DE10212962B4

DE10212962B4 - Halbleiterspeicherzelle mit Zugriffstransistor auf der Grundlage eines organischen Halbleitermaterials und Halbleiterspeichereinrichtung

Info

Publication number: DE10212962B4
Application number: DE10212962A
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. Schmid; Marcus Dr. Halik; Hagen Dr. Klauk; Christine Dr. Dehm; Thomas Haneder; Thomas Dr. Mikolajick
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2022-03-23
Also published as: US6787832B2; DE10212962A1; US20030178660A1

Abstract

Halbleiterspeicherzelle:
– mit einer Feldeffekttransistoreinrichtung (T) als Zugriffseinrichtung, welche zwischen einem ersten und einem zweiten Source/Drainbereich (SD1, SD2) einen Kanalbereich (K) mit oder aus einem organischen Halbleitermaterial aufweist,
– mit einem Speicherkondensator (C), welcher ein ferroelektrisches Speicherdielektrikum (D) aufweist und mindestens eine Elektrode (G1), die als eine erste Gateelektrode (G1) einer Gateelektrodenanordnung (GE) der Feldeffekttransistoreinrichtung (T) fungiert, und
– mit einer Auswahlgateelektrode (A) der Gateelektrodenanordnung (GE), durch welche die Feldeffekttransistoreinrichtung (T) definiert und steuerbar abschaltbar und einschaltbar ist, ohne das Speicherdielektrikum (D) zu beeinflussen und unabhängig von der ersten Gateelektrode (G1),
– wobei die erste Gateelektrode (G1) und die Auswahlgateelektrode (A) in Bezug auf eine durch die Anordnung der Source/Drainbereiche (SD1, SD2) und des Kanalbereichs (K) gegebene erste Richtung zueinander seitlich lateral versetzt beabstandet angeordnet sind, ohne sich zu überdecken,
– wobei die erste Gateelektrode (G1) und die Auswahlgateelektrode (A) in Bezug auf die erste...

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterspeicherzelle mit Zugriffstransistor auf der Grundlage eines organischen Halbleitermaterials sowie eine daraus gebildete Halbleiterspeichereinrichtung.
Bei Halbleiterspeichereinrichtungen wird eine Vielzahl von Halbleiterspeicherzellen in einem Speicherbereich zusammengefasst. Zielsetzung der Weiterentwicklung moderner Halbleiterspeichertechnologien ist unter anderem die Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit sowie eine Steigerung der Integrationsdichte der Speicherzellen in den Speichereinrichtungen.
Ein alternativer Weg, sehr günstige und einfach zu prozessierender Halbleiterspeicherzellen und Halbleiterspeichereinrichtungen zu realisieren, besteht darin, von der aufwendigen und kapitalintensiven Siliziumtechnologie abzugehen und sehr viel einfachere Herstellungsverfahren, z.B. durch Aufdrucken der Strukturen anzuwenden. In diesem Fall entfällt der ökonomische Zwang zur extremen Miniaturisierung der Bauelemente. Dabei wird insbesondere Augenmerk gelegt auf die Verbesserung nicht-flüchtiger Speichermechanismen und deren Integration.
Problematisch bei bekannten nicht-flüchtigen Speichermechanismen ist, dass der Zugriff auf jede einzelne Speicherzelle durch entsprechende elektrische Signale erfolgt, welche auch dazu führen können, dass die Speicherinhalte dabei durch die entsprechenden elektrischen Zugriffssignale ungewollt geändert werden.
Aus der DE 102 00 475 A1 ist ein nichtflüchtiges Speicherelement bekannt, bei welchem auf der Grundlage eines Substrats ein Feldeffekttransistor ausgebildet wird, welcher ein Gate, ein Dielektrikum sowie Source- und Drainbereiche aufweist. Zwischen den Source- und Drainbereichen ist ein organischer Halbleiter zur Ausbildung eines Kanalbereichs vorgesehen. Das Dielektrikum des Feldeffekttransistors ist als ein ferroelektrischer Gateisolator ausgebildet.
Aus der DE 199 35 527 A1 ist eine aktive Folie für Chipkarten mit Display bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, sowohl optische Anzeigeelemente als auch elektronische Ansteuerbestandteile und gegebenenfalls auch eine Spannungsquelle mittels organischer Halbleitermaterialien nebeneinander auf einer Kunststofffolie anzuordnen.
In der US 6,207,472 B1 ist ein Niedrigtemperaturherstellungsverfahren für Dünnschichttransistoren beschrieben. Dabei wird für den TFT-Transistor eine Pentazenhalbleiterschicht in Kontakt mit einer Gateoxidschicht aus Bariumzirkonattitanatoxid ausgebildet, wobei als zugrundeliegendes Substrat ein transparentes Polycarbonat vorliegt.
Die US 5,981,970 A zeigt ebenfalls einen Dünnschichttransistor auf der Grundlage eines organischen Halbleitermaterials, wobei dort insbesondere auf eine erhöhte Feldeffektmobilität, auf eine hohe Strommodulation und auf einen Niedrigspannungsarbeitsbereich mit niedriger Steigung abgestellt wird. Dabei wird auf einem geeigneten Substrat eine leitende Gateelektrode abgeschieden und mit einem Isolator mit hoher Dielektrizitätskonstante abgedeckt. Des Weiteren sind ein organischer Halbleiter und entsprechende Source- und Drainelektroden aus einem leitenden Material vorgesehen.
Aus der US 5,206,525 A ist ein elektrisches Element bekannt, welches in der Lage ist, die elektrische Leitfähigkeit von n-konjugierten makromolekularen Materialien zu steuern. Die elektrische Leitfähigkeit wird durch Anregung aufgrund dielektrischer Polarisation gesteigert. Es wird dabei ein fer roelektrisches Material in nächster Nachbarschaft zu einem n-konjugierten makromolekularen Material vorgesehen, so dass die Polarisation des ferroelektrischen Materials in der Anwesenheit eines elektrischen Feldes eine Anregung des n-konjugierten makromolekularen Materials bewirkt, wodurch dann die Leitfähigkeit des π-konjugierten makromolekularen Materials entsprechend der Stärke des elektrischen Feldes geändert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterspeicherzelle mit Zugriffstransistor auf der Grundlage eines organischen Halbleitermaterials zu schaffen, bei welcher Information in nicht-flüchtiger Form gespeichert werden kann, wobei ein Zugriff auf die Speicherzelle ohne Informationsänderung oder Informationsverlust erfolgen kann.
Die Aufgabe wird bei einer Halbleiterspeicherzelle erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Halbleiterspeicherzelle mit einer Feldeffekttransistoreinrichtung als Zugriffseinrichtung, welche zwischen einem ersten und einem zweiten Source/Drainbereich einen Kanalbereich mit oder aus einem organischen Halbleitermaterial aufweist, mit einem Speicherkondensator, welcher ein ferroelektrisches Speicherdielektrikum aufweist und mindestens eine Elektrode, die als eine erste Gateelektrode einer Gateelektrodenanordnung der Feldeffekttransistoreinrichtung fungiert, und mit einer Auswahlgateelektrode der Gateelektrodenanordnung, durch welche die Feldeffekttransistoreinrichtung definiert und steuerbar abschaltbar und einschaltbar ist, ohne das Speicherdielektrikum zu beeinflussen und unabhängig von der ersten Gateelektrode, wobei die erste Gateelektrode und die Auswahlgateelektrode in Bezug auf eine durch die Anordnung der Source/Drainbereiche und des Kanalbereichs gegebene erste Richtung zueinander seitlich lateral versetzt beabstandet angeordnet sind, ohne sich zu überdecken, wobei die erste Gateelektrode und die Auswahlgateelektrode in Bezug auf die erste Richtung zueinander vertikal versetzt angeordnet sind und wobei die Auswahlgateelektrode auf einer dem Kanalbereich und den Source/Drainbereichen zugewandten Seite eines Isolationsbereichs, aber dazu elektrisch isoliert ausgebildet ist.
Eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung besteht also im Ausbilden einer Auswahlgateelektrode in von der ersten Gateelektrode unabhängiger Form, durch welche die Feldeffekttransistoreinrichtung definiert und steuerbar abschaltbar und/oder gegebenenfalls einschaltbar ist, ohne das Speicherdielektrikum zu beeinflussen. Dadurch wird erreicht, dass ein Zugriff auf die Feldeffekttransistoreinrichtung definiert unterbrochen werden kann, so dass ein gegebenenfalls detektierter Signalstrom bei einer Anordnung einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Speicherzellen ausschließlich von ausgewählten Halbleiterspeicherzellen stammen kann, weil die jeweiligen nicht selektierten Speicherzellen keinen Beitrag zum Messstrom und somit zum Signalstrom liefern. Die Auswahlgateelektrode zum definierten Abschalten der Feldeffekttransistoreinrichtung nimmt beim Beaufschlagen mit einer entsprechenden elektrischen Potenzialdifferenz und gegenüber dem Kanalgebiet oder Kanalbereich im Wesentlichen keinen elektromagnetischen Einfluss auf das Speicherdielektrikum, so dass die elektromagnetischen Materialeigenschaften des Speicherdielektrikums, zum Beispiel der Polarisationszustand, dadurch nicht beeinflusst wird. Der mit dem elektromagnetischen Materialzustand des Speicherdielektrikums korrespondierende Informationszustand bleibt somit unangetastet und erhalten, so dass selbst beim wahlfreien Zugriff durch Einschalten oder Abschalten der Feldeffekttransistoreinrichtung die Information nicht verloren geht oder geändert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass die erste Gateelektrode und die Auswahlgateelektrode in Bezug auf eine durch die Anordnung der Source/Drainbereiche und des Kanalbereichs gegebene erste Richtung einen sehr geringen seitlichen Abstand voneinander haben. Das bedeutet zum Beispiel, dass die erste Gateelektrode und die Auswahlgateelektrode sehr dicht nebeneinander liegen ohne sich zu berühren und/oder ohne miteinander in Kontakt zu stehen, so dass diese beiden Elektroden räumlich dicht zueinander benachbart sind, um eine kompakte Bauweise zu gewährleisten, und gleichzeitig unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar verbleiben.
Ferner ist es vorgesehen, dass die erste Gateelektrode und die Auswahlgateelektrode in Bezug auf die oben definierte erste Richtung zueinander vertikal versetzt angeordnet sind.
Dabei ist es vorgesehen, dass die Auswahlgateelektrode auf einer dem Kanalbereich und den Source/Drainbereichen zugewandten Seite des Isolationsbereichs, insbesondere in elektrisch isolierter Form vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass dabei unterschiedliche Informationszustände als bei gegebener elektrischer Potenzialdifferenz zwischen den Source/Drainbereichen über den jeweiligen Kanalbereich fließende unterschiedliche elektrische Ströme detektierbar und/oder repräsentierbar sind.
Dabei ist es ferner vorgesehen, dass über mit unterschiedlichen Informationszuständen korrespondierende Polarisationszustände des ferroelektrischen Speicherelektrikums der Strom über den Kanalbereich beeinflussbar ist. Somit wird über die Verkettung des mit der Information korrespondierenden Polarisationszustandes des ferroelektrischen Speicherdielektrikums mit der elektromagnetischen Beeinflussung durch diesen Pola risationszustand auf den Kanalbereich der gegebenenfalls zu messende Detektions- oder Signalstrom beeinflusst, wodurch die als Polarisationszustand gespeicherte Information des Speicherkondensators nach extern erst auslesbar wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass die Gateelektrodenanordnung durch mindestens einen Isolationsbereich von den Source/Drainbereichen und dem Kanalbereich elektrisch isoliert ist. Dies ist eine der Grundvoraussetzungen für die Funktionsweise der mit einer Feldeffekttransistoreinrichtung und einem Speicherkondensator integriert ausgebildeten Halbleiterspeicherzelle.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum oder ein Teil davon als oder in einem Bereich zwischen dem Kanalbereich und der ersten Gateelektrode der Gateelektrodenanordnung vorgesehen ist. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum oder ein Teil davon entweder insgesamt als der Isolationsbereich oder als Teil davon ausgebildet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum in unmittelbarer Nachbarschaft oder in Kontakt mit dem Kanalbereich, mindestens einem oder beider Source/Drainbereiche, der ersten Gateelektrode und/oder der Auswahlgateelektrode ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte und platzsparende Bauweise der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle, und der Kontakt der einzelnen Materialien zueinander ist so lange unkritisch, solange die jeweiligen Isolationsbedingungen eingehalten werden und sich keine chemischen oder elektrochemischen Umwandlungsprozesse an den Kontaktflächen oder Grenzflächen ereignen, die die morphologische Struktur und somit die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle abändern.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist eine zweite Gateelektrode der Gateelektrodenanordnung vorgesehen. Diese fungiert insbesondere als zweite Kondensatorelektrode und/oder als eine das ferroelektrische Speicherdielektrikum beeinflussende Elektrode.
Vorzugsweise kann die zweite Gateelektrode als freie Elektrode oder als Floating Gate ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die zweite Gateelektrode der Gateelektrodenanordnung separat kontaktiert ist und mit einem individuellen elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist, um das ferroelektrische Speicherdielektrikum entsprechend zu beeinflussen.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Fall, wenn das ferroelektrische Speicherdielektrikum oder ein Teil davon direkt zwischen der ersten und der zweiten Gateelektrode ausgebildet ist. Dadurch lässt sich auf besonders direkte und einfache Art und Weise auf den elektromagnetischen Zustand, zum Beispiel den Polarisationszustand, des Speicherdielektrikums Einfluss nehmen.
Dabei ist es ferner vorgesehen, dass die zweite Gateelektrode auf einer der ersten Gateelektrode abgewandten Seite des Kanalbereichs und/oder der Source/Drainbereiche ausgebildet ist. Gemäß dieser Anordnung stehen sich die erste Gateelektrode und die zweite Gateelektrode in Bezug auf den Isolationsbereich, den Kanalbereich und/oder der Source/Drainbereiche gegenüber, wobei letztere zwischen der ersten Gateelektrode und der zweiten Gateelektrode angeordnet sind.
Grundsätzlich sind sämtliche Materialkombinationen im Hinblick auf das Material des Kanalbereichs und auch im Hinblick auf das Speicherdielektrikum denkbar, so lange es sich bei dem Material des Kanalbereichs nur um einen organischen Halb leiter oder dergleichen handelt und solange das Material des Speicherdielektrikums im Wesentlichen ferroelektrische Eigenschaften zur Realisierung des Speichermechanismus besitzt.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum aufweist oder gebildet ist aus einem anorganischen Material, zum Beispiel Strontiumbismuttantalat SBT, Bleizirkontitanat PZT und/oder dergleichen. Denkbar sind auch organische Materialien, zum Beispiel ein polymeres Ferroelektrikum auf der Basis von Polyvinylidendifluorid PVDF, Polytrifluorethylen PTrFE und/oder dergleichen. Denkbar sind auch Gemische, Verbindungen oder Derivate dieser Substanzen oder deren Co- oder Terpolymere.
Im Hinblick auf das organische Halbleitermaterial für den Kanalbereich ist es vorgesehen, dass dort p-Halbleiter auf der Basis kondensierter Aromate verwendet werden, wobei insbesondere Anthrazene, Tetrazene, Pentazene und/oder dergleichen, Polythiophene, zum Beispiel Poly-3-alkylthiophene, Polyvinylthiophene und/oder dergleichen, Polypyrrole, metallorganische Komplexe von Phthalocyaninen, Porphyrinen, insbesondere von Kupfer, und/oder dergleichen Verwendung finden.
Ferner ist es von Vorteil, dass ein, insbesondere flexibles Substrat vorgesehen ist, insbesondere unter der Verwendung von Metallen, zum Beispiel Kupfer, Nickel, Gold, Eisenblech und/oder dergleichen, von Kunststoffen, zum Beispiel von Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyehter, Polybenzoxazol und/oder dergleichen, Papier und/oder dergleichen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, das Vorsehen einer Halbleiterspeichereinrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Mehrzahl erfindungsgemäß ausgebildeter Speicherzellen vorgesehen ist.
Dabei können verschiedene Kontaktierungen der jeweiligen Source/Drainbereiche und/oder Gatebereiche vorgesehen sein.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Halbleiterspeichereinrichtung ist es vorgesehen, dass eine Verbindung der Source/Drainbereiche und/oder der Gatebereiche einer gegebenen Halbleiterspeicherzelle zu anderen Halbleiterspeicherzellen der Halbleiterspeichereinrichtung, vorzugsweise in Matrixanordnung, durch direkte Verbindung der jeweiligen leitfähigen Gebiete erfolgt.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Verbindung einer gegebenen Halbleiterspeicherzelle der Halbleiterspeichereinrichtung im Hinblick auf die Source/Drainbereiche und/oder die Gatebereiche zu anderen Zellen der Halbleiterspeichereinrichtung mittels einer zusätzlichen Metallbahn oder Metallisierung und gegebenenfalls vorgesehenen entsprechenden Kontakten realisiert ist.
Der Dielektrikumsbereich kann entweder aus einem organischen oder aus einem anorganischen Material oder aus derartigen Materialien gebildet werden.
Als anorganische Materialien kommen Chalcogenide in Frage, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Hafniumoxid und/oder dergleichen und/oder Gemische und/oder Verbindungen davon.
Bei den organischen Materialien bieten sich zum Beispiel auch Monoschichten oder Filme endlicher Dicke an. Bevorzugte Materialien sind hier zum Beispiel Polymere, Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyetter, Polybenzoxazole und/oder dergleichen und/oder Gemischen oder Verbindungen davon.
Auch für gegebenenfalls vorgesehene Isolationsbereiche sind verschiedene, insbesondere die gleichen Materialien oder Ma terialkombinationen vorgesehen, zum Beispiel anorganische Verbindungen, insbesondere aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Hafniumoxid und/oder dergleichen und/oder Gemische und/oder Verbindungen davon.
Denkbar sind auch organische Verbindungen, insbesondere Polymere, Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyether, Polybenzoxazole und/oder dergleichen und/oder Gemischen oder Verbindungen davon.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden Erläuterungen weiter illustriert: Elektronik auf der Basis organischer bzw. metallorganischer Verbindungen wird für Anwendungen, z.B. ID-Tags, Smart-Cards, etc., diskutiert, die eine im Vergleich zu aus Silizium hergestellten Chips geringe Leistungsfähigkeit besitzen müssen. Der Preis, den diese Systeme haben dürfen, kann durch eine auf Silizium basierende Elektronik nicht mehr erreicht werden.
Bei der Materialentwicklung von flüchtigen bzw. nichtflüchtigen Speichern auf der Basis organischer Polymere und Moleküle (auch metallorganisch) sind als Speichermaterialien z.B. Materialien auf der Basis von PVDF (Polyvinylidendifluorid) geeignet. Insbesondere das Copolymer mit Trifluorethylen PVDF-PTrFE; 70:30 zeigt die für Speicheranwendung mittlerer bis geringer Dichte ausreichenden Eigenschaften. Die Ferroelektrizität dieser Materialklasse lässt sich für Speicheranwendungen nutzen.
In dieser Erfindung wird u.a. ein Bauelement beschrieben, das sich in Schaltungen mit organischen Halbleitern integrieren lässt und das einen ferroelektrischen Kondensator direkt an einen Feldeffekttransistor koppelt. Bei einem derartigen Bauelement tritt das Problem auf, dass die Gatespannung aufgrund der ferroelektrischen Hysterese nur in einem sehr begrenzten Bereich variiert werden kann, ohne den Inhalt der Speicherzellen zu variieren.
Es ergeben sich aber mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen insbesondere folgende Vorteile:

1. Die Ferroelektrizität von Polymeren auf PVDF-Basis wird erfindungsgemäß genutzt, um ein wiederbeschreibbares, nicht-flüchtiges Speicherelement auf Polymerbasis aufzubauen. Alternativ können auch die bekannten anorganischen Ferroelektrika PZT oder SBT benutzt werden.
2. Dieses Bauelement enthält erfindungsgemäß eine erste eingebaute Transistorfunktion an die direkt das ferroelektrische Material angekoppelt wird, und eine zweite eingebaute Transistorfunktion, die in Serie dazu angeordnet ist und das Ausschalten des Kanals unabhängig vom Zustand des Ferroelektrikums zulässt.
3. Die Gateelektrode und eine Kondensatorelektrode des Speicherelementes werden in einem Schritt hergestellt.
4. Der Arbeitspunkt des Ferrokondensators kann den Transistoren auf Polymerbasis durch Variation der Schichtdicke angepasst werden (1–50 V, vorzugsweise 5–15 V).
5. Die Größe des Ferrokondensators ist unkritisch, da auf billigem Substratmaterial (Polymerfolien, Papier) gearbeitet wird und der Preis nicht durch die Chipgröße bestimmt wird.
6. Über die Größe des Ferrokondensators ist der Signalhub für Read/Write steuerbar, d.h. Skalierungsprobleme treten nicht auf (1–100 μm²).
7. Das nicht-destruktive Auslesen erfolgt über den Zustand des integrierten Transistors (ON-OFF).
8. Schreiben erfolgt mittels der Kondensator/Gateelektroden.

Ein erfinderischer Aspekt liegt in der Konstruktion eines Bauelements auf Polymerbasis, das einen ferroelektrischen Kondensator mit integriertem Transistor und einer zusätzlichen Steuerelektrode enthält.
In einer beispielhaften Grundversion des vorgeschlagenen Bauelementes ist ein Ferrokondensator vorgegeben, bestehend aus zwei Elektroden und dem ferroelektrischen Dielektrikum. Die eine Elektrode bildet gleichzeitig die Gateelektrode des darüber aufgebauten Feldeffekttransistors. Die weiteren Komponenten des Transistors werden durch das Gatedielektrikum, die Source- und die Drainelektrode gebildet. Der Kanal des Speichertransistors wird in einem organischen Halbleiter im Bereich nahe der Grenzfläche zum Gatedielektrikum in dem über der Kondensatorelektrode liegenden Bereich gebildet. Eine zusätzliche Auswahlelektrode erlaubt die Bildung eines zweiten Kanalbereichs an der Oberfläche des Halbleiters.
Zur Erläuterung der Funktionsweise wird angenommen, dass der organische Halbleiter aus dem p-Kanalmaterial Pentazen gebildet wird. Der Ferrokondensator wird so polarisiert, dass sich an der zweiten Elektrode die negative Polarisationsladung befindet, während sich an der ersten Elektrode die positive Polarisationsladung befindet. Nach Anlegen eines entsprechenden Potenzialgefälles an die Source- und Drainelektroden fließt Strom, da sich der Transistor im On-Zustand befindet. Dieser Schaltzustand kann immer wieder ausgelesen werden, solange die Polarisation nicht geändert wird. Der Stromfluss kann nun einerseits durch den Zustand des Ferroelektrikums (Speichereffekt) und andererseits durch die zusätzliche Auswahlelektrode moduliert werden. Mit der Auswahlelektrode kann also erfindungsgemäß sichergestellt werden, dass in einer Matrixanordnung die Zellen, die nicht gelesen werden sollen, nicht zum Stromfluss beitragen.
Bei einer Variante der Speicherzelle ist das Ferroelektrikum direkt als Gatedielektrikum des Speichertransistors genutzt. Dadurch erfolgt eine bessere Einkopplung der Polarisationsladung in den Kanal des Speichertransistors. Diese Variante hat aber den Nachteil, dass aufgrund der fehlenden zweiten Kondensatorelektrode Kanal und Kontaktgebiet des Transistors als Gegenelektrode beim Schreiben verwendet werden müssen. Da dies – abhängig von der genauen Dimensionierung des Bauelements – zu Problemen beim Schreiben führen kann, wird eine Anordnung mit einer zusätzlichen Elektrode und zusätzlichem Gatedielektrikum an der Rückseite des Transistors vorgeschlagen. Die zusätzliche Elektrode kann beim Schreiben als Gegenelektrode genutzt werden. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Anordnung werden höhere Schreibspannungen benötigt, da das aktive Transistorgebiet eine Serienkapazität darstellt, an der ein Teil der angelegten Spannung abfällt.
Schließlich kann auch das Ferroelektrikum als Gatedielektrikum des Auswahltransistors eingesetzt werden. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine besonders einfache Prozessführung aus. Bei Verwendung anorganischer Ferroelektrika, wie z.B. PZT oder SBT ergibt sich ferner der Vorteil einer seht hohen Gatekapazität aufgrund der sehr hohen Dielektrizitätskonstante (einige 100) dieser Materialien. Dadurch kann das Auswahlelement mit vergleichsweise niedrigen Spannungen geschaltet werden.
Folgende Materialien sind denkbar:
Die verwendeten Substratmaterialien sind sehr vielfältig. Beispielhaft seien hier flexible Folien aus Metall (Kupfer, Nickel, Gold, Eisenblech etc.), Kunststoffen (Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethane, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyimide, Polyetter, Polybenzoxazole, etc.) oder Papier angeführt. Als organische Halbleiter eignen sich die p-Halbleiter auf der Basis kondensierter Aromaten (Anthrazen, Tetrazen, Pentazen), Polythiophen (Poly-3-alkyl-thiophene, Polyvinylthiopen), Polypyrolle bzw. die metallorganischen Komplexe (Cu) des Phthalocyanins oder Porphyrins.
Aufgrund ihrer chemischen Stabilität bzw. ihrer guten Verarbeitbarkeit eignen sich polymere Ferroelektrika auf der Basis fluorierter Polyene, wie Polyvinylidendifluorid, Polytrifluorethylene bzw. deren Co- oder Terpolymere besonders. Weitere mögliche Materialien dieser Klasse sind z.B. Polyvinylchlorid, das Copolymer Vinylacetat/Vinylidencyanid, Polyacrylonitrid, Polyparaxylylen, