungen des Speichers, welche den betreffenden Auswahlgates Ga2 oder den betreffenden Steuergates G2 entsprechende Potentiale zuführen, ist nämlich verringert, so daß der Einschwingzustand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Takten entsprechend zeitlich kurz ist. Die Verkürzung der betreffenden Einschwingzeit gestattet die Erhöhung der Taktfrequenz beim Betrieb solcher Speicher.Because the control gate G2 and the selection gate Ga2 are not immediate The clock frequency can be conductively connected to one another but can be controlled separately to operate such a memory FET and therefore also to operate from such Memory FETs built up memories are increased. The overall effective capacity on the connecting lines of the memory, which the relevant selection gate Ga2 or supply corresponding potentials to the relevant control gates G2 namely reduced, so that the transient state between two consecutive Clocking is correspondingly short in time. The shortening of the respective settling time allows the clock frequency to be increased when operating such memories.
Darüberhinaus gestattet die getrennte Steuerung der beiden steuerbaren Gates G2, Ga2, beide Gates mit verschiedenen Potentialen zu versorgen. Insbesondere kann man in einem solchen Fall zwischen dem Hilfsbereich HS bzw. der Source 5 einerseits und dem Auswahlgate Ga2 andererseits deutlich größere Spannungen als zwischen dem Drain D einerseits und dem Steuergate G2 andererseits während des ProgrAmmrervorganges anlegen. Dies hat den Vorteil, daß während des Programmiervorganges der weitere Kanalbereich Ka dann besonders gut leitend ist und damit oft selbst bei geringer Kanaibreite einen besonders niedrigen Spannungsabfall aufweist, so daß die Aufheizung der Elektronen im leitenden Kanal K während der Kanalinjektion besonders kräftig ausfällt, was die Aufladung des Speichergate GI erleichtert.It also allows the two controllable ones to be controlled separately Gates G2, Ga2 to supply both gates with different potentials. In particular one can in such a case between the auxiliary area HS or the source 5 on the one hand and the selection gate Ga2 on the other hand, significantly higher voltages than between the Drain D on the one hand and the control gate G2 on the other hand during the programming process invest. This has the advantage that the other Channel area Ka is then particularly good conductive and thus often even with low Channel width has a particularly low voltage drop, so that the heating of the electrons in the conductive channel K are particularly strong during the channel injection fails, which makes it easier to charge the storage gate GI.
Dadurch, daß der Hilfsbereich HS gleichzeitig zur Begrenzung des Kanals K als auch zur Begrenzung des weiteren Ka- nalbereichs Ka ausgenutzt wird, indem er an diese beiden Bereiche unmittelbar angrenzt, wie in der Figur gezeigt ist, kann man besondere leitende Verbindungen einsparen, die anzubringen wären, falls man den Kanal K einerseits und den weiteren Kanalbereich Ka andererseits jeweils durch verschiedene, eigene Hilsbereiche begrenzen würde, was an sich möglich wäre. Darüberhinaus bringt dieser den Kanal K und den weiteren Kanalbereich Ka gemeinsam begrenzende einzige Hilfsbereich HS den Vorteil mit sich, besonders wenig Platz auf der Oberfläche des Substrats HT zur benötigen. Darüberhinaus ermöglicht ein solcher einziger Hilfsbereich HS, relativ einfache Masken bei der Herstellung des Speicher-FET zu verwenden.Because the auxiliary area HS is used to limit the channel at the same time K as well as to limit the further K- nal area Ka exploited by being immediately adjacent to these two areas, as shown in the figure you can save special conductive connections that would have to be made, if one has the channel K on the one hand and the further channel region Ka on the other hand, respectively would limit what would be possible in itself through various, own areas of assistance. In addition, this brings the channel K and the further channel area Ka together limiting single auxiliary area HS has the advantage of particularly little space on the surface of the substrate HT to need. In addition, a such a single auxiliary area HS, relatively simple masks in the production of the Use memory FET.
