DE102006019940B3 - Memory cell field of non volatile semiconductor memory cells, comprises semiconductor body with semiconductor zone of conductivity type, extending up to surface of body, where bit line is formed and buried in semiconductor zone - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Minoritätsträgersenke für ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen mit Minoritätsträgersenke.The The invention relates to a minority carrier sink for a Memory cell array of non-volatile semiconductor memory cells with minority carrier sink.
Beim Betrieb von Speicherzellenfeldern mit nicht-flüchtigen Speicherzellen wie etwa Twin-Flash-Speicherzellen entstehen Minoritätsträger innerhalb einer Halbleiterzone wie etwa einer Wannenzone der Speicherzellen. Die Lebensdauer derartiger Minoritätsträger ist beispielsweise in bekannten Speicherzellenfelder aus kristallinem Silizium derart groß, dass diese viele Mikrometer weit diffundieren können, bevor eine Rekombination mit einem Majoritätsträger erfolgt. Während dieser Diffusion können die Minoritätsträger auch Grenzflächenzustände einer unteren Oxidschicht einer ONO-(Oxid-Nitrid-Oxid)-Speicherschicht von benachbarten Speicherzellen erreichen, dort eingefangen werden oder sogar bei Vorhandensein entsprechender elektrischer Felder in die Nitridschicht injiziert werden. Hierbei ändert sich der Ladungszustand innerhalb der ONO-Speicherschicht der benachbarten Speicherzellen, was einen unerwünschten Informationsverlust mit sich bringt.At the Operation of memory cell arrays with non-volatile memory cells such as For example, twin-flash memory cells form minority carriers within a semiconductor zone such as a well zone of the memory cells. The life of such Minority carrier is for example, in known memory cell fields of crystalline Silicon so big, that these can diffuse far microns before recombination done with a majority carrier. While this diffusion can the minority bearers too Interface states of a lower oxide layer of an ONO (oxide-nitride-oxide) storage layer reach from adjacent memory cells, are trapped there or even in the presence of corresponding electric fields injected into the nitride layer. This changes the state of charge within the ONO storage layer the adjacent memory cells, causing an undesirable loss of information brings with it.
WO 86/02202 A1 betrifft einen Entladeschutz für ein Ladungsspeicherverarmungsgebiet. Hierzu wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschirmen von Halbleiterladungsspeichervorrichtungen vor Einflüssen durch Partikel oder ionisierende Strahlung, die innerhalb des Volumens des Halbleitersubstrats absorbiert werden, angegeben durch Bereitstellen einer freien Ladungsträgerabschirmung bestehend aus einer vergrabenen Schicht mit sehr geringer Lebensdauer im ungestörten Material unterhalb der Verarmungsgebiete, welche mit den Ladungsspeichervorrichtungen verknüpft sind. Die Schicht mit sehr niedriger Lebensdauer wird durch Ionenimplantation einer übersättigten Zone von Fremdstoffen wie Sauerstoff, die tiefe Rekombinationszentren angeben und chemisch mit dem Substratmaterial reagieren, bereitgestellt, wodurch thermisch stabile Komplexe angegeben werden, die während eines nachgelagerten Implantationserhitzungszyklus nicht ausheilen.WHERE 86/02202 A1 relates to a discharge protection for a charge storage depletion area. For this purpose, an apparatus and a method for shielding Semiconductor charge storage devices against the influence of particles or ionizing Radiation that absorbs within the volume of the semiconductor substrate be specified by providing a free carrier shield consisting of a buried layer with a very short life in the undisturbed Material below the depletion areas associated with the charge storage devices connected are. The very low lifetime coating is by ion implantation a supersaturated Zone of foreign substances such as oxygen, the deep recombination centers and chemically react with the substrate material provided, whereby thermally stable complexes are indicated, which during a downstream Do not cure implantation heating cycle.
US 2006/0049464 A1 betrifft eine Halbleitervorrichtung mit abgestuften Dotierstoffgebieten. Die überwiegende Anzahl heutzutage hergestellter Halbleitervorrichtungen weist gemäß dieser Druckschrift eine gleichmäßige Dotierstoffkonzentration auf, entweder entlang der lateralen als auch der vertikalen aktiven (und isolierten) Gebiete der Vorrichtung. Durch Abstufen der Dotierstoffkonzentration lässt sich das Leistungsverhalten in verschiedenartigen Halbleitervorrichtungen erheblich verbessern. Die Verbesserungen können in Applikations-spezifischen Gebieten erzielt werden, z. B. eine Erhöhung der Betriebsfrequenz digitaler Logik, verschiedenartiger Leistungs-MOSFETS und IGBT ICs, eine Verbesserung in der Refreshzeit für DRAMS, eine Erniedrigung der Programmierzeit für nichtflüchtige Speicher, eine bessere sichtbare Qualität einschließlich der Pixelauflösung und Farbempfindlichkeit für abbildende ICs, einer besseren Empfindlichkeit für Varaktoren in abstimmbaren Filtern, eine höhere Treiberfähigkeit für JFETS.US 2006/0049464 A1 relates to a stepped semiconductor device Dotierstoffgebieten. The predominant Number of semiconductor devices manufactured today according to this Reference to a uniform dopant concentration on, either along the lateral as well as the vertical active (and isolated) areas of the device. By grading the dopant concentration let yourself the performance in various semiconductor devices significantly improve. The improvements can be made in application-specific areas be achieved, for. B. an increase the operating frequency of digital logic, various power MOSFETS and IGBT ICs, an improvement in the refresh time for DRAMS, a reduction in programming time for non-volatile memory, a better visible quality including the pixel resolution and color sensitivity for Imaging ICs, a better sensitivity for varactors in tunable Filter, a higher Driver capability for JFETS.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Minoritätsträgersenke für ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen anzugeben, das der oben im Zusammenhang mit der Diffusion von Minoritätsträgern erläuterten Problematik entgegenwirkt.Of the Invention is based on the object, a minority wear sink for a Memory cell array of non-volatile To specify semiconductor memory cells, the above in the context explained with the diffusion of minority carriers Counteracts problems.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 5 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These The object is achieved by a Memory cell array of non-volatile Semiconductor memory cells according to independent claims 1, 5 and 7 solved. Advantageous embodiments The invention are the subject of the dependent claims.
Ein zur Erläuterung der Erfindung dienendes Beispiel betrifft ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen mit einem Halbleiterkörper mit einer bis zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers reichenden Halbleiterzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp, innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten und als Source/Drain-Gebiete dienenden vergrabenen Bitleitungen, einem an der Oberfläche zwischen jeweils zwei der vergrabenen Bitleitungen ausgebildeten Kanalbereich, einem auf dem Kanalbereich ausgebildeten und als Ladungsspeicherzone dienenden dielektrischen Schichtstapel, einer auf dem dielektrischen Schichtstapel ausgebildeten Gateelektrode, wobei die Gateelektrode elektrisch an eine Wortleitung angeschlossen ist, einer Raumladungszonenstruktur, die jene Bereiche innerhalb der Halbleiterzone umfasst, in denen sich während des Betriebs der Halbleiterspeicherzellen eine Raumladungszone ausbilden kann, und wenigstens einer innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildeten Minoritätsträgersenke, wobei die wenigstens eine Minoritätsträgersenke außerhalb der Raumladungszonenstruktur angeordnet ist und eine im Vergleich zur Halbleiterzone geringere Minoritätsträgerlebensdauer aufweist.One In order to explain The invention relates to a memory cell array from non-volatile Semiconductor memory cells having a semiconductor body with one to one surface of the semiconductor body reaching semiconductor zone of a first conductivity type, within the Semiconductor zone formed and serving as source / drain regions buried bitlines, one on the surface between each two of the buried bitlines formed channel area, one on the Channel area formed and serving as a charge storage zone dielectric layer stack, one on the dielectric layer stack formed gate electrode, wherein the gate electrode electrically connected to a word line, a space charge zone structure, which comprises those regions within the semiconductor zone in which while the operation of the semiconductor memory cells form a space charge zone can, and at least one formed within the semiconductor body Minority carrier sink wherein the at least one minority carrier sink is outside the space charge zone structure is arranged and a smaller compared to the semiconductor zone Minority carrier lifetime having.
Der Halbleiterkörper kann beispielsweise aus Si, Ge, SiGe, SiC, III-V Verbindungshalbleitern wie GaAs oder auch weiteren Halbleitermaterialien oder Verbindungshalbleitern ausgebildet sein. Die als Source/Drain-Gebiete dienenden vergrabenen Bitleitungen sind vorzugsweise als dotierte Halbleitergebiete ausgebildet und erstrecken sich innerhalb des Speicherzellenfeldes entlang einer Abfolge von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen.Of the Semiconductor body For example, Si, Ge, SiGe, SiC, III-V compound semiconductors such as GaAs or other semiconductor materials or compound semiconductors be educated. The buried ones serving as source / drain regions Bit lines are preferably formed as doped semiconductor regions and extend along the memory cell array along one Sequence of non-volatile Semiconductor memory cells.
Der dielektrische Schichtstapel weist vorzugsweise aufeinander gestapelte dielektrische Schichten auf, wobei wenigstens eine dieser dielektrischen Schichten derart gewählt ist, dass diese als Ladungsspeicherschicht dient. Beispielsweise kann der dielektrische Schichtstapel ein ONO-Stapel sein, bei dem die Nitridschicht als Ladungsträgerspeicherschicht dient. Die Gateelektrode ist vorzugsweise aus einem leitfähigen Material ausgebildet und kann beispielsweise aus einem dotierten Halblei termaterial, aus einem intrinsischen Halbleitermaterial bei ausreichender intrinsischer Leitfähigkeit oder auch aus einem Metall bestehen. Beispielsweise ist die Gateelektrode aus dotiertem polykristallinen Silizium ausgebildet. An die Wortleitung ist ebenso eine Abfolge von Halbleiterspeicherzellen angeschlossen. Die Wortleitung kann beispielsweise aus demselben Material wie die Gateelektrode gebildet sein oder aber auch aus einem vom Material der Gateelektrode verschiedenen leitfähigen Material. Wie auch bei der Gateelektrode kann es sich hierbei beispielsweise um ein dotiertes Halbleitermaterial, um ein intrinsisches Halbleitermaterial bei ausreichender intrinsischer Leitfähigkeit oder aber auch um ein Metall handeln. In vorteilhafter Weise lässt sich über ausgewählte Bitleitungen sowie eine Wortleitung eine bestimmte Halbleiterspeicherzelle im Speicherzellenfeld ansteuern.Of the dielectric layer stack preferably has stacked one on top of the other dielectric layers, wherein at least one of these dielectric Layers chosen in such a way is that this serves as a charge storage layer. For example For example, the dielectric layer stack may be an ONO stack in which the nitride layer as a charge carrier storage layer serves. The gate electrode is preferably made of a conductive material formed and can for example consist of a doped semicon termaterial, from an intrinsic semiconductor material with sufficient intrinsic conductivity or even made of a metal. For example, the gate electrode formed of doped polycrystalline silicon. To the wordline Likewise, a sequence of semiconductor memory cells is connected. The word line can be made of the same material as the Gate electrode may be formed or else from one of the material the gate electrode different conductive material. As with the gate electrode may be, for example, a doped one Semiconductor material to an intrinsic semiconductor material at sufficient intrinsic conductivity or even a Trade metal. In an advantageous manner can be selected via selected bit lines and a Word line a particular semiconductor memory cell in the memory cell array drive.
Die Raumladungszonenstruktur umfasst alle Bereiche innerhalb der Halbleiterzone, in denen sich unter Betriebsbedingungen eine Raumladungszone ausbilden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine die Bitleitungen umgebende Raumladungszone bei vorliegendem Spannungsabfall zwischen Bitleitung und Halbleiterzone handeln. Ebenso werden hierdurch mögliche Raumladungszonenbereiche erfasst, die auf einen Spannungsabfall zwischen der Gateelektrode und der Halbleiterzone zurückzuführen sind. Die Halbleiterzone kann beispielsweise eine dotierte Wannenzone sein. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein, so dass ein hierzu entgegengesetzter zweiter Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist. Ebenso ist es möglich, dass der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist und der zweite Leitfähigkeitstyp als p-Typ ausgebildet ist.The Space charge zone structure includes all areas within the semiconductor zone, in which form a space charge zone under operating conditions can. This may be, for example, one of the bit lines surrounding space charge zone at present voltage drop between bit line and semiconductor zone. Likewise possible space charge zone areas are detected thereby, due to a voltage drop between the gate electrode and the Semiconductor zone are due. The semiconductor zone may, for example, be a doped well zone be. The first conductivity type may be a p-type such that a second opposite thereto conductivity type is an n-type. It is also possible that the first conductivity type is an n-type and the second conductivity type is formed as a p-type is.
