DE2844762A1

DE2844762A1 - Dynamische speicherzelle

Info

Publication number: DE2844762A1
Application number: DE19782844762
Authority: DE
Inventors: Amr M Mohsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1979-04-19
Also published as: JPS5465489A; GB2095901A; FR2406286A1; GB2006523B; FR2406286B1; GB2006523A; GB2095901B

Description

PATENTANMELDUNG

PRIORITÄT:

BEZEICHNUNG: ANMELDER:

ERFINDER:

13. Oktober 1977

(entspricht US-Anm. Serial-No. 841 735)

Dynamische Speicherzelle

Amr H. Mohsen

10476 Soby Meadow Court

Saratoga, Kalif., V.St.A.

Amr H. Monaen, Ingenieur 10476 Soby Meadow Court Saratoga, Kalif.,V.St.A.

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Kontern Deutsche Bank AG Hamburg (BLZ 20070000) Konlo-Nr. 6/10055 · Postschocknml Hamburg (BLZ 20010020) Konlo-Nr. 262080-201

Die Erfindung betrifft eine dynamische Speicherzelle mit einem Substrat eines ersten Leitungstyps.

Die vorliegende Erfindung behandelt eine senkrecht angeordnete Speicherzellenkonfiguration für dynamische Direktzugriffsspeicher, mit einer Überleitung oder Kopplung elektrischer Ladungen zwischen vertikal angeordneten Potentialmulden.

In monolithischen integrierten Schaltungen ist es oft wünschenswert, die Größe der einzelnen Bauelemente in den Schaltungen zum Zwecke der größeren Wirtschaftlichkeit zu verringern; denn je kleiner die Größe der Schaltung ist, umso wirtschaftlicher ist die Herstellung dieser Schaltung. In den letzten Jahren wurde neuen Halbleiterbauelementen erhöhte Bedeutung beigemessen, die zur Erhöhung der Packungsdichte der Bauelemente vertikal angeordnete Strukturen in Einsatz bringen. Ein Beispiel für derartige vertikal angeordnete Strukturen sind MOS-Transistoren mit v-förmigen Einschnitten (V-groove MOS transistors - VMOS), die in dem Artikel ¹¹VMOS Memory Technology" von T.J. Rodgers u.a., ISOC Digest of Technical Papers, Februar 1976, Seite 74· bis 75 beschrieben sind, sowie Feldeffekttransistoren mit statischer Induktion (static induction field effect transistors - SIT), beschrieben in dem Artikel "Static Induction Transistor Cell", Electronics, September 1977, Seite 74. Das VMOS-Bauelement erfordert jedoch komplizierte

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Herstellungsverfahren, die die Züchtung epitaktischer Schichten und die anisotrope Ätzung der V-förmigen Einschnitte einschließen, und das SIT-Bauelement erfordert ebenfalls verwickelte Herstellungsverfahren, die die Züchtung epitaktischer Schichten und tief eindringende Isolationsdiffusionen umfassen, die eine verhältnismäßig große Fläche des Halbleiterplättchens einnehmen. Wenn auch eine kleinere Bauelementgröße erreicht worden ist, so erhöhen diese Umstände die Kosten dieser Bauelemente.

Im Bereich der dynamischen Direktzugriffs-Halbleiterspeicher (RAM random access memories) wird die Eintransistor-Speicherzelle, wie sie in der US-PS 3 587 386 mit der Bezeichnung "Feldeffekttransistorspeicher" vom 4.6.1968 beschrieben ist, weitgehend gegenwärtig eingesetzt und kann praktisch als Industriestandard für 4-k-Bit- und 16-k-Bit-Speicher angesehen werden. Diese Eintransistor-Speicherzelle besitzt vier physikalische Bestandteile, nämlich einen Speicherkondensator, ein Auswählgatter, eine eindiffundierte Bitleitung und ein Isolationselement, die allesamt nebeneinander angeordnet sind, woraus sich eine verhältnismäßig große seitliche Speicherzellenfläche ergibt. Zur Erhöhung der Kapazität solcher Speicher sollte die Größe oder der Flächenbedarf des Speichers im wesentlichen gleich bleiben, ohne gleichzeitig die Kosten pro Bit gespeicherter Daten zu erhöhen, was eine Speicherzelle kleinerer Größe erforderlich macht.

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Es ist eine Anzahl von Versuchen mit unterschiedlichem Ausmaß an Erfolg unternommen worden, die Fläche für die einzelne Speicherzelle zu vermindern, und zwar durch Kombination eines oder mehrerer dieser Grundbestandteile. Bei den ladungsgekoppelten Speicherzellen für den Direktzugriff, die in dem Artikel "The Charge-Coupled RAM Cell Concept" von A. Tasch u.a., im IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. SC-11, Nr. 1, F_ebruar 1976, Seite 58 bis 63j beschrieben werden, ist ein Speicherkondensatorelement mit dem Auswählgatter zu einer einzigen Elektrode kombiniert, um die seitliche Ausdehnung der Speicherzelle zu vermindern. Doch wird diese Verminderung auf Kosten einer beträchtlichen Verkleinerung der Speicherkapazität der einzelnen Speicherzellen und mit einem beträchtlichen Anstieg der Ausrichtungserapfindlichkeit im Vergleich zu der üblichen Speicherzelle erreicht. Bei der Speicherzelle mit vermischten Ladungen (Merged Charge Memory - MCM), die in dem Artikel "Merged Charge Memory (MCM), a new Random Access Cell" von H.S.Lee und W.D.Pricer, Digest of Technical Papers, IEDM, Dez„ 1976, Seite 15 bis 20 beschrieben wird, ist der Speicherkondensator mit der Bitleitung kombiniert, und damit wird die seitliche Ausdehnung der Speicherzelle vermindert. Doch leidet diese Speicherzelle unter dem nicht flexiblen Kapazitätsteilungsverhältnis zwischen der Bitleitung und dem Speicherkondensator, an der Empfindlichkeit gegenüber Signalmustern und einer begrenzten Betriebsgeschwindigkeit.

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- as* -

Bei der SIT-Speicherzeile (Feldeffekttransistor mit statischem Induktionsfeld) wird der Speicherkondensator mit der Bitleitung kombiniert, und das Auswählgatter ist ein senkrecht angeordneter Feldeffekttransistor. Dies ergibt ebenfalls ein unveränderliches Kapazitätsteilungsverhältnis zwischen der Bitleitung und dem Speicherkondensator, sowie eine Empfindlichkeit gegenüber dem Signalmuster. Ebenso ergibt die Verwendung einer ρ -Isolationsdiffusion als Auswählgatter eine verhältnismäßig große Speicherzellenfläche. In der dreidimensionalen Speicherzelle mit doppelter Isolation, die von P.C. Arnett in dem Artikel ^M Three-Dimensional Dual Dielectric Insulator Memory Cell¹¹, IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, Nr. 11, April 1974-j beschrieben wird, wird ein Stapel von Speicherzellen ausgebildet, wobei jede Speicherzelle aufgebrachte Wortleitungen in einer Richtung und dazu senkrecht verlaufende aufgebrachte Bitleitungen einschließt, und eine doppelte Isolation die Leitungen voneinander trennt und Ladungen an ihrer Grenzschicht zu speichern vermag. Diese Anordnung ergibt eine höchst zufriedenstellende Packungsdichte der Bauelemente, erfordert jedoch hohe Spannungen, um einen Stromfluß durch die doppelte Isolation zu treiben, und macht dadurch den Einschreibvorgang ziemlich langsam.

In einem Artikel mit der Bezeichnung "Three-Terminal CID as Random Access Memory Cell" von Koch u.a., im IEEE Journal of Solid State Cicuits, Vol. SC-12, Nr. 5, Okt. 1977,

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Seite 534 bis 536, ist eine als CID-Aufbau mit drei Anschlüssen ausgeführte Speicherzelle offenbart, die allerdings nicht auf dem Prinzip der senkrecht verlaufenden -^adungskopplung zum Auslesen der Ladung aus dem Speicherkondensator beruht, sondern hier werden Ladungen in die epitaktische Schicht injiziert, sie diffundieren anschließend und werden von dem begrabenen Kollektor aufgefangen. Dieser Injektionsbetrieb ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber der erfindungsgemäßen Speicherzelle; denn es liegen folgende Unterschiede vor:

(1) die begrabene Kollektor in der in dem Artikel beschriebenen Speicherzelle muß gemäß Fig. 2 des Artikels wesentlich breiter als der Speicherkondensator sein, um die in die epitaktische Schicht injizierten und dann diffundierenden Ladungen aufzufangen. Dies führt zu einer größeren Bitleitungskapazität und einer größeren Speicherzellenfläche.

(2) Die Verkopplung bei benachbarten Speicherzellen in dem Aufbau nach dem Artikel begrenzt die Anzahl der Speicherzyklen zwischen den Neuaufladungen des Speichers, weil einige der von dem Kondensator in die epitaktische Schicht injizierten Ladungen von benachbarten Speicherzellen aufgefangen werden.

(3) Bei dem Auslesevorgang aus der Speicherzelle, die in dem Artikel beschrieben wird, diffundieren die injizierten Minoritätsträger durch die epitaktische Schicht zum begrabenen Kollektor. Die entstehende Ladungsträgerlaufzeit

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begrenzt die Geschwindigkeit des Auslesevorgangs der Speicherzelle.

Demgegenüber beruht die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Speicherzelle auf der senkrecht verlaufenden Überleitung oder Kopplung von Ladungen für den Auslese-, wie auch für den Einschreibvorgang der Ladung in die Speicherzelle. Daher weist die erfindungsgemäße Speicherzelle nicht die Nachteile der obigen CID-Speicherzelle auf, die oben aufgeführt worden sind. Die begrabene Bitleitung der erfindungsgemäßen Speicherzelle besitzt eine seitliche Ausdehnung, die geringer als diejenige des zugeordneten Kondensators ist, woraus sich ein kleinerer Flächenbedarf für die Speicherzelle ergibt. Es gibt auch keine Verkopplungen zwischen benachbarten Speicherzellen. Die Ladungsträger werden von dem Kondensator zu der begrabenen Bitleitung unter dem Einfluß starker elektrostatischer Felder bewegt, die den Auslesevorgang weitaus schneller ablaufen lassen.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine integrierte Schaltung des Speichertyps zu schaffen, bei dem die einzelnen Speicherzellen in ihrer seitlichen Ausdehnung zur Erzielung einer hohen Packungsdichte an Bauelementen oder Zellen klein sind, dabei geht es insbesondere um einen dynamischen Direktzugriffsspeicher, der eine senkrecht verlaufende ladungskopplung zum Laden und Entladen des

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Speicherkondensators der Zelle in Einsatz bringt, dabei soll die senkrecht verlaufende Ladungskopplung in einem Halbleitersubstrat verwendet werden, und es soll nicht mehr ein Strorafluß durch einen Isolator erzwungen werden, um eine Ladung auf eine kapazitive Impedanz zu bringen oder von dieser zu entfernen.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene erfindungsgemäße Speicherzelle ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen begrabenen Kanal eines zweiten Leitungstyps in dem genannten Substrat aufweist, daß eine erste Schicht von Halbleitermaterial vom ersten Leitungstyp auf dem genannten Substrat angeordnet ist, daß eine zweite Schicht eines Isolationsmaterials auf der ersten Schicht angebracht ist, daß eine dritte Schicht leitenden Materials auf der zweiten Schicht angeordnet ist und einen Belag eines Kondensators zur Speicherung bildet, daß der zweite Belag dieses Kondensators durch die Grenzschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht gebildet wird, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der genannten zweiten Schicht zur Schaffung eines vorbestimmten kapazitiven Impedanzwertes ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den begrabenen Kanal und die leitende Schicht angeschlossen'ist, und daß zumindest die Stärke und das Dotierungsprofil der genannten ersten Schicht zur Erzielung einer senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal und der Grenzschicht zwischen der

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ersten Schicht und der zweiten Schicht bei Anlegung eines Potentials durch die genannte Spannungsquelle ausgelegt sind.

Die vorliegende Aufgabe löst also die gestellte Aufgabe durch die Schaffung einer neuartigen integrierten Schaltungskonfiguration, bei der eine begrabene Diffusionszone unter Einsatz der üblichen Bearbeitungsverfahren für monolithisch integrierte Schaltungselemente in einem Substrat ausgebildet wird. Die begrabene Zone wirkt durch senkrecht verlaufende Ladungskopplung mit einer Inversionszone oder einer Diffusionszone an der Oberfläche des Halbleiters zusammen. Diese Konfiguration gestattet eine senkrecht verlaufende Ladungskopplung, und die Eelemente einer Speicherzelle, bei der diese Ladungskopplung eingesetzt wird, können senkrecht übereinander zur Ausbildung eines Stapels angeordnet werden, womit die Größe der Speicherzelle vermindert wird.

Es ist festzustellen, daß wegen der senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen der begrabenen Bitleitung und der Inversionszone oder Diffusionszone der Speicherzelle die seitliche Ausdehnung der Bitleitung viel geringer als diejenige der Inversionsschicht ist. Dies führt zu einer erhöhten Leistung der Speicherzelle. Die schmale Bitleitung weist eine geringe Kapazität auf, dies ergibt einen geringen Flächeribedarf bei der Speicherzelle, und die senkrecht verlaufende Ladungskopplung ergibt ein schnelles Auslesen und

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Einschreiben der Informationen in die Zelle, ohne eine Überkopplung oder Übersprechen zwischen benachbarten Zellen.

Bei der Speicherzelle nach der Erfindung sind das Auswählgatter und der Speicherkondensator zu einem einzigen Element zusammengefaßt, das in senkrechter Richtung mit einem begrabenen Kanal ausgerichtet ist. Infolgedessen beanspruchen nunmehr die drei zusammengefaßten und senkrecht übereinander angeordneten Elemente nicht mehr seitlichen Raum als ein einziges dieser Elemente nach dem vorbekannten Stand der Technik. Zur Herstellung gemeinsamer Verbindungen des kombinierten Gatterelektroden/Kondensatorelementes sind die erfindungsgeraäßen Speicherzellen zur Ausbildung der Wortleitungen in Reihen oder Zeilen angeordnet, und die begrabenen Bitleitungskanäle sind zur Ausbildung der Bitleitungen in Spalten angeordnet. Der Abstand zwischen dem begrabenen Kanal und der Speicherkapazität der Speicherzelle, ebenso wie das Fremdstoff-Konzentrationsprofil in senkrechter Richtung werden derart ausgelegt, daß der Speicherkondensator der Speicherzelle durch Ladungskopplungsvorgänge aufgeladen und entladen werden kann«

Im weiteren wird die Erfindung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:

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-Fig. 1 A,B: Seitenansichten in senkrechter Schnittdarstellunp; einer nach der Erfindung aufgebauten Speicherzelle, zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform,

. 2 A,B: den Ansichten nach Pig„ 1A,B entsprechende

Seitenansichten einer vereinfachten Speicherzelle in senkrechter Schnittdarstellung, zur Erläuterung des Prinzips der senkrecht verlaufenden Ladungskopplung bei der Speicherzelle .gemäß der Erfindung,

Fig. J, 4·: Diagramme des ortsabhängigen Fremdstoffkonzentrationsverlaufs bzw. der Verteilung der potentiellen Energie der in Fig_o 2A und 2B gezeigten vereinfachten Speicherzelle,

Fig. 5, 6: Diagramme zur Darstellung des Verlaufs der Fremdstoff konzentration bzw. der potentiellen Energie als Funktion des Abstandes Abstandes von derjenigen Oberfläche, auf welcher bei der in Fig. 1A und 1B gezeigten Speicherzelle die Ladung gespeichert,

Fig. 7^: eine Draufsicht auf einen mit den Speicherzellen nach der Erfindung aufgebauten Speicher,

Fig. 8A,B,C: Diagramme zur Darstellung des Potentialverlaufs

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in Abhängigkeit von dem Abstand von derjenigen Oberfläche, auf der die Ladung bei der Speicherzelle nach der Erfindung gespeichert wird, und zwar bei Einschreib-, bzw. Auslese- und Speicherbetrieb,

Fig. 9: ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten
Speicherzelle,

Fig. 1OA,B: seitliche Ansichten in senkrechter Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der
Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 11A,B: seitliche Ansichten in senkrechter Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der
Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 12A,B: seitliche Ansichten in senkrechter Schnittdarstellung einer noch anderen Ausführungsform
der Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 13A,B: seitliche Ansichten in senkrechter Schnittdarstellung einer weiteren anderen Ausführungsform der Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 14A,B: seitliche Ansichten in senkrechter Schnittdarstellung einer anderen, weiteren Ausführungsform der Speicherzelle nach der Erfindung,

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Fig. i5A,Bs seitliche Ansichten in senkrechter Bchnittdar-

stellung einer noch anderen, weiteren Ausführungsform der Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 16: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verteilung der potentiellen Energie als Funktion des Abstandes von der Oberfläche, auf der die Ladung bei der in Fig. 1A,B gezeigten Speicherzelle gespeichert wird, zur Erläuterung des nichtzerstörenden Auslesevorganges bei der Speicherzelle nach der Erfindung,

Fig. 17A,B: Diagramme zur Veranschaulichung der Verteilung der potentiellen Energie bei Einschreib- bzw. Auslesebetrieb, als Funktion des Abstandes von derjenigen Oberfläche, auf der bei einer erfindungsgemäßen Speicherzelle die Ladung gespeichert wird, wenn der begrabene Kanal als Wortleitung, und die Auswählgatter-Elektrode als Bitleitung betrieben wird,

Fig. 18: eine Draufsicht auf einen nach einer anderen Ausführungsform eines aus Speicherzellen nach der Erfindung aufgebauten Speichers, in dem die Speicherzellen zur Ausbildung einer gefalteten Matrix angeordnet sind,

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Fig. 19: eine seitliche Schnittansicht in senkrechter Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speicherzelle, die für den Einsatz in einer gefalteten Matrixanordnung geeignet ist und die bei dem in Fig. 18 dargestellten Speicher verwendbar ist,

Fig. 22: eine seitliche Ansicht, in senkrechter Schnittdarstellung, eines Transistors, bei dem die senkrecht verlaufende Ladungskopplung in Einsatz gebracht wird, und

Fig. 23= eine Draufsicht auf den in Fig. 22 dargestellten Transistor.

Es wird nunmehr auf Fig. 1A und 1B aus den Zeichnungen bezug genommen, die Jeweils senkrechte Schnittdarstellungen bei einer bevorzugten Ausfübrungsform der Speicherzelle nach der Erfindung zeigen. Bei 10 ist ein Substrat aus einem halbleitenden Material dargestellt, das eine Störstellenkonzentration vom p-Leitungstyp aufweist. In die obere Oberfläche des Substrats 1O ist eine Kanalzone 12 mittels einer Maske implantiert oder eindiffundiert, mit einer Dotierung vom n-Leitungstyp. Eine epitaktische Schicht 13 vom p-Leitungstyp, mit einer oberen Oberfläche 14, wird auf der Oberfläche des Substrats 10 und der Kanalzone 12 gezüchtet und macht dadurch die Kanalzone 12 zu einer begrabenen Kanalzone. Anschließend daran wird mittels einer weiteren Maske ein Kanal 17 vom p-Typ in die obere Ober-

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fläche 14- der epitaktischen Schicht 15 eindiffundrert oder implantiert, um als herkömmliche Kanalbegrenzungszone zu wirken und um die Abgrenzung der Speicherzelle in herkömmlicher Weise zu umschreiben. Dann wird eine dicke Siliziumdioxidschicht bei 18 unter Wärmeeinwirkung auf der Oberfläche 14 zu deren Abdeckung gezüchtet, soweit sie von der Kanalbegrenzungszone umgeben ist. Dieser Oberflächenbereich innerhalb der Umgrenzung wird mit der Bezugsziffer 99 bezeichnet und markiert die seitliche Ausdehnung des aktiven Teilbereichs der Speicherzelle. Die Oxidschicht 18 überdeckt gleichfalls den benachbarte Teilbereich der Kanalbegrenzungszone 17· Unter Einsatz einer weiteren Maske wird der über dem aktiven Oberflächenbereich 99 liegende Teilbereich 102 der Oxidschicht 18 vollständig fortgeätzt, um den Oberflächenbereich 99 der epitaktischen Schicht 13 freizulegen. Der nächste Verfahrensschritt besteht in der Ausbildung einer dünnen Siliziumdioxidschicht bei 15 unter Wärmeeinwirkung über dem Oberflächeribereich 99> und schließlich wird ein Metallisierungsstreifen 16 auf die Siliziumdioxidschichten 15 und 18 aufgebracht.

Wie weiter unten erläutert wird, für denjenigen Fall, wo die Speicherzelle nach Fig. 1 mit einer Vielzahl anderer Speicherzellen in Zeilen und Spalten kombiniert ist, wie in Fig. 7 gezeigt, um einen Speicher zu bilden, so stellt der Metallisierungsstreif en 16 die Verbindung zwischen den eine Spalte bildenden Speicherzellen her, so daß diese zu einer Wortleitung wird, und die begrabene Kanalzone 12 stellt die Verbindung zwischen den eine Zeile oder Reihe bildenden Speicherzellen

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her und wird zur Bitleitung. Wie im weiteren noch besser erkennbar wird, ist die jeweils den logischen Spannungswert "0" oder ";^M darstellende Ladung gespeichert oder nicht gespeichert in demjenigen Bereich der Oberfläche 14, der sich in dem Bereich des aktiven Teils, nämlich bei 99, der Speicherzelle erstreckt, der zwischen der Siliziumdioxidschicht 15 und der oberen Oberfläche 14 der epitaktischen Schicht 13 ausgebildet ist und von der Kanalbegrenzungszone 17 umgrenzt wird. Dieser Bereich der Oberfläche 14 ist ebenfalls als Grenzschicht 1^ bezeichnet. In dieser Grenzschicht 14A wird die Ladung durch die Ladungskopplung aufgebracht und und entfernt, im Gegensatz zum Treiben von Strömen durch Isolationszonen, und infolgedessen müssen in der Speicherzelle nach der Erfindung die Bedingungen für die Ladungskopplung erfüllt werden. Da die Speicherzelle auf der senkrecht verlaufenden Kopplung oder Überleitung zur Ablagerung oder Entfernung der Ladung an der Grenzschicht 14A beruht, ist die seitliche Ausdehnung der durch die begrabene Kanalzone 12 gebildeten Bitleitung geringer als die seitliche Ausdehnung des aktiven Bereichs 99 der Speicherzelle (siehe Fig. 1B).

Zum Zweck der Erläuterung des senkrecht verlaufenden Ladungskopplungsvorgangs bei der in Fig. 1 veranschaulichten Speicherzelle ist eine etwas vereinfachte Form dieser Speicherzelle in Fig. 2A und 2B dargestellt, wobei übereinstimmende Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Grundsätzlich umfaßt die vereinfachte Speicherzelle nach Fig. 2 ein Substrat 10 aus

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p-Halbleitermaterial, in das eine n-Kanalzone 12 eingebettet ist. Die obere Oberfläche des Substrats 10 ist mit einer epitaktischen Schicht 13 vom p-Leitungstyp bedeckt, in die eine herkömmliche Kanalbegrenzungszone 17 implantiert oder eindiffundiert ist, die die seitliche Ausdehnung der Speicherzelle umschreibt und den aktiven Bereich 99 dieser Speicherzelle begrenzt. Auf der oberen Oberfläche 14- der epitaktischen Schicht 13 ist eine dicke Oxidschicht 18 ausgebildet, die dann bei fortgeätzt wird, d.h. innerhalb der Kanalbegrenzungszone 17» um den aktiven Teil der Oberfläche 14- freizulegen. In den freigelegten Bereich der Oberfläche 14 ist eine Dotierung implantiert oder eindiffundiert, um eine Zone 20 vom n-Leitungstyp zu bilden. Wie im weiteren noch besser zu erkennen sein wird, ist die Zone 20 in Fig. 2 zum Zweck der Erläuterung des Ladungskopplungsvorganges der Grenzschicht 14-A nach Pig. 1 gleichwertig.

Fig. 3 und 4· sind Diagramme zur Veranschaulichung des Fremdstoffkonzentrationsverlaufs oder -profile und des Energiebandes oder der potentiellen Elektronenenergie des in Fig. 2 gezeigten Halbleiterbausteins,, Geanu gesagt, zeigt Fig. 3 einen Verlauf 50, der die Variation der Fremdstoffkonzentration in Abhängigkeit vom Abstand von der Oberfläche 14- der epitaktischen Schicht 13 darstellt. Der mit A bezeichnete Punkt der Abszisse entspricht der unteren Grenze der η-leitenden Zone 20, der mit B bezeichnete Punkt auf der Abszisse entspricht der unteren Oberfläche der epitaktischen Schicht 13, und der mit C bezeichnete Punkt auf der Abszisse entspricht der unteren Grenze der eindiffundierten Kanalzone 12. Infolgedessen kennzeichnet der

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Anschnitt 0-A auf der Abszisse die Erstreckung der n-leitenden Zone 20, der mit 0-B bezeichnete Abschnitt stellt die epitaktiscbe Schicht 13 dar, und der mit B-G bezeichnete Abschnitt bezeichnet die Erstreckung der Kanalzone 12.

Fig. 4- zeigt den Verlauf der Variation in der potentiellen. Elektronenenergie in Abhängigkeit vom Abstand von der oberen Oberfläche 1A- (an der Abszisse entlang) unter Verwendung desselben Maßstabes wie bei Fig. 5, wenn an die η-leitende Zone 20 und die Kanalzone 12 gegenüber dem Substrat 10 ein positives Potential angelegt wird» und das an die Zone 20 angelegte Potential höher als das an die Kanalzone 12 angelegte ist, und stellt die Energie dar, die benötigt wird, um eine Ladung in senkrechter Richtung von der Oberfläche 14- zum Substrat 10 hin zu bewegen. Wie leicht ersochtlich, wird, wenn überhaupt, wenig Energie erforderlich, um eine Ladung von 0 nach A und von B nach G zu bewegen, und diese beiden Bereiche sind als sogenannte "Potentialmulden" bekannt. Jedoch ist die zur Bewegung einer Ladung von A nach B erforderliche Energie beträchtlich und zeigt das Vorhandensein einer Potentialbarriere zwischen den beiden Potentialmulden an, die sich von A nach B erstreckt. Um Ladungen direkt von einer Potentialmulde zur anderen zu bewegen -dies ist der allgemein als "Ladungskopplung" bezeichnete Vorgang - ist es erforderlich, zwischen den Potentialmulden eine Potentialdifferenz anzulegen, die es vermag, die Ladung über die Potentialbarriere hinweg zu bewegen. Pur ein vorgegebenes FremdstOffkonzentrationsprofil, wie es durch den Verlauf bei 50 in Fig. J dargestellt wird, ist die Potentialbarriere

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eine Funktion der an die Zonen 20 und 12 angelegten Potentiale. -Die Höhe der Potentialbarriere ist ebenfalls eine Funktion der Starke der Schicht zwischen der B-leitenden Zone 20 und der Kanalzone 12 und, selbstverständlich, des Verlaufs der Fremdstoff konzentration zwischen diesen beiden Punkten.

Zur Sicherstellung einer Ladungskopplung zwischen den beiden Potentialmulden sind bestimmte Bedingungen einzuhalten, sonst könnte die Anlegung der Potentiale Ladungsträgerinjektionen zur Folge haben, die zum Zwecke der Erfindung unerwünscht sind. Zur Ermöglichung einer senkrecht verlaufenden Ladungskopplung ist es nötig, daß das Dotierungsprofil zwischen der oberen und der unteren Potentialmulde nach Fig. 4- und der räumliche Abstand zwischen beiden derart ausgelegt werden, daß sich bei der Anlegung geeigneter Spannungen die Ladungen senkrecht anstatt in allen Richtungen bewegen können, was sonst zu unerwünschten Ladungsträgerinjektionen führen würde. Bei der senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen der oberen und der unteren Potentialmulde ist die seitliche Ausdehnung der als Bitleitung dienenden Kanalzone 12 geringer als die Ausdehnung des aktiven Teils 99 der Speicherzelle, dabei tritt keine Verkopplung bei nebeneinanderliegenden Speicherzellen auf. So sollte beispielsweise der Abstand der Potentialmulden im Bereich von 5 bis 1 /um und die Dotierung der trennenden Schicht, d.h. der epitaktischen Schicht 13» im Bereich von etwa 5x10 Fremdstoffatomen pro cnr bis 1x10 Fremdstoffatomen pro cnr liegen, damit die Ladungen bei einem Spannungsunterschied von wenigen Volt

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(beispielsweise 5^V) in senkrechter Richtung zwischen den Potentialmulden gekoppelt werden können. Aus Fig. 4· ist ebenfalls zu entnehmen, daß die Potentialmulden und die Barriere zwischen den Potentialmulden vollständig von der epitaktischen Schicht 13 und dem Substrat 10 getrennt sind. Die Dotierung der begrabenen Kanalzone 12 ist nicht kritisch, sollte aber hoch genug sein, um eine Verarmung an Ladungsträgern zu verhindern, wenn Ladungsträger von der Oberfläche 1A- bewegt werden, wo sie gespeichert sind, zur Kanalzone 12. Gewöhnlich erfüllt eine Konzentration von über 1x10 Fremdstoffatomen/cnr diese Bedingung. Ein anderer Weg um sicherzustellen, daß keine Ladungsträgerverarmung oder -abreicherung eintritt, wenn Ladungen in die Kanalzone 12 bewegt werden, besteht darin, diese Kanalzone tiefer zu machen.

Fig. 5 und Fig. 6 veranschaulichen das Fremdstoffkonzentrationsprofil bzw. das Diagramm des Energiebandes der in Fig. 1 dargestellten Speicherzelle in Abhängigkeit vom Abstand von den an der Grenzschicht 1A-A abgelegten Ladungen in demselben Maßstab wie Fig, 3. Genauer gesagt, zeigt der Verlauf 52 nach Fig. 5 die Fremdstoffkonzentration beginnend an der Grenzschicht 14-A der epitaktischen Schicht 13, die bis zum Punkt B von dem in Fig. 3 gezeigten Verlauf wegen des Fortfalls der diffundierten Zone 20 abweicht. Auf der Abszisse ist wiederum der Abstand von der Oberfläche 1A- aufgetragen, und die auf der Abszisse markierten Punkte B und C stellen dieselben Punkte wie die in

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Verbindung mit Fig. 3 erläuterten dar. Der Verlauf 53 zeigt die Variation der potentiellen Elektronenenergie als Funktion des Abstandes von der Oberfläche 14-, und diese Kurve folgt recht genau der in Fig. 4 gezeigten Kurve, nur mit der Ausnahme, daß der waagerechte Teil zwischen 0 und A wegen des Nichtvorhandenseins der Z_one 20 nicht auftritt. Aus Fig. 5 ist jedoch deutlich ersichtlich, daß die Speicherzelle nach Fig. 1 zwei Potentialraulden aufweist, mit einer dazwischenleigenden Barriere, die überwunden werden muß, wenn eine Ladungskopplung stattfinden soll.

In Fig. 3 und Fig. 5, bei den Kurven 50 und 52 ist die Fremdstoffkonzentration mit dem Buchstaben N bezeichnet, dem ein Index folgt, der das Gebiet mit einer solchen Konzentration kennzeichnet. So bedeutet N.p beispielsweise die Fremdstoffkonzentration der Kanalzone 12.

In ähnlicher Weise wie zuvor tritt eine senkrecht verlaufende Ladungskopplung zwischen der Potentialmulde an der Grenzschicht 14-A der epitaktischen Schicht 13 und an der begrabenen Kanalzone 12 durch Auswahl der an diese Kanalzone 12 und den leitenden Streifen 16, der gleichzeitig die Gatterelektrode der Speicherzelle nach Fig. 1 ist, gelegten Potentiale und unter der Voraussetzung auf, daß die Dicke der trennenden epitaktischen Schicht 13 und das ganze senkrechte Dotierungsprofil für die Bedingungen der Ladungskopplung ausgelegt worden sind. Bs ist festzustellen, daß die senkrecht verlaufende L_adungs-

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kopplung zwischen der Grenzschicht 14-A und der Kanalzone 12 völlig getrennt von dem Substrat 10 verläuft,, so daß die Gesamtheit des Ladungspakets senkrecht ohne Ladungsverluste durch Rekombination mit Ma^oritätsladungsträgern (Lochern) in der epitaktischen Schicht 15 bewegt wird, sowie ohne Verluste durch Verkopplung mit daneben liegenden Speicherzellen»

Bs wird nunmehr auf Fig» 7 aus den Zeichnungen bezug genommen, dort ist die Verbindunganordnung einer Vielzahl von Speicherzellen 69, wie die in Fig. 1 gezeigte, zum Aufbau eines Speichers 68 veranschaulicht. Allgemein ausgedrückt, sind die Speicherzellen 69 in Zeilen und Spalten in einem üblichen Matrixmuster angeordnet, und die Verbindungen zwischen Speicherzellen werden durch leitende Streifen oder Metallisierungsstreifen 16 bei allen Speicherzellen hergestellt, und zwar an einer Zeile entlang zur Ausbildung einer Wortleitung 70, und durch Herstellung einer Verbindung zwischen allen begrabenen Kanalzonen 12 aller Speicherzellen in einer Spalte zur Ausbildung einer Bitleitung 72. Am Kreuzungspunkt einer Bit- und einer Wortleitung ist jeweils eine ladungsgekoppelte Speicherzelle 69 zum Direkzugriff nach der Erfindung ausgebildet,, Es ist allerdings selbstverständlich, daß die tatsächliche Herstellung des Speichers 68 nach Verfahrensweisen aus der integrierten Schaltungstechnik abläuft und alle die bei der Erläuterung der Speicherzelle nach Fig. 1 angegebenen Herstellungsschritte einschließt, mit der Ausnahme, daß sich die begrabene Kanalzone 12 über die ganze Länge einer Spalte

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erstreckt,, um eine Bitleitung 72 zu bilden,und daß sich der leitende Streifen 16 über die gesamte Länge einer Zeile zur Ausbildung einer Wor ti ei "feting 70 erstreckt.

3?ig. 8A₉B₁G veranschaulichen die Wirkungsweise der dynamischen Speicherzelle nach 3?ig» 7 im Auslese-, Einschreib- bzw. Speicherbetrieb ,und 3?±g_e 9 stellt ein Ersatzschaltbild der dynamischen Speicherzelle nach I¹IgO 1 dar, das zur Erläuterung der Arbeitsweise in diesen verschiedenen Betriebsarten dient, weil es die senkrecht verlaufende -^adungskopplung zu zwei voneinander unabhängigen Pfaden für den Auslese- und den Einschreibvorgang reduziert. Sy und Sg₀ stellen die erforderliche Spannungsdifferenz zwischen der Grenzschicht 14A und der begrabenen Kanalzone 12 für die in senkrechter Richtung zu koppelnde Ladung zwischen den beiden Potentialmulden dar, und zwar für den Einschreib- und den Auslesevorgang. O stellt die Kapazität des Gatterelektrodenoxids dar, CßBB ^s*^e11^ ^die Kapazität der Grenzschicht 14A zum Substrat 10 dar, GgQj₁ stellt die Kapazität der Potentialmulde an der Grenzschicht 14A zu der begrabenen Kanalzone 12 dar, und ^IiBB ^s^^e^ ^die Kapazität der begrabenen Kanalzone 12 zum Substrat 10 dar.

Beim EinschreibVorgang liegt nach Fig, 8A die Spannung der Gatterelektrode, die an die Wortleitung 70 gelegt wird, bei ^G/tf (beispielsweise etwa 10V), und die Bitleitung 72 wird entweder (d.h. die begrabene Kanalzone 12) auf ^2L/V0 (^bei"· spielsweise etwa OV) zur Injektion der Ladung für den logischen Zustand ^H0^H in die Potentialmulde an der Grenzschicht 14A

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gehalten, oder es wird eine Spannung Vjjl/wi (beispielsweise etwa 5V) zur Injektion einer Ladung für den logischen Zust and ^M1" in die Potentialmulde an sie gelegt. Beim Speicherbetrieb gemäß Pig. 8C wird die an die Wortleitung 70 gelegte Gatterelektrodenspannung auf V(JZs^ (von beispielsweise etwa 5V) vermindert, dabei gilt'· ^Zst*"" ^VG/W* ^™¹* ^wird die Ladung an der Grenzschicht 14A unabhängig davon gespeichert, ob das Potential auf der Bitleitung 72 bei Vg^₁ (von etwa 5V) oder bei ^vbl/v/q (von etwa OV) liegt« Nach Pig« 8B wird das Potential der Bitleitung 72 beim Auslesevorgang auf VgT/,,, (beispielsweise etwa 5V) erhöht, und das an die Wortleitung 70 gelegte Gatterelektrodenpotential wird auf VßZRd (beispielsweise OV) vermindert, wobei gilt: V_p/D,<. V_r/a. . Damit wird die für

⁷ ° ti/Kd is/OJi

den logischen Zustand ^M0^M an der Grenzschicht 14A gespeicherte Ladung zu der Bitleitung 72 abgeleitet, um am außen liegenden Anschlußende der Speicheranordnung abgefühlt zu werden. In diesem Pail beträgt die der in der Potentialmulde gespeicherten Ladung (an der Grenzschicht 14A) äquivalente Signalspannung ^VSig ^etwa 5V.

Die für die Ladungskopplung erforderlichen Werte S_w und S_Rd stehen mit dem Dotierungsverlauf'.oder -profil, wie es oben beschrieben wurde, nach einer Annäherung erster Ordnung für einen gleichförmigen Dotierungsverlauf nach der folgenden Gleichung (unter der Annahme Ν-^^^-Π ^{naclx Fi}S· 5) in Beziehung:

^eTT₁₃

- ^VBI

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darin sind:

e die Elektronenladung

£* die Dielektrizitätskonstante des Substrats V-nj die im Siliziumsubstrat entstehende Spannung nach der Näherung:

_ΛΤ kT IL,.

^VBI^( — in-1-¹. + o,55)

" -i

dabei ist:

n. - die Ladungsträgerkonzentration für

Eigenleitung

kT
. - die thermische Spannung

¹¹²¹ .Ax - die Ausdehnung der trennenden Schicht zwischen den senkrecht zueinander angeordneten Potentialmulden.

Die oben nach Pig. 1 beschriebene Speicherzelle schafft Flexibilität im Aufbau und in der Anordnung. Die Kapazität der Speicherzelle kann durch Verminderung der Dicke des Oxids bei 15 oder durch Erhöhung der Spannungsauslenkung auf der Wortleitung und auf der Bitleitung erhöht werden, oder durch Vergrößerung der von der Speicherzelle eingenommenen Fläche in Richtung der Reihen, ohne dabei die Kapazität der begrabenen Kanalzone 12 zu erhöhen. Die Vergrößerung der Speicherzellenfläche in Richtung der Reihen trägt dazu bei, den Frequenzgang des am Anschlußende angeschlossenen Abfühlverstärkers anzupassen. Ebenso vermindert die Aufrechterhaltung einer minimalen vertikalen Höhe der Speicherzelle die Kapazität der begrabenen Kanalzone und daher der Bitleitung. Die Kapazität der begrabenen Kanalzone 12 umfaßt einen Kapazitätsanteil zum Substrat 10 hin (^Ο _Β^_ΒΒ nach Fig. 9) und einen anderen Kapazitätsanteil zu der Inversionschicht an der Grenzschicht 14A hin (C_SBL nach Fig. 9). Um die von dem

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Abfühlverstärker am Anschlußende festzustellende Signalspannungnauslenkung auf einen Höchstwert zu bringen, sollte die Gesamtkapazität der Bitleitung 72 auf einen Minimalwert herabgesetzt werden. Der Kapazitätsanteil der Bitleitung: wird durch Verkleinerung der seitlichen Ausdehnung der begrabenen Kanalzone 12 in bezug auf den aktiven Bereich der Speicherzelle vermindert. Aufgrund der senkrecht verlaufenden Kopplung zwischen der oberen und der unteren Potentialmulde ergibt sich keine Verkopplung zwischen nebeneinanderliegenden Speicherzellen« Der obige erstgenannte Kapazitätsanteil· zum Substrat hin kann durch Verminderung der Dotierungskonzentration des Substrats 10 und der epitaktischen Schicht 13 vermindert werden. Der zweitgenannte Kapazitätsanteil kann durch Erhöhung der räumlichen Trennung zwischen der Kanalzone 12 und der Potentialmulde an der Grenzschicht 14A reduziert werden. Die Zeitkonstante für die Einsammlung der zur begrabenen Kanalzone 12 von der Grenzschicht 14-A während des in Fig. 8B veranschaulichten Auslesevorgangs abgeleiteten Ladungen kann für den am Anschlußende der Speicheranordnung liegenden Abfühlverstärker dadurch auf einen Minimalwert herabgesetzt werden, daß, wie oben beschrieben, die Kapazität der begrabenen Bitleitung 72 und ihr spezifischer Flächenwiderstand durch Erhöhung der η-Dotierung im begrabenen Kanal herabgesetzt werden.

Es gibt eine Anzahl anderer Ausführungsformen der Speicherzelle nnch Fig.1, die nunmehr beschrieben werden sollen, und einander entsprechende Teile der Anordnungen und/oder funktionell gieichwertige Teile werden durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

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Die in Pig.. 10 Λ nmd B ^esseißte i.pr-x^hcr^.elli¹ 101 umfnßt Hn Substrat aus p-1un3 bleitendem Material, in das eim» n-K^nal bei 12 eindiffundiert oder implantiert ist, r?owie nine epitaktische Seliielat 13 τόπι ρ—Leitungstyp, die auf der Oberseite den Substrats gezüchtet, wird, um die Kanalzone 12 in pinen begrabenen Kanal umzuwandeln.. Anschließend daran wird eine Maske verwendpt, um eine p-Zone 100 in die obere Oberfläche 14 der epibuk tischen Schicht 13 einzudiffundieren oder zu implantieren, die in Verbindung mit einer dicken Oxidschicht, wie es dem Fachmann geläufig ist, als Kanalbegrenzung wirkt. Dann wird eine dicke SiIiziurnoxidschient 18 auf der Oberfläche 14 der epitaktischen p-Schicht 13 gezüchtet, und ein Teilbereich 102 der Oxidschicht 18, der die über der Kanalzone 12 liegende Fläche einschließt, fortgeätzt, um die aktive Fläche der Speicherzelle zu umgrenzen. Dann wird, wenn gewünscht, ein n-Dotierungsstoff durch die Ausnehmung im Oxid bei 102 zur Bildung einer Zone 104 vom n-Leitungstyp implantiert oder eindiffundiert, und eine dünne Oxidschicht wird thermisch zur Abdeckung der Ausnehmung 102 und der n-Zone 104 ausgebildet. Darauf folgend wird ein Metallisierungsstreifen 16 über den Schichten 15 und 18 zur Bildung der Wortleitung und eines Belages des Spexcherkondensators der Speicherzelle aufgebracht, während der andere Belag nun durch die n-Zone 104 gebildet wird. Ein Vorteil der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform gegenüber der in Fig.1 gezeigten besteht darin, daß der Einsatz dieser Form einer Kanalbegrenzung, wie die p-Zone 100, und der Einsatz einer Zone wie die n-Zone 104 unter dem Speicherzellenkondensator die Herstellung dieser Speicherzelle vereinfacht und damit die Kosten mindert.

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Die Ausführungsform der Erfindung mit der in Fig. 1Ί gezeigten Speicherzelle 111 ähnelt; der in Fig. 10 gezeigten Ausführungnform bis auf den Unterschied, daß eine p-Zone 110 durch die Ausnehmung 102 im Oxid vor der Ausbildung der dilnnen Oxidschicht 15 implantiert oder e.indiffundiert wird. In dem Fall, daß als Option eine Zone 104 vom n-Leitungstyp gewünscht wird, würde diese durch die Ausnehmung 102 in die p-Zone 110 bis zu einer etwas geringeren Tiefe als diese letztere implantiert oder eindiffundiert werden. Der Vorteil der Verwendung einer Zone wie die p-Zone 110 nach Fig. 11 liegt darin, daß das Potential S_R, höher als das in Verbindung mit der Beschreibung der Anordnung nach Fig. 2 genannte Potential S^ gemacht werden könnte, was in einigen Anwendungsfällen wünschenswert sein kann.

Die Ausführungsform der Speicherzelle 121 nach Fig. 12 ähnelt der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß sie eine Zone 120 vom p-Leitungstyp einschließt, die in die Kanalzone 12 eindiffundiert oder implantiert ist, und zwar durch dieselbe Maske, vor der Ausbildung der epitaktischen Schicht 13. Der übrige Ablauf in der Herstellung der Speicherzelle 121 ähnelt dem in Verbindung mit der Speicherzelle nach Fig. 1 beschriebenen Ablauf bis auf eine wahlweise einsetzbare η-Zone 104in der Oberfläche 14 der epitaktischen Schicht 13, die durch Implantation oder durch Eindiffundieren von Dotierungsstoffen vom n-Leitungstyp durch die Ausnehmung 102 im Oxid erhalten wird, um den zweiten Belag des Spexcherkondensators der Speicherzelle 121 von der Oberfläche 14 zu der n-Zone 104 zu verlegen. Der aus der Schaffung der Zone 120 resultierende

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Vorteil besteht darin, daß das Potential S_OJ niedriger als dmi

Ku

Potential S^ gemacht werden kann, wobei diese Größen im Zusammenhang mit der Erläuterung zn Fig. 9 definiert worden sind» Darnus ergeben sich einige Vorteile bei gewissen Anwendungsfällen.

Nunmehr wird auf die drei in den Abbildungen, Fig. 13, 14, 15, dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Speicherzelle bezug genommen. In erster Linie unterscheiden sich diese von den zuvor beschriebenen Speicherzellen dadurch, daß sie anstelle der Verwendung einer epitaktischen Schicht durch aufeinanderfolgende Diffusions- oder Ionenimplantationsschritte aufgebaut werden.

Es wird nun insbesondere auf die in Fig. 13 gezeigte Speicherzelle 137 bezug genommen, demzufolge weist ein Substrat 10 vom p-Leitungstyp eine Oberfläche 130 auf, in die durch eine erste Maske eine Kanalzone 131 vom n-Leitungstyp eindiffundiert oder implantiert ist. Unter Verwendung derselben Maske wird daraufhin eine Diffusion oder Implantation vom p-Typ bis zu einer Tiefe gebracht, die geringer als die erste Diffusion oder Implantation ist, um somit eine Kanalzone bei 132 auszubilden. Daraufhin wird eine Zone 134 vom p-Typ über der gesamten Fläche der Speicherzelle 137 eindiffundiert oder implantiert, um eine herkömmliche Kanalbegrenzung auszubilden, zusammen mit einer dicken Oxidschicht, wobei diese Kanalbegrenzung den aktiven Bereich der Speicherzelle umgrenzt. Daran anschließend wird, zur Abdeckung der gesamten Oberfläche der im Substrat 10 befindlichen Speicherzelle, eine starke Oxidschicht bei 18 gezüchtet,

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und ein Teilbereich oder eine Ausnehmung bei 102, die den aktiven Bereich der Speicherzelle 137 umgrenzt, wird fortgeätKt, um nochmals die Oberfläche 130 des Substrats 10 freizulegen. Danach wird eine n-Zone 136 in denjenigen Teil der Oberfläche 130 eindiffundiert oder implantiert, der durch die Ausnehmung bei 102 freigelegt worden ist, und zwar bis zu einer geringeren Tiefe als die Tiefe der Zone 132 gehend.

Dann wird die Ausnehmung 132 mit einer dünnen Oxidschicht 15 abgedeckt, und diese dünne Oxidschicht 15» ebenso wie ein Teil der dicken Oxidschicht 18 werden dann mit einer Metalliseirungsschicht 16 abgedeckt, die die Wortleitung bildet, nachdem die Speicherzellen in der Form einer Matrix zusammengefügt worden sind.

Die in Fig. 14 gezeigte Speicherzelle 140 unterscheidet sich von der Speicherzelle 137 nach Fig. 13 in erster Linie dadurch, daß die Zone 132 nicht durch dieselbe Maske wie der Kanal 131» sondern vielmehr durch die Ausnehmung 102 ausgebildet wird und in ihrer Ausdehnung daher beträchtlich breiter ist. Zur Vereinfachung wird die dem Kanal 132 nach Fig. 13 entsprechende Zone in Fig. 14 mit dem Bezugszeichen 132A bezeichnet, während die übrigen Zonen und Teile dieselben Bezugszeichen wie zuvor erhalten haben.

Die Speicherzelle 150, die in Fig. 15 gezeigt wird, schließt sowohl die durch die Maske zur Ausbildung des Kanals 131 hergestellte p-Zone nach Fig. 13» als auch die p-Zone 132A nach Fig. 14 ein, die durch die Ausnehmung 102 ausgebildet wird.

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Es werden wiederum dieselben Bezugszeichen verwendet, wie ate in Verbindung mit der Beschreibung zu Fig. 13 und H Verwendung gefunden haben.

Bei den Ausführungsformen der Speicherzelle, die in Fig. 13» 14, 15 veranschaulicht sind, wird die Kapazität der Speicherzelle jeweils durch die leitende (metallische) Schicht 16, die Zone 136 und die trennende Oxidschicht 15 gebildet. Zur Schaffung der Bedingungen zur Ladungskopplung ist zu beachten, daß die Ladungen von der unteren Oberfläche der Zone I36 zur unteren Oberfläche der Zone 132 oder 132A wandern müssen, und dieser Abstand, ebenso wie das Fremdstoffkonzentrationsprofil der Zonen 131, 132 oder 132A und 136 gemäß den oben festgelegten Richtlinien ausgelegt werden muß, zur Erzielung der Kopplung von Ladungen zwischen dem unteren Belag des Speicherkondensators der Speicherzelle und der Kanalzone 131 (als Bitleitung). Der aus dem Einsatz der Ausführungsformen der Speicherzellen nach Fig. 13 bis 15 entnehmbare Hauptvorteil liegt in der Einfachheit des Aufbaus, und damit in einer Kostenersparnis, weil es überflüssig ist, eine epitaktische Schicht auf der Oberfläche des Substrats zu züchten.

Die dynamischen Speicherzellen nach der Erfindung und die damit aufgebauten Speicher können auch in einer solchen Weise entworfen werden, daß die Auslesung nichtzerstörend erfolgt. Um dies zu erreichen, besteht die eine zu erfüllende Bedingung darin, daß beim Auslesebetrieb die Ladungsträger in der Kanalzone 12 abgereichert werden können, was die Anwesenheit von

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weniger Ladungsträgern als zuvor als für die zerstörende Auslesung al3 erforderlich genannt, notwendig macht. Die Anzahl der Ladungsträger in der Kanalzone 12 (oder in der Kanalzone 131) kann durch Absenkung der Fremdstoffkonzentration auf beispielsweise einen Wert zwischen 10 und 10 Fremdatomen pro cm oder durch Verminderung ihrer Tiefe, oder durch beide Maßnahmen gleichzeitig, reduziert werden.

Fig. 16 veranschaulicht die Wirkungsweise bei einem nichtzerstörenden Auslesevorgang und zeigt Kurven 160, 161, die einen Verlauf der potentiellen Elektronenenergie über dem Abstand von der Oberfläche 14 darstellen, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 4 und 6 beschrieben. Die Kurve 16O veranschaulicht den nichtzerstörenden Auslesevorgang beim logischen Zustand "0", und die Kurve 161 veranschaulicht die nichtzerstörende Auslesung beim logischen Zustand "1". Wie in Verbindung mit der Beschreibung von Fig. 8 erläutert wurde, ist das Gatterelektrodenpotential VgMj auf null Volt vermindert worden. Für die nichtzerstörende Auslesung und für den Fall, daß die Ladungsträger vollständig abgereichert werden können wird das Gatterelektrodenpotential auf annähernd 10 Volt angehoben. In dem Fall, wo sich keine gespeicherte Elektronenladung an der Oberfläche 14 befindet, was den logischen Zustand "1" bedeutet, erstreckt sich die Verarmungszone innerhalb der begrabenen Kanalzone 12, die einer Abschnürung unterliegt, womit der Widerstand dieser Zone sehr hoch wird. In dem Fall, wo eine Elektronenladung an der Oberfläche 14 gespeichert wird, dies entspricht dem logischen Zustand "0", erstreckt sich die Verarmungszone

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nur teilweise bis in diese begrabene Kanalzone 12 hinein, die dann einen endlichen Widerstand besitzt. Der Unterschied zwischen dem sehr hohen Widerstand der begrabenen Kanalzone bei ihrer Abschnürung (Pinch-off), beim Auslesen einer "1"» und dem endlichen Widerstand beim Auslesen einer "0" kann durch feststellung des Stromflusses im begrabenen Kanal 12 mit einer Spannungsdifferenz an seinen Enden abgefühlt werden, ohne dabei die in der Speicherzelle gespeicherte Ladung zu zerstören.

Eine andere Art des Betriebs eines aus den Speicherzellen nach der Erfindung aufgebauten Speichers besteht darin, die Wort- und Bitleitungen gegeneinander zu vertauschen. Eine solche Vertauschung der Wort- und Bitleitungen ändert nicht die Speicherzellenkonfiguration oder die Bedingungen für die Kopplung der Ladungen, sondern ändert die Arbeitsweise des Speichers. Die Auslese- und Einsehreibvorgänge bei einer solchen Betriebsweise des Speichers sind in Fig. 17A bzw. 17B veranschaulicht. Der Einschreibvorgang erfolgt durch Erhöhung des Potentials an der begrabenen Kanalzone 12 auf ^V£t/wt» beispielsweise 0 Volt, um eine "1" einzuschreiben, und auf V_BT/m₀ von beispielsweise 5 Volt, um eine "0" einzuschreiben. Dies ist grafisch dargestellt, und zwar durch die Kurve 170, zum Einschreiben einer "1", und durch die Kurve 171, zum Einschreiben einer "0", wobei diese Kurven die potentielle Elektronenenergie gegenüber dem Abstand von der Oberfläche 14 darstellen. Das Auslesen erfolgt durch Erhöhung der Spannung an der Gatterelektrode auf ^Vß/_Rd» beispielsweise 10 Volt, und anschließendem "Schwimmenlassen'· (floating). Dann wird das Potential der be-

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grabenen Kanalzone 1? auf V_BL/_R(j» ^Ton beispielsweise 0 Volt, herabgesetzt. Bei Speicherung einer "1" an der Grenzschicht 14Λ wird die Ladung in. senkrechter Richtung von der begrabenen Kanalzone 12 zur Grenzschicht HA gekoppelt, dabei wird die Gegenladung an der Gatterelektrode bei 16 (nun als Bitleitung) verändert, und ihr schwimmendes Potential vermindert, das durch die Kurve 172 veranschaulicht ist. Bei Speicherung einer "0" an der Grenzschicht 14-A wird keine Ladung von der begrabenen Kanalzone 12 zur Grenzschicht 14 gekoppelt, dies wird durch den Verlauf bei 173 veranschaulicht. Der oben beschriebene und in Fig. 17B gezeigte Auslesevorgang ist zerstörend.

Eine andere Ausfürungsform als alternative Anordnung eines Speichers unter Verwendung der Speicherzellen nach der Erfindung ist in Fig. 18 und 19 dargestellt und wird häufig als "gefaltete Matrixanordnung" (folded matrix arrangement) bezeichnet. Der Speicher 180 umfaßt ein Substrat 10, mit Bitleitungen 181 in der Form begrabener Kanalzonen, und mit Wortleitungen 183 in der Form von rechtwinklig zu den Bitleitungen 181 verlaufenden leitenden Streifen. Im Gegensatz zu der Matrixanordnung nach Fig. 7 sind die begrabenen Bitleitungen "gefaltet", was bedeutet, daß der Speicherzellenkondensator einer jeden einzelnen Speicherzelle in einer Zeile, die mit einer Wortleitung verbunden ist, in senkrechter Richtung dazu nur auf jede zweite Bitleitung 181 koppelt. Eine solche Anordnung erfordert den Einsatz von Sperrzonen 182 für die begrabenen Kanalzonen, um jegliche senkrecht verlaufende Ladungskopplung zu nicht gewünschten begrabenen Bitleitungen zu unterbinden, und macht

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daher eine besondere Speicherzellenkonfiguration erforderlich.

Eine für eine gefaltete Matrixanordnung geeignete Speicherzelle 190 ist in Pig. 19 veranschaulicht, die ein Substrat 10 von p-leitendem Halbleitermaterial zeigt, in dessen obere Oberfläche eine begrabene Kanalzone 12 vom n-Leitungstyp eindiffundiert oder implantiert ist. Anschließend daran werden p-Dotierungsstoffe durch eine andere Maske in jede zweite Kanailzone eindiffundiert oder implantiert, zur Ausbildung von p-Kanalzonen 182, die als Sperrzonen für die begrabenen Kanalzonen wirken. Stärke und Dotierung der Sperrzonen 182 werden derart ausgelegt, daß die senkrechte Ladungskopplung zwischen der Grenzschicht M und den nicht gewünschten Bitleitungen 181 unterbunden wird. Es kann beispielsweise eine Schichtdicke von 2 bis 1 /um und eine Dotierung mit 1x10 bis 5x10 ' Fremdatomen pro cm eingesetzt werden. Es wird dann eine epitaktische Schicht 13 vom p-Leotungstyp gezüchtet, und die übrigen Verfahrensschritte zur Herstellung sind dieselben wie die in Verbindung mit der in Fig. 1 beschriebenen Schreiberzelle erläuterten.

In allen Ausführungsformen des oben beschriebenen Speichers mit senkrecht verlaufender Ladungskopplung kann die Oberflächenkanalisolation, die durch die p-Kanalbegrenzungszonen und die dicken Oxidschichten hergestellt wird, auch mit anderen herkömmlichen Mitteln zur Isolation von Kanälen erhalten werden, wie beispielsweise das Verfahren mit den selbstausrichtenden Kanalbegrenzung und das Verfahren mit dem dicken Peldoxido

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Die senkrecht verlaufende Kopplung von Ladungen wie bisher beschrieben kann auch dazu eingesetzt werden, einen MOS-FeIdeffekttransistor zu betreiben, und Pig. 22 und 23 zeigen jeweils eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf einen solchen MOS-Feldeffekttransistor 220 mit senkrecht verlaufender Ladungskopplung. Der Transistor 220 ähnelt in seinem Aufbau der Speicherzelle mit senkrechter Ladungskopplung nach Fig. 1, mit Ausnahme von Zonen 224 und 226 vom n-Leitungstyp. Wo immer es möglich war, sind dieselben Bezugszeichen wie oben verwendet worden. In die obere Oberfläche eine Substrats 10 vom p-Leitungstyp ist eine begrabene Kanalzone 12 vom n-Leitungstyp eindiffundiert oder implantiert, und eine epitaktische Schicht 13 vom p-Leitungstyp wird auf dieser Oberfläche gezüchtet. Daran anschließend wird eine Maske eingesetzt, um eine Kanalbegrenzungszone 17 vom p-Leitungstyp einzudiffundieren oder zu implantieren, und es wird eine dicke Oxidschicht 18 auf die Oberfläche 14 der epitaktischen Schicht 13 aufgebracht. Dann wird davon ein Teil bei 222 aus der Oxidschicht 18 entfernt, und eine dünne Gate-Elektrodenoxidschicht 15 wird selektiv ausgebildet, und darauf ein Metallisierungsstreifen 16 aufgebracht. Auch die Zonen 224 und 226 vom n-Leitungstyp werden zwischen der Gate-Elektrode 16 und der dicken Oxidschicht bei 18 eindiffundiert oder implantiert. Dotierung und Stärke der epitaktischen Schicht 13, zwischen der begrabenen Kanalzone 12 und der Inversionsschicht auf der Oberfläche 14, müssen für die senkrecht verlaufende Ladungskopplung, wie oben ausgeführt, ausgelegt werden. Die an die Gate-Elektrode 16 und

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an die Kanalzone 12 angelegten Spannungen steuern den Stromfluß zwischen den Zonen 224 und 226 vom n-Leitungatyp und der begrabenen Kanalzone 12.

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Leerseite

Claims

PATE N T A N VV Ά L "ι fc;

TRICHTER F. WERDERMANN R. SPLAN EMAN N dr. B. REITZNER

DIPL.-ING. DIPL.-ING. DIPL.-ΙΝΘ. DIPL.-CHEM.

ZÜGEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES ASRiES PRES LOEB HAMBURG MÖNCHEN

Anm.: Amr H. Mohsen

1 0476 Soby Meadow Court _{2OOO HAMBURQ 3θ} ] 2.1'. 73

Saratoga, Kalif.. ,V.St.A. neuer wall ίο

TEL. (O4O) 34ΟΟ45 34OO56 TELEGRAMME; INVENTIUS HAMBURG

UNSEREAKTE: M 78 534 I)H

IHR ZEICHEN:

Patentansprüche

fl .) Dynamische Speicherzelle mit einem Substrat eines ersten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen begrabenen Kanal (12) eines zweiten Leitungstyps in dem genannten Substrat (10) aufweist, daß eine erste Schicht (13) von Halbleitermaterial vom ersten Leitungstyp auf dem genannten Substrat (10) angeordnet ist, daß eine zweite Schicht (15, 18) eines Iaolationsmaterlals auf der ersten Schicht (13) angebracht ist, daß eine dritte Schicht (16) leitenden Materials auf der zweiten Schicht (15, 18) angeordnet ist und einen Belag eines Kondensators zur Speicherung bildet, daß der zweite Belag dieses Kondensators durch die Grenzschicht (14A) zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (15) gebildet wird, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der genannten zweiten Schicht (15) zur Schaffung eines vorbestimmten kapazitiven Impedanzwertes ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den begrabenen Kanal (12) und die leitende dritte Schicht (16) angeschlossen ist,

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Konten: Doulscho Bank AG Hamburg (BLZ 200 70000) Konto-Nr. 6/10055 · Postsohccknmt Hamburg (BLZ JOO 100 20) Konlo-Nr 262080-201

und daß zumindest die Stärke und das Dotierungsprofil der genannten ersten Schicht (13) zur Erzielung einer senrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal (12) und der Grenzschicht (14A) zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (15) bei Anlegung eines Potentials durch die genannte Spannungsquelle ausgelegt sind»

2. Speicheranordnung mit einer Vielzahl von Speicherzellen nach Anspruch 1, die zur Bildung einer Matrix in Zeilen und Spalten miteinander verbunden sind, mit einem Substrat von einem ersten Leitungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß ein begrabener Kanal (12) in dem genannten Substrat (10) von einem zweiten Leitungstyp vorhanden ist, und die begrabenen Kanäle (12) aller Speicherzellen (69) eine Spalte bilden und zur Bildung einer Bitleitung (72) miteinander verbunden sind, daß eine erste Schicht (13) eines halbleitenden Materials vom ersten Leitungstyp auf dem Substrat (10) angeordnet ist, daß eine zweite Schicht (15, 18) eines Isolationsmaterials auf der ersten Schicht (13) angeordnet ist, daß eine dritte Schicht (16) eines leitenden Materials auf der zweiten Schicht (15, 18) angeordnet ist und den einen Belag eines Kondensators zur Speicherung bildet, und der andere Belag dieses Kondensators durch die Grenzschicht (HA) zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (15, 18) gebildet wird, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der zweiten Schicht (15)

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zur Schaffung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz ausgelegt sind, daß die dritte Schicht (16) bei allen Speicherzellen (69) eine Reihe bildet und diese zur Bildung einer Wortleitung (70) in der Speicheranordnung (68) miteinander verbunden sind, daß eine Spannungsquelle mit dem begrabenen Kanal (12) und der dritten Schicht (16) aus leitendem Material verbunden ist, und daß zumindest die Stärke und das Dotierungsprofil der ersten Schicht (13) zur Erzielung»einer vertikal verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal (12) und der Grenzschicht -(14A) zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (15) bei Anlegung eines ausgewählten Potentials, das von der genannten Spannungsquelle geliefert wird, ausgelegt sind.

3. Dynamische Speicheranordnung für Direktzugriff, mit einer Vielzahl von Speicherzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Speicherzelle (69) ein Substrat (10), eine Auswählgatter/Speicherkondensator-Kombination (14A, 15, 16) und einen begrabenen Kanal (12) in dem genannten Substrat (10) mit einem zum Leitungstyp des Substrats (10) entgegengesetzten Leitungstyp einschließt, und der begrabene Kanal (12) eine unter der Gatterelektroden/Speicherkondensator-Kombination (HA, 15, 16) liegende Bitleitung (72) bildet, daß die genannten Speicherzellen (69) zur gemeinsamen Verbindung der Gatterelektroden/Speicherkondensator-Kombination (14A, 15, 16) in Reihen, und die begrabenen,

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als Bitleitung (72) dienenden Kanäle (12) in Spalten angeordnet sind, und daß die Überleitung oder Kopplung von Ladungen zwischen dem Kondensator (14A, 16) zur Speicherung und der Bitleitung (72) senkrecht verläuft.

4. Dynamische Speicherzelle mit einem Substrat von einem ersten Leitungstyp und einer oberen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Substrat (10) ein begrabener Kanal (12) von einem zweiten Leitungstyp angeordnet ist, daß eine erste Schicht (13) aus halbleitendem Material eines ersten Leitungstyps auf der genannten oberen Oberfläche des genannten Substrats (10) und zur Abdeckung dea genannten begrabenen Kanals (12) angeordnet ist, daß eine zweite Schicht (15, 18) aus isolierendem Material auf der genannten ersten Schicht (13) angeordnet ist, daß ein Leiter (16) auf der zweiten Schicht (15» 18) angeordnet ist und einen Belag eines Speicherkondensators bildet, daß die Grenzschicht (14A) zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (15) den anderen Belag des genannten Speicherkondensators bildet, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der zweiten Schicht (15) zur Schaffung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den genannten begrabenen Kanal (12) und den genannten Leiter (16) angeschlossen ist, und daß die Stärke und das Fremdstoffkonzentrationsprofil der genannten ersten Schicht (13) und des begrabenen Kanals (12) zur Erzielung einer senkrecht

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verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem genannten begrabenen Kanal (12) und der Grenzschicht (14A) bei Anlegung eines ausgewählten Potentials durch die genannte Spannungsquelle ausgelegt sind.

5· Dynamische Speicherzelle mit einem Substrat eines ersten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, daß ein begrabener Kanal (12) eines zweiten Leitungstyps in dem genannten Substrat (10) ausgebildet ist und an dessen oberer Oberfläche endet, daß eine epitaktische Schicht (13) vom genannten ersten LeiLungstyp über der oberen Oberfläche des genannten Substrats (10) und des begrabenen Kanals (12) ausgebildet ist, daß eine Oxidschicht (15, 18) über der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) ausgebildet ist, daß eine leitende Schicht (16) auf die genannte Oxidschicht (15, 18) aufgebracht ist und einen Belag einea Kondensators zur Speicherung bildet, und die Grenzschicht (HA) zwischen der genannten epitaktischen Schicht (13) und der genannten Oxidschicht (15) den anderen Belag des Kondensators bildet, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der genannten Oxidschicht (15, 18) zur Schaffung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz des Kondensators ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den begrabenen Kanal (12) und die leitende Schicht (16) angeschlossen ist, und daß die Stärke und das Fremdstoffkonzentrationsprofil der genannten epitaktischen Schicht (13), sowie das Fremdstoffkonzentrationsprofil des genannten begrabenen Kanals (12) zur Erzielung einer senkrecht ver-

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laufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal

(12) und der Grenzschicht (14A) bei Anlegung eines ausgewählten Potentials durch die genannte Spannungaquelle ausgelegt sind.

6. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine wannenförmige Kanalbegrenzungszone (17) vom genannten ersten Leitungstyp in der genannten ep 1 b'lictlachen Schicht (13) zur Umgrenzung des aktiven Bereichs (99) der Speicherzelle ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) endet.

7. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über dem von der Kanalbegrenzungszone (17) umgrenzten Bereich (99) der epitaktischen Schicht

(13) liegende Teilbereich (15) der genannten Oxidschicht wesentlich dünner als der über der Kanalbegrenzungszone (17) liegende Teilbereich (18) der Oxidschicht ist.

8. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zone (100) des genannten ernten Leitungstyps in der epitaktischen Schicht (13) ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche (14) dieser epitaktischen Schicht (13) endet, und daß eine zweite Zone (104) vom genannten zweiten Leitungstyp in der genannten ersten Zone (100) ausgebildet ist und an der

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genannten oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) und den aktiven Bereich (99) der Speicherzelle, bei Bildung des anderen Belags des genannten Kondensators zur Speicherung, begrenzt.

9» Dynamische Speicherzelle nach. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der über der genannten zweiten Zone (104) liegende Teilbereich (15) der Oxidschicht wesentlich dünner als der außerhalb der zweiten Zone (104) liegende Teilbereich (18) derselben ist.

10. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zone vom genannten ersten Leitungstyp in der epitaktischen Schicht (13) ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) endet, daß eine zweite Zone vom genannten ersten Leitungstyp in der ersten Zone ausgebildet ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) endet, und daß eine dritte Zone vom zweiten Leitungstyp in der zweiten Zone ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) endet.

11. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der dritten Zone geringer als die Tiefe der zweiten Zone ist»

12. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zone im wesentlichen im

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Bereich der zweiten Zone erstreckt.

13. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß der über der genannten dritten Zone liegende Teilbereich (15) der Oxidschicht wesentlich dünner als der außerhalb der dritten Zone liegende Teilbereich (18) der genannten Oxidschicht ist, und daß die dritte Zone den aktiven Bereich der Speicherzelle begrenzt und den anderen Belag des Kondensators für die Speicherung bild ob.

14. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Kanalzone von im wesentlichen derselben Erstreckung wie der genannte begrabene Kanal (12), doch vom genannten ersten Leitungstyp, vor der Ausbildung der genannten epitaktischen Schicht (13) in dem begrabenen Kanal ausgebildet worden ist, daß zur Umgrenzung des aktiven Bereichs der Speicherzelle eine wannenförmige Kanalbegrenzungszone vom ersten Leitungstyp in der epitaktischen Schicht (13) ausgebildet ist und an deren oberer Oberfläche (14) endet, und daß eine erste Zone, vom zweiten Leitungstyp, die sich im wesentlichen über den von der Kanalbegrenzungszone umgrenzten Bereich erstreckt, in der genannten epitaktischen Schicht (13) befindet und an der oberen Oberfläche (14) derselben endet.

15. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der über der genannten ersten Zone

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liegende Teilbereich (15) der Oxidschicht weaentLich dünner als der über der genannten Ka.nalbegrenzungs7.onF-liegende Teilbereich (18) der Oxidschicht int, und daß die genannte erste Zone den anderen Belag deii Kondensator« zur Speicherung bildet.

16. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderer Kanal vom zweiten Leitungstyp vor der Ausbildung der epitaktischen Schicht (13) in dem genannten Substrat (10) ausgebildet worden ist und unter der genannten Kanalbegrenzungszone liegt, und daß ein weiterer Kanal (182) vom ersten Leitungstyp in dem genannten anderen Kanal (12) als eine begrabene Sperrzone für den Betrieb der Speicherzelle in. einer gefalteten Matrixanordnung ausgebildet ist.

17e Dynamische Speicherzelle mit einem Substrat von einem ersten Leitungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß ein begrabener Kanal von einem zweiten Leitungstyp in dem genannten Substrat (10) ausgebildet ist und an dessen Oberfläche endet, daß eine erste Zone vom ersten Leitungstyp in dem genannten Substrat (10) und in dem genannten begrabenen Kanal ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche des Substrats (10) endet, und die Tiefe der ersten Zone geringer als die Tiefe des begrabenen Kanals ist, daß eine zweite Zone vom zweiten Leitungstyp in der ersten Zone ausgebildet ist, an der oberen Oberfläche des Substrats (10) endet, über dem begrabenen Kanal liegt und den aktiven

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Bereich der Speicherzel Ie umgrenzt, daß eine Oxidschicht (15, 18) auf der oberen Oberfläche des Substrats (10) ausgebildet ist, daß eine leitende Schicht (16) über der genannten Oxidschicht (15, 18) aufgebracht ist und einen Belag eines Kondensators zur Speicherung bildet, dai3 die genannte zweite Zone den anderen Belag des Kondensators zur Speicherung bildet, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante dor genannten Oxidschicht (15) zur Schaffung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz des Kondensators ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den begrabenen Kanal und an die leitende Schicht (16) angeschlossen ist, und daß die Stärke und das Fremdstoffkonzentrationsprofil der begrabenen Schicht und zumindest die erste Zone zur Erzielung einer senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal und der zweiten Zone bei Anlegung eines ausgewählten Potentials durch die genannte Spannungsquelle ausgelegt sind.

18. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausbildung der genannten ersten Zone ein weiterer Kanal von im wesentlichen derselben Erstreckung wie der genannte begrabene Kanal, doch vom ersten Leitungstyp, in diesem begrabenen Kanal ausgebildet ist, und seine Tiefe geringer als die Tiefe des begrabenen Kanals ist.

19. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zone vom ersten Leitungstyp vor der Ausbildung der zweiten Zone in der ersten Zone aus-

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gebildet ist und eine .seitliche Ausdehnung besitzt, dio . im wesentlichen gleich der Atisdehnung der zweiten Zone ist.

20« Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kanal von im wesentlichen gleicher Ausdehnung wie der genannte begrabene Kanal, doch vom ersten Leitungstyp, vor der Ausbildung der ersten Zone in dem genannten begrabenen Kanal ausgebildet worden iet, und seine Tiefe geringer als die Tiefe des begrabenen Kanals ist, und daß eine dritte Zone vom ersten Leitungstyp in der ersten Zone vor der Ausbildung der zweiten Zone hergestellt ist und eine seitliche Ausdehnung besitzt, die im wesentlichen gleich der seitlichen Ausdehnung der zweiten Zone ist.

21* Dynamische Speicherzelle mit einem Substrat eines ersten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, daß ein begrabener Kanal von einem zweiten Leitungstyp in dem genannten Substrat (10) ausgebildet ist und an dessen oberer Oberfläche endet, daß ein weiterer Kanal von im wesentlichen derselben Ausdehnung wie d:er genannte begrabene Kanal, doch vom ersten Leitungstyp, in dem genannten begrabenen Kanal ausgebildet ist , und seine Tiefe geringer als die Tiefe des genannten begrabenen Kanals ist, daß eine erste Zone des zweiten Leitungstyps in dem genannten Substrat (10) ausgebildet ist, und der genannte weitere Kanal und der genannte begrabene Kanal an der oberen Oberfläche des Substrats (10) enden, daß die erste Zone den aktiven Bereich der Speicherzelle umgrenzt, dnß eine Oxidschicht (15, 18) über der oberen Oberfläche des oubotrats

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(10) gezüchtet ist, daß eine leitende Schicht (16) auf die genannte Oxidschicht (15, 18) aufgebracht ist und einen Belag einen Kondensators zur Speicherung bildet, und die genannte erste Zone den anderen Belag des Kondensators bildet, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der Oxidschicht (15) zur Schaffung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz des Kondensators ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle an den genannten begrabenen Kanal und die genannte leitende Schicht (16) angeschlossen ist, und daß die Stärke und das Fremdstoffkonzentrationsprofil der begrabenen Schicht und zumindest die erste Zone zur Erzielung einer senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem begrabenen Kanal und der genannten ersten Zone bei Anlegung eines ausgewählten Potentials von der Spannungsquelle her ausgelegt sind.

22. Dynamische Speicherzelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine wannenförmige Kanalbegrenzungszone vom ersten Leitungstyp in dem genannten Substrat (10) zur Umgrenzung der ersten Zone ausgebildet ist und an der oberen Cberflache des genannten Substrats (10) endet.

23. Dynamische 3peicherzelle nach Anspruch 21, dadurch gekonnzeichnet, daß eine zweite Zone vom ersten Leitungstyp in dem genannten Substrat (10) vor der Ausbildung der ersten Zone hergestellt ist und an der oberen Oberfläche des Substrats (10) endet.

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24. MOS-Feldeffekttrrui.'-Tisfcor mit einem Substrat von «inen orsfcen Leitungstyp, dadurch g'ikennzei ohne t, d''ü »r f i non begrabenen Kanal (12) von einem zwo! I; on Lei Lungs typ 'H.ifwei.:;t, der in dem Substrat (10) ausgebildet ist und an d-or oberen Oberfläche dieses Subntrats (10) endet, daß eine ep Ltakt Lsche Schicht (13) von dem genannten ersten Leitungstyp /uif dnr oberen Oberfläche des Substrats (10) und des begrabenen Kanal.;; (12) gezüchtet wird, daß eine ersbe und eine zweite Zone ('■-:?'], 226) vom genannten zweiten Leitungstyp in der epitaktischen Schicht (13)» zu beiden Seiten des begrabenen Kanals (1?) ausgebildet 3ind und an der Oberfläche der epitaktischen Schicht enden, zur Ausbildung der Drain- und der Source-Elektrode des genannten Feldeffekttransistors-, daß eine Oxidschicht (15) auf der oberen Oberfläche (14) der epitaktischen Schicht (13) ausgebildet ist und sich im Oberflächenbereich zwischen der ersten Zone (224) und der zweiten Zone (226) erstreckt, daß eine leitende Schicht (16) über der genannten Oxidschicht (15) aufgebracht ist und die Gate-Elektrode des genannten Feldeffekttransistors bildet, daß die Grenzschicht zwischen der epitaktischen Schicht (13) und der Oxidschicht (15) den anderen Belag des Kondensators zur Speicherung bildet, daß die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der genannten Oxidschicht (15) zur Erzielung einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz des genannten Kondensators ausgelegt sind, daß eine Spannungsquelle mit dem begrabenen Kanal (12), der leitenden Schicht (16), der ersten Zone (224) und der zweiten Zone (226) verbunden ist., daß die StäTke und das Fremdstoffkonzentrationprofil der epitaktiachen Schicht (13) und das Fremdstoffkonzentrationaprofildes begrabenen Kanals (12) zur Erzielung

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einer senkrecht verlaufenden Ladungskopplung zwischen dem genannten begrabenen Kanal (12) und der genannten Grenzschicht bei Anlegung ausgewählter Potentiale durch die Spannungsquelle ausgelegt sind.

25. MOS-Feldeffekttransistor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine wannenförmige Kanalbegrenzungszone (17) vom ersten Leifcungstyp in der genannten epitaktischen Schicht (13) zur Umgrenzung des aktiven Bereichs des Feldeffekttransistors ausgebildet ist und an der oberen Oberfläche der epitaktisehen Schicht (13) endet.

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