Besonders wenn die Kapazität zwischen dem Hilfsbereich HS und dem Substrat HT - warum auch immer, z .3. wegen der großen Breite des Kanalbereiches Ka-groß ist, kann beim Programmieren eines anderen Speicher-FET, dessen Drain mit dem Drain des ersten Speicher-FET unmittelbar leitend verbunden ist, eine Störung auftreten: Während der Programmierung des anderen Speicher-FET liegt nämlich am Drain D des ersten Speicher-FET ebenfalls das entsprechende positive oder negative Potential - je nach dem Typ des Kanals, ob es sich also um einen n-Kanal-Speicher-FET oder um einen p-Kanal-Speicher-FET handelt - , während der Hilfsbereich HS dieses ersten Speicher-FET noch angenähert auf dem Potential des Substrats HT, d.h. z.B. auf Massenpotential, liegt. Selbst wenn der weitere Kanalbereich Ka in dieser Zeit in seinen nichtleitenden Zustand gesteuert ist, fließt zwischen dem Hilfsbereich HS und dem Drain D im Kanal K ein kräftiger, die hohe Kapazität zwischen dem Hilfsbereich HS und Substrat HT aufladender Strom, falls der Kanal K leitend ist, z.B. falls also während dieses Betriebszustandes - warum auch immer - zusätzlich das Potential des Steuergate G2 nachträglich je nach Kanaltyp noch in positive oder negative Richtung verändert wird. Wegen der Leitfähigkeit des Kanals K kann nämlich durch den die hohe Kapazität zwischen dem Hilfsbereich HS und dem Substrat HT aufladenden Strom eine Kanalinjektion und damit eine teilweise Aufladung des Speichergate G1, ausgelöst werden.Especially when the capacity between the auxiliary area HS and the Substrate HT - for whatever reason, e.g. 3. because of the large width of the canal area Ka-is large, when programming another memory FET, its drain with is directly connected to the drain of the first memory FET, a disturbance occur: During the programming of the other memory FET is namely on Drain D of the first memory FET also has the corresponding positive or negative Potential - depending on the type of channel, i.e. whether it is an n-channel memory FET or a p-channel memory FET - while the auxiliary area HS this first memory FET still approximately at the potential of the substrate HT, i.e. e.g. on mass potential. Even if the wider channel area is Ka during this time is controlled in its non-conductive state, flows between the auxiliary area HS and the drain D in the channel K a powerful, the high capacity between the auxiliary area HS and substrate HT charging current if the channel K is conductive, e.g. if so during this operating state - for whatever reason - additionally the potential of the control gate G2 later in the positive or negative direction, depending on the channel type is changed. Because of the conductivity of channel K namely can through which the high capacitance between the auxiliary area HS and the substrate HT charges Current a channel injection and thus a partial charging of the storage gate G1, to be triggered.
Die Störung besteht also darin, daß bei jeder Programmierung eines anderen Speicher-FET sogar mehrfach hintereinander unbeabsichtigterweise eine teilweise Aufladung des Speichergate ol des ersten Speicher-FET mit aufgeheizten Ladungsträgern eintreten kann, bis dieses Speichergate GI schließlich ziemlich stark aufgeladen ist und eine beabsichtigte Programmierung dieses ersten Speicher-FET vortäuscht. Diese Störung ist insbesondere dadurch verminderbar oder vermeidbar, daß zwischen dem Hilfsbereich HS und dem Drain D, in elektrischer Hinsicht parallel zum Kanal K, oder zwischen dem Hilfsbereich HS und einer Spannungsquelle ein hochohmiger Widerstand eingefügt wird, über welchen der HilSsbereich HS auf das Potential des Drain D in unschädlicher Weise aufgeladen wird, solange der weitere Kanalbereich Ka zumindest weitgehend in seinen nichtleitenden Zustand gesteuert ist.The problem is that with each programming one other memory FET even unintentionally a partial multiple times in a row Charging of the storage gate ol of the first storage FET with heated charge carriers can occur until this memory gate GI is finally charged quite heavily and simulates an intentional programming of this first memory FET. This disruption can be reduced or avoided in particular by the fact that between the auxiliary area HS and the drain D, in electrical terms parallel to the channel K, or a high-value resistor between the auxiliary area HS and a voltage source is inserted, over which the HilSsbereich HS to the potential of the drain D in is charged harmlessly as long as the further channel area Ka at least is largely controlled in its non-conductive state.
Das in den Figuren schematisch gezeigte, ein Steuergate G2 aufweisende Ausführungsbeispiel kann man z.B. auf folgende Weise herstellen: Auf das leitende Substrat HT läßt man zunächst eine Dickoxidschicht Du aufwachsen.The one shown schematically in the figures, having a control gate G2 Embodiment can be produced, for example, in the following way: On the conductive Substrate HT is first allowed to grow a thick oxide layer.
Danach ätzt man ein Fenster in die Dickoxidschicht Du längs der gesamten Fläche und Länge OL der Source-Drain-Strecke S-D des Speicher-FET, so daß das Substrat HT dort wieder offen zugänglich ist. Dadurch wird auch die in Fig. 2 gezeigte Verengung V erzeugt. Daraufhin läßt man eine erste Isolierschicht, nämlich eine Dünnoxidschicht II auf dieser gesamten Fläche des Fensters aufwachsen, z.B. mit der Dicke 6002 . Danach läßt man eine erste Polisiliziumschicht aufwachsen, die man noch dotiert und die man mit hohen zulässigen Toleranzen anschließend wieder wegätzt, mit Ausnahme der zum Speichergate Ol und der daran angrenzenden, überstehenden Randschichten G1', die man zunächst noch nicht wegätzt. Zurückbleibt also das Speichergate Ol zusammen mit vorläufig daran angrenzenden Randschichten G1', wobei diese Randschichten Ol' Jetzt Teile des späteren Hilfsbereiches HS und des späteren Drain D bedecken, aber selber keine bestimmte Größe aufweisen müssen. Diese überstehenden Randschichten Ol' werden erst später, wie noch beschrieben werden wird, weggeätzt. Then you etch a window in the thick oxide layer along the entire length Area and length OL of the source-drain path S-D of the memory FET, so that the substrate HT is openly accessible again there. This also results in the narrowing shown in FIG. 2 V generated. A first insulating layer, namely a thin oxide layer, is then left II grow on this entire area of the window, e.g. with a thickness of 6002. A first polysilicon layer is then allowed to grow, which is then doped and which are then etched away again with high permissible tolerances, with the exception the to the memory gate Ol and the adjacent, protruding edge layers G1 ', which are not yet etched away. So the storage gate Ol remains together with provisionally adjoining edge layers G1 ', these edge layers Ol' Now cover parts of the later auxiliary area HS and the later drain D, but do not have to have a certain size themselves. These protruding edge layers Ol 'will only be etched away later, as will be described later.
Als nächstes läßt man auf den Polisiliziumbereichen G1, Ol' sowie auf den noch offenliegenden Teilen der ersten Isolierschicht Ii eine zweite Isolierschicht 12 entstehen, z.B. mit der Dicke 50 . Auf diese zweite Isolierschicht 12 läßt man eine zweite Polisiliziumschicht aufwachsen, aus der durch Wegätzen mittels einer Maske das Steuergate G2 und das Auswahlgate Ga2 geformt wird. Durch Ausnutzung der gleichen Maske kann man zusätzlich jene Bereiche der Isolierschichten I1, 12 und der überstehenden Randschichten G1' wegätzen, welche bisher die späteren Bereiche von Drain D, Source 5 und Hilfsbereich HS bedeckten, so daß das Speichergate ol und das Steuergate G2 besonders genau übereinander geschichtet sind, was auch für sich die Ausschußquote vermindert.Next, one leaves on the polysilicon areas G1, Ol 'as well as on the parts of the first insulating layer Ii that are still exposed, a second insulating layer 12, e.g. with a thickness of 50. On this second insulating layer 12 one leaves a second polysilicon layer grow, from which by etching away by means of a Mask the control gate G2 and the select gate Ga2 is formed. By taking advantage of the The same mask can also be used for those areas of the insulating layers I1, 12 and etch away the protruding edge layers G1 ', which were previously the later areas of drain D, source 5 and auxiliary area HS covered, so that the memory gate ol and the control gate G2 are particularly exactly layered on top of each other, what also for the reject rate is reduced.
Anschließend kann man, z.B. mittels Ionenimplantation unter Verwendung des Steuergate G2 und des Auswahlgate Ga2 sowie der Dickoxldschicht Du als Maske, die Dotierung der Bereiche D, S, HS erzeugen. Gleichzeitig wird dabei das Polisilizium des Steuergate G2 und des Auswahlgate Ga2 in gleicher Weise dotiert und damit gut leitend. Statt der Anwendung von Ionenimplantation kann man auch durch Diffusion in für sich bekannter Weise die Dotierung der Bereiche D, S, HS erzeugen, bei der gleichzeitig eine Dotierung der Teile der Polisiliziumschicht, die das Steuergate G2 und das Auswahlgate Ga2 bilden, erreicht wird.One can then use, for example by means of ion implantation of the control gate G2 and the selection gate Ga2 as well as the thick oxide layer Du as a mask, generate the doping of the areas D, S, HS. At the same time, the polysilicon is used of the control gate G2 and the selection gate Ga2 doped in the same way and thus well conductive. Instead of using ion implantation, one can also use diffusion generate the doping of the areas D, S, HS in a manner known per se, in which at the same time a doping of the parts of the polysilicon layer that form the control gate G2 and form the select gate Ga2 is achieved.
Den Jetzt erreichten Herstellungszustand zeigt die Figur 1.The manufacturing state now reached is shown in FIG. 1.
Im hier p-leitenden Substrat HT sind die hier n-dotierten Bereiche D, S, HS erzeugt. Zwischen dem Auswahlgate Ga2 und dem weiteren Kanalbereich Ka liegt der aus Teilen der ersten und der zweiten Isolierschicht I1, 12 aufgebaute Isolator.The n-doped regions are in the p-conductive substrate HT here D, S, HS generated. Between the selection gate Ga2 and the further channel area Ka is composed of parts of the first and second insulating layers I1, 12 Insulator.
Zwischen dem Steuergate G2 und dem Kanal K liegt nacheinander ein restlicher Teil jeweils der zweiten Isolierschicht 12, der ersten Polisiliziumschicht ol und der ersten Isolierschicht I1. Die Source-Drain-Strecke S-D dieses n-Kannl-Speicher-FET wird von der Dickoxidschicht Du umgeben. Eine Vielzahl solcher n-Kanal-Speicher-FETs kann gleichzeitig auf dem Substrat HT angebracht sein und einen Speicher bilden. Durch die Ausnutzung der das Steuergate G2 formenden Maske zur Freiätzung der Source 5 und des Drain D ist, wie bereits erwähnt, außerdem in eleganter Weise erreicht, daß das Steuergate G2 sehr präzise über dem Speichergate ol angebracht ist, wobei diese beiden Gates, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, jeweils bei diesem Beispiel gleich lang sind, nämlich ca. 31u lang.Between the control gate G2 and the channel K is one after the other remaining part of the second insulating layer 12, the first polysilicon layer ol and the first insulating layer I1. The source-drain path S-D of this n-channel memory FET is surrounded by the thick oxide layer Du. A variety of such n-channel memory FETs can be attached to the substrate HT at the same time and form a memory. By using the mask that forms the control gate G2 to etch the source free 5 and the drain D is, as already mentioned, also achieved in an elegant way, that the control gate G2 is mounted very precisely over the memory gate ol, wherein these two gates, as shown in FIG. 1, are each the same in this example are long, namely about 31u long.
Auf die ganze Scheibe mit dem in Fig. 1 gezeigten Zustand kann man noch eine erste Schutzoxidschicht aufwachsen lassen, in der man mittels Fenster Kontakte für die Bereiche 5 und D und für die steuerbaren Gates Ga2 und G2 anbringt.On the entire disk with the state shown in FIG. 1, one can let a first protective oxide layer grow, in which one can use a window Attaches contacts for the areas 5 and D and for the controllable gates Ga2 and G2.
Anschließend kann man mittels Metallbedampfung die Verbindungsleitungen des Bausteines, sowie darüber noch eine zweite Schutzoxidschicht erzeugen.Then you can use metal vapor deposition to connect the connecting lines of the module, as well as create a second protective oxide layer on top.
Eine derartige Herstellung des Steuergate G2, des Speichergate G1 und des Kanals K zusammen mit den Bereichen H5 und D ist für sich bereits durch die DT-OS 24 45 030 = VPA 74/1129 bekannt.Such a production of the control gate G2, the memory gate G1 and the channel K together with the areas H5 and D is already through for itself the DT-OS 24 45 030 = VPA 74/1129 known.