Die Minoritätsträgersenke stellt ein Gebiet oder eine Ansammlung von Gebieten innerhalb des Halbleiterkörpers dar und weist keine Überlappung mit der Raumladungszonenstruktur auf. Dadurch wird sichergestellt, dass kein zusätzlicher Leckstrom innerhalb der Halbleiterzone erzeugt wird.The Minority carrier sink represents an area or a collection of areas within the semiconductor body and has no overlap the space charge zone structure. This will ensure that no additional Leakage current is generated within the semiconductor zone.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Minoritätsträgerlebensdauer innerhalb der wenigstens einen Minoritätsträ gersenke wenigstens 10 mal geringer als innerhalb der Halbleiterzone. Hierdurch lässt sich einer unerwünschten Diffusion von Minoritätsträgern in benachbarte Halbleiterspeicherzellen und insbesondere in die Umgebung dortiger Ladungsspeicherzonen entgegenwirken.at an advantageous embodiment is the minority carrier life within the at least one Minoritätsträ gersenke at least 10 times less than within the semiconductor zone. This is possible an undesirable Diffusion of minority carriers in adjacent semiconductor memory cells and in particular in the environment Counteract local charge storage zones.
Vorteilhaft ist es, falls eine der Minoritätsträgerlebensdauer entsprechende Diffusionslänge innerhalb der wenigstens einen Minoritätsträgersenke kleiner als ein Abstand benachbarter Speicherzellen eingestellt ist. Eine Verringerung der Minoritätsträgerlebensdauer und damit eine Verkürzung der Diffusionslänge von Minoritätsträgern lässt sich durch Erhöhen der Minoritätsträgerrekombination innerhalb der wenigstens einen Minoritätsträgersenke erzielen. Eine erhöhte Rekombinationsrate kann beispielsweise durch Vergrößern einer Kristalldefektdichte und damit dem Einbringen von Rekombinationszentren oder auch durch Vergrößern einer Dotierstoffkonzentration innerhalb der wenigstens einen Minoritätsträgersenke zur Erhöhung von Auger-Rekombination erzielt werden.Advantageous it is, if one of the minority carrier lifetimes corresponding diffusion length within the at least one minority carrier sink smaller than a distance adjacent memory cells is set. A reduction in the Minority carrier lifetime and thus a shortening the diffusion length from minority groups can be by elevating minority carrier recombination achieve within the at least one minority carrier sink. An increased recombination rate For example, by enlarging one Crystal defect density and thus the introduction of recombination centers or also by enlarging one Dopant concentration within the at least one minority carrier sink to increase be achieved by Auger recombination.
In vorteilhafter Weise weist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke wenigstens eine tiefe Störstelle oder eine tiefe Störstellenverteilung auf. Hierdurch lässt sich eine verstärkte Rekombination erzielen, die beispielsweise durch das so genannte Shockley-Read-Hall-Rekombinationsmodell beschrieben werden kann.In Advantageously, the at least one minority carrier sink at least one deep impurity or a deep impurity distribution on. This leaves an intensified Achieve recombination, for example, by the so-called Shockley-read-Hall recombination model can be described.
Bei einer Ausführungsform weist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke wenigstens eines der tiefe Störstellen verursachenden Elemente der Gruppe bestehend aus Au, Ge, Fe, Ni, Cu, C, Ta, V, Cd und Co auf. Bei Einbringen derartiger metallischer Verunreinigungen in den Halbleiterkörper ist jedoch darauf zu achten, dass ein nach dem Einbringen eines oder mehrerer dieser Elemente während des weiteren Prozessablaufs noch durchzuführendes Temperaturbudget zu keiner derart starken Ausdiffusion dieser Elemente führt, dass die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterspeicherzellen dadurch verschlechtert werden.at an embodiment the at least one minority carrier sink has at least one of the deep impurities causative elements of the group consisting of Au, Ge, Fe, Ni, Cu, C, Ta, V, Cd and Co on. When introducing such metallic impurities in the semiconductor body However, it is important to ensure that after inserting a or more of these elements during the further process flow still to be performed temperature budget no such strong outdiffusion of these elements leads that the electrical properties of the semiconductor memory cells thereby deteriorated become.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke wenigstens teilweise einen amorphen Aufbau auf. Der amorphe Aufbau führt zu einer tiefen Störstellenverteilung innerhalb einer Energiebandlücke des Halbleiterkörpers und damit zur gewünschten Verstärkung der Rekombination. Denkbar ist es, die Halbleiterzone von der Oberfläche aus bis zu einer bestimmten Tiefe in den Halbleiterkörper hinein zu rekristallisieren, z.B. mittels Laserkristallisation, wobei ein unterhalb des rekristallisierten Gebietes verbleibender amorpher Bereich als Minoritätsträgersenke dient.at a particularly advantageous embodiment, the at least a minority carrier sink at least partially an amorphous structure. The amorphous structure leads to a deep impurity distribution within an energy band gap of the semiconductor body and thus to the desired reinforcement the recombination. It is conceivable, the semiconductor zone from the surface to recrystallize into the semiconductor body to a certain depth, e.g. by laser crystallization, one below the recrystallized Area remaining amorphous area as minority carrier sink serves.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind innerhalb der wenigstens einen Minoritätsträgersenke Versetzungen mit einer Dichte von wenigstens 1011 cm–2 ausgebildet. An Versetzungen tritt eine verstärkte Rekombination auf und mit Versetzungsdichten oberhalb von 1011 cm–2 lässt sich eine vorteilhafte Reduzierung der Minoritätsträgerlebensdauer erzielen.In a further advantageous embodiment, dislocations having a density of at least 10 11 cm -2 are formed within the at least one minority carrier sink. At displacements If increased recombination occurs and with dislocation densities above 10 11 cm -2 , a favorable reduction in minority carrier lifetime can be achieved.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke eine maximale Dotierstoffkonzentration von größer als 1017 cm–3 auf. Derart hohe Dotierstoffkonzentrationen führen etwa zu einer verstärkten Auger-Rekombination in Silizium. Der Mechanismus der Auger-Rekombination kann somit über die Dotierstoffkonzentration zur Einstellung der Minoritätsträgerlebensdauer genutzt werden. Die wenigstens eine Minoritätsträgersenke kann beispielsweise als tief in den Halbleiterkörper implantierte Wannenzone ausgebildet sein.In a further advantageous embodiment, the at least one minority carrier sink has a maximum dopant concentration of greater than 10 17 cm -3 . For example, such high dopant concentrations lead to increased Auger recombination in silicon. The mechanism of Auger recombination can thus be used via the dopant concentration to adjust the minority carrier lifetime. The at least one minority carrier sink can be designed, for example, as a well zone implanted deep into the semiconductor body.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke innerhalb der Halbleiterzone eingebettet.at a further advantageous embodiment, the at least a minority carrier sink embedded within the semiconductor zone.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Speicherzellenfeld mit nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen angegeben mit einem Halbleiterkörper mit einer bis zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers reichenden Halbleiterzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp, innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten und als Source/Drain-Gebiete dienenden vergrabenen Bitleitungen, einem an der Oberfläche zwischen jeweils zwei der vergrabenen Bitleitungen ausgebildeten Kanalbereich, einem auf dem Kanalbereich ausgebildeten und als Ladungsspeicherzone dienenden dielektrischen Schichtstapel, einer auf dem dielektrischen Schichtstapel ausgebildeten Gateelektrode, wobei die Gateelektrode elektrisch an eine Wortleitung angeschlossen ist, einer Raumladungszonenstruktur, die jene Bereiche innerhalb der Halbleiterzone umfasst, in denen sich während des Betriebs der Halbleiterspeicherzellen eine Raumladungszone ausbilden kann, wenigstens einer innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildeten Minoritätsträgersenke von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die wenigstens eine Minoritätsträgersenke außerhalb der Raumladungszonenstruktur angeordnet und mit der Halbleiterzone kurzgeschlossen ist.According to one another preferred embodiment The invention is a memory cell array with non-volatile Semiconductor memory cells indicated with a semiconductor body with one to a surface of the semiconductor body reaching semiconductor zone of a first conductivity type, within the Semiconductor zone formed and serving as source / drain regions buried bitlines, one on the surface between each two of the buried bitlines formed channel area, one on the Channel area formed and serving as a charge storage zone dielectric layer stack, one on the dielectric layer stack formed gate electrode, wherein the gate electrode electrically is connected to a word line, a space charge zone structure, the includes those regions within the semiconductor zone in which while the operation of the semiconductor memory cells form a space charge zone can, at least one formed within the semiconductor body minority carrier sink from one to the first conductivity type opposite second conductivity type, wherein the at least one minority carrier sink is outside the space charge zone structure is arranged and shorted to the semiconductor zone.
Somit können die Minoritätsträger wie bei einer Solarzelle im Kurzschluss über ein zwischen der wenigstens einen Minoritätsträgersenke und der Halbleiterzone eingebautes elektrisches Feld in vorteilhafter Weise abgesaugt werden.Consequently can the minority bearers like in a solar cell in the short circuit over a between the at least a minority bearer sink and the semiconductor zone built-in electric field in an advantageous Be vacuumed way.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die wenigstens eine Minoritätsträgersenke und die Halbleiterzone über eine elektrische Verbindung außerhalb des Halbleiterkörpers kurzgeschlossen. Beispielsweise können die Halbleiterzone als auch die wenigstens eine Minoritätsträgersenke über die Oberfläche kontaktiert, z.B. mit einem leitfähigen Kontaktstöpsel und an eine gemeinsame Metallebene angeschlossen und damit kurzgeschlossen werden. Die wenigstens eine Minoritätsträgersenke innerhalb des Halbleiterkörpers kann beispielsweise über eine weitere Halbleiterzone vom selben Leitfähigkeitstyp zur Oberfläche geführt werden, z.B. über einen so genannten Buried-Layer. Ebenso kann die wenigstens eine Minoritätsträgersenke beispielsweise über einen Graben mit leitfähigem Füllmaterial zur Oberfläche geführt werden.at a further advantageous embodiment, the at least a minority carrier sink and the semiconductor zone over an electrical connection outside of the semiconductor body shorted. For example, the semiconductor zone as also the at least one minority carrier sink over the surface contacted, e.g. with a conductive contact plug and connected to a common metal level and thus be shorted. The at least one minority carrier sink within of the semiconductor body can, for example, over another semiconductor zone of the same conductivity type are led to the surface, e.g. over one so-called buried layer. Likewise, the at least one minority wear sink for example about a trench with conductive filling material to the surface guided become.
Alternativ hierzu kann es ebenso von Vorteil sein, falls die wenigstens eine Minoritätsträgersenke und die Halbleiterzone innerhalb des Halbleiterkörpers kurzgeschlossen sind. Ein derartiger Kurzschluss zwischen diesen beiden Zonen kann beispielsweise über ein Silizid innerhalb des Halbleiterkörpers bereitgestellt werden. Ebenso ist es möglich, einen Kurzschluss durch Ladungsträgertunneln bei entsprechend hoher Dotierstoffkonzentration in einem hierfür vorgesehenen Übergangsbereich bereitzustellen.alternative For this purpose it may also be advantageous if the at least one Minority bearer sink and the semiconductor zone within the semiconductor body are short-circuited. Such a short circuit between these two zones can for example via a Silicide can be provided within the semiconductor body. It is also possible to have one Short circuit due to charge carrier tunneling at a correspondingly high dopant concentration in a transition region provided for this purpose provide.
In vorteilhafter Weise sind die wenigstens eine Minoritätsträgersenke und die Halbleiterzone an eine untere Versorgungsspannung angeschlossen. Bei der unteren Versorgungsspannung kann es sich beispielsweise um ein Ground- (GND), Masse- oder Erd-Potenzial handeln.In Advantageously, the at least one minority wear sink and the semiconductor zone connected to a lower supply voltage. at the lower supply voltage may be, for example, a Ground (GND), ground or earth potential act.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen angegeben mit einem Halbleiterkörper mit einer bis zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers reichenden Halbleiterzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp, innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten und als Source/Drain-Gebiete dienenden vergrabenen Bitleitungen, einem an der Oberfläche zwischen jeweils zwei der vergrabenen Bitleitungen ausgebildeten Kanalbereich, einem auf dem Kanalbereich ausgebildeten und als Ladungsspeicherzone dienenden dielektrischen Schichtstapel, einer auf dem dielektrischen Schichtstapel ausgebildeten Gateelektrode, wobei die Gateelektrode elektrisch an eine Wortleitung angeschlossen ist, einer Raumladungszonenstruktur, die jene Bereiche innerhalb der Halbleiterzone umfasst, in denen sich während des Betriebs der Halbleiterspeicherzellen eine Raumladungszone ausbilden kann, und wenigstens einer innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildeten Minoritätsträgersenke von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die wenigstens eine Minoritätsträgersenke außerhalb der Raumladungszonenstruktur floatend angeordnet ist. Somit ist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke an kein definiertes Potenzial angeschlossen, d.h. diese ist potenzialfrei. Beispielsweise kann die wenigstens eine Minoritätsträgersenke gänzlich von einer Halbleiterzone vom entgegengesetzten ersten Leitfähigkeitstyp umgeben sein.In a further advantageous embodiment, a memory cell array of non-volatile semiconductor memory cells is provided with a semiconductor body having a reaching to a surface of the semiconductor body semiconductor zone of a first conductivity type, formed within the semiconductor zone and serving as source / drain regions buried bit lines, one at the Surface between each two of the buried bit lines formed channel region, a formed on the channel region and serving as a charge storage zone dielectric layer stack, formed on the dielectric layer stack gate electrode, wherein the gate electrode is electrically connected to a word line, a space charge zone structure comprising those areas within the semiconductor zone in which a space charge zone can form during the operation of the semiconductor memory cells, and at least one inside the semiconductor body formed minority carrier sinks of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, wherein the at least one minority carrier sink outside the space charge zone structure is arranged floating. Thus, the at least one minority carrier sink is connected to no defined potential, ie this is potential-free. For example, the little ones at least one minority carrier sink is entirely surrounded by a semiconductor zone of the opposite first conductivity type.
In vorteilhafter Weise ist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke innerhalb der Halbleiterzone eingebettet. Eine derartige Einbettung lässt sich beispielsweise durch eine tiefe Implantation zur Ausbildung der Senke erzielen.In Advantageously, the at least one minority carrier sink embedded within the semiconductor zone. Such an embedding let yourself for example, by a deep implantation to form the Achieve sink.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Speicherzellenfeld von nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen angegeben mit einem Halbleiterkörper mit einer bis zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers reichenden Halbleiterzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp, innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten und als Source/Drain-Gebiete dienenden vergrabenen Bitleitungen, einem an der Oberfläche zwischen jeweils zwei der vergrabenen Bitleitungen ausgebildeten Kanalbereich, einem auf dem Kanalbereich ausgebildeten und als Ladungsspeicherzone dienenden dielektrischen Schichtstapel, einer auf dem dielektrischen Schichtstapel ausgebildeten Gateelektrode, wobei die Gateelektrode elektrisch an eine Wortleitung angeschlossen ist, einer Raumladungszonenstruktur, die jene Bereiche innerhalb der Halbleiterzone umfasst, in denen sich während des Betriebs der Halbleiterspeicherzellen eine Raumladungszone ausbilden kann, und wenigstens einer innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildeten Minoritätsträgersenke von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die wenigstens eine Minoritätsträgersenke außerhalb der Raumladungszonenstruktur angeordnet ist und die Halbleiterzone an eine relativ zur wenigstens einen Minoritätsträgersenke im Bereich von –2 V bis 0 V bzw. 0 V bis 2 V liegende Spannung angeschlossen ist, falls die Halbleiterzone vom p-Leitfähigkeitstyp bzw. n-Leitfähigkeitstyp ist. Somit ist die Halbleiterzone gegenüber der wenigstens einen Minoritätsträgersenke in Sperrrichtung gepolt. Während dies einerseits eine Sekundärgeneration von Minoritätsträgern geringfügig erhöht, kann andererseits infolge der sich ausgehend von der wenigstens einen Minoritätsträgersenke zur Oberfläche hin ausdehnenden weiteren Raumladungszonenstruktur ein wirksamere Absaugung der Minoritätsträger erzielt werden.at a further advantageous embodiment of the invention a memory cell array of non-volatile semiconductor memory cells indicated with a semiconductor body with one to a surface of the semiconductor body reaching semiconductor zone of a first conductivity type, within the Semiconductor zone formed and serving as source / drain regions buried bitlines, one on the surface between each two of the buried bitlines formed channel area, one on the Channel area formed and serving as a charge storage zone dielectric layer stack, one on the dielectric layer stack formed gate electrode, wherein the gate electrode electrically is connected to a word line, a space charge zone structure, the includes those regions within the semiconductor zone in which while the operation of the semiconductor memory cells form a space charge zone can, and at least one formed within the semiconductor body Minority carrier sink of one to the first conductivity type opposite second conductivity type, wherein the at least one minority carrier sink is outside the space charge zone structure is arranged and the semiconductor zone to a relative to at least a minority bearer sink in the range of -2 V is connected to 0 V or 0 V to 2 V, If the semiconductor zone of the p-conductivity type or n-type conductivity is. Thus, the semiconductor zone is opposite to the at least one minority carrier sink Poled in the reverse direction. While on the one hand a secondary generation slightly increased by minority bearers on the other hand, as a result of the at least one Minority carrier sink to the surface expanding more space charge zone structure a more effective Extraction of the minority carrier achieved become.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Spannung zwischen der Halbleiterzone und der wenigstens einen Minoritätsträgersenke regelbar. Abhängig vom Betriebszustand des Speicherzellenfeldes kann somit eine vorteilhafte Absaugung der Minoritätsträger erzielt werden.at A further advantageous embodiment is the voltage between the semiconductor zone and the at least one minority carrier sink adjustable. Dependent From the operating state of the memory cell array can thus an advantageous Extraction of the minority carrier achieved become.
In vorteilhafter Weise ist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke hierbei an eine untere Versorgungsspannung angeschlossen.In Advantageously, the at least one minority carrier sink in this case connected to a lower supply voltage.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die nicht-flüchtigen Halbleiterspeicherzellen Twin-Flash-Speicherzellen.at a further embodiment are the non-volatile Semiconductor Memory Cells Twin Flash Memory Cells.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die wenigstens eine Minoritätsträgersenke als Mehrzahl von in regelmäßigem Abstand angeordneten einzelnen Minoritätsträgersenken ausgebildet. Der Abstand der benachbarten einzelnen Minoritätsträgersenken kann beispielsweise übereinstimmend zum Abstand benachbarter Halbleiterspeicherzellen gewählt sein. Besonders vorteilhaft ist es, falls die einzelnen Minoritätsträgersenken ohne eine eigens hierfür vorgesehene Lithographie-Maske ausgebildet werden können. Beispielsweise könnten die einzelnen Minoritätsträgersenken über einen Implantationsschritt unter Zuhilfenahme einer im Prozess inhärent vorhandenen Source/Drain-Maske ausgebildet werden. Selbstverständlich ist es zur Ausbildung der einzelnen Minoritätsträgersenken ebenso möglich weitere geeignete Masken heranzuziehen. Somit können die einzelnen Minoritätsträgersenken deckungsgleich zu weiteren Halbleiterzonen innerhalb des Halbleiterkörpers ausgebildet werden.at a further advantageous embodiment, the at least a minority carrier sink arranged as a plurality of at regular intervals individual minority bearers sinking educated. The distance of the adjacent individual minority carrier sinks for example, can match be selected to the distance between adjacent semiconductor memory cells. It is particularly advantageous if the individual minority carriers sink without a specially for this provided lithographic mask can be trained. For example, could the individual minority bearer sinks over one Implantation step with the help of an inherent in the process Source / drain mask can be formed. Of course it is it is also possible to train the individual minority bearer sinks to use suitable masks. Thus, the individual minority bearers can sink formed congruent with other semiconductor zones within the semiconductor body become.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht. Es zeigen:Further Aspects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed Description in conjunction with the accompanying drawings clarified. Show it:
In
In
In
Komponenten,
die mit denjenigen des bekannten Speicherzellenfeldes in
Das
Speicherzellenfeld weist eine Raumladungszonenstruktur
In
In
In
- 11
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 22
- HalbleiterzoneSemiconductor zone
- 2'2 '
- weitere HalbleiterzoneFurther Semiconductor zone
- 33
- Oberflächesurface
- 44
- Bitleitungbit
- 55
- Kanalbereichchannel area
- 66
- dielektrischer Schichtstapeldielectric layer stack
- 77
- Gateelektrodegate electrode
- 88th
- Wortleitungwordline
- 99
- einzelne Speicherzelleseparate memory cell
- 1010
- RaumladungszonenstrukturSpace charge zone structure
- 10'10 '
- weitere RaumladungszonenstrukturFurther Space charge zone structure
- 1111
- MinoritätsträgersenkeMinority carrier sink
- 11'11 '
- einzelne Minoritätsträgersenkenseparate Minority carrier sinks
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO1986002202A1 (en) * | 1984-09-28 | 1986-04-10 | Motorola, Inc. | Charge storage depletion region discharge protection |
| US20060049464A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Rao G R Mohan | Semiconductor devices with graded dopant regions |
-
2006
- 2006-04-28 DE DE102006019940A patent/DE102006019940B3/en not_active Expired - Fee Related
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