Falls man einen erfindungsgemäßen Speicher-FET ohne Steuergate G2 herstellt, kann man die Anzahl der Verfahrensschritte noch reduzieren. Man kann nämlich nach dem Aufwachsen der ersten Polisiliziumschicht sofort mittels einer Maske diese erste Polisiliziumschicht mit Ausnahme der zum Speichergate Ol und der zum Auswahigate Ga2 zugehörigen Teile dieser Schicht wieder wegätzen - in diesem Falle ist also der Isolator zwischen dem Substrat HT einerseits und den beiden Gates G1, Ga2 andererseits jeweils gleich dick, z.B. 6002 dick.If you have a memory FET according to the invention without a control gate G2 produces, you can still reduce the number of process steps. One can namely after growing up the first layer of polysilicon immediately this first polysilicon layer with the exception of the one to the memory gate by means of a mask Etch away the oil and the parts of this layer belonging to the selection gate Ga2 - In this case, the insulator between the substrate HT is on the one hand and the two gates G1, Ga2, on the other hand, each have the same thickness, e.g. 6002 thick.
Anschließend kann man mittels Ionenimplantation, unter Ausnutzung der Gates Ol und Ga2 und der Dickoxidschicht Du als Masken eine Dotierung der Bereiche S, HS, D, Ga2 und Ol erzeugen. Statt dieser Ionenimplantation kann man auch unter Ausnutzung der gleichen Maske, mit der man die Gates G1, Ga2 formte, die Isolierschichten über den späteren Bereichen S, HS, 5 wegätzen und diese Bereiche S, HD, D mittels Diffusion erzeugen, wobei gleichzeitig eine Dotierung der Gates G1, Ga2 entsteht. Anschließend kann man über der ganzen Scheibe eine erste Schutzoxidschicht, dann mittels Fenster Kontakte der Bereiche S, D, Ga2, sowie mittels Metallbedampfung noch Verbindungsleitungen erzeugen. Schließlich kann man die ganze Scheibe mit einer zweiten Schutzoxidschicht abdecken.Then you can by means of ion implantation, taking advantage of the gates Ol and Ga2 and the thick oxide layer Du as masks a doping of the areas Generate S, HS, D, Ga2 and Oil. Instead of this ion implantation, one can also use Use of the same mask with which the gates G1, Ga2 were formed, the insulating layers Etch away over the later areas S, HS, 5 and use these areas S, HD, D Generate diffusion, with a doping of the gates G1, Ga2 occurring at the same time. A first protective oxide layer can then be applied over the entire pane by means of window contacts of the areas S, D, Ga2, as well as by means of metal vapor deposition still generate connecting lines. After all, you can do the whole disc with one cover the second protective oxide layer.
Falls beim Speicher-FET mit Steuergate G2 die Dicke des Isolators zwischen dem Auswahlgate Ga2 und dem weiteren Kanalbereich Ka vermindert werden soll, kann man das beschriebene Herstellungsverfahren dadurch abändern, daß man zwischen der Formung der Bereiche G1, Ol' aus der ersten Polisiliziumschicht und dem späteren Anbringen der zweiten Isolierschicht 12 einen weiteren Verfahrensschritt einfügt, nämlich eine Wegätzung aller nun offen liegenden Teile der ersten Isolierschicht II mittels Cl, G1' bzw. mittels der zur Formung von G1, Cl' verwendeten Maske. Dann besteht der Isolator zwischen dem Auswahlgate Ga2 und dem weiteren Kanalbereich Ka nur aus der zweiten Isolierschicht 12, wodurch die Steuerpotentiale am Auswahlgate Ga2 in den Aus- schuß vermindernder Weise intensiver den weiteren Kanalbereich Ka beeinflussen können 10 Patentansprüche 2 Figuren LeerseiteIn the case of the memory FET with control gate G2, the thickness of the insulator between the selection gate Ga2 and the further channel region Ka can be reduced should, you can modify the manufacturing process described in that one between the formation of the regions G1, Ol 'from the first polysilicon layer and the subsequent application of the second insulating layer 12, a further process step inserts, namely an etching away of all now exposed parts of the first insulating layer II by means of Cl, G1 'or by means of the mask used to form G1, Cl'. then the insulator exists between the selection gate Ga2 and the further channel area Ka only from the second insulating layer 12, whereby the control potentials at the selection gate Ga2 in the out Shot diminishing way more intense the further Channel area Ka can influence 10 patent claims 2 figures Blank page
Claims (10)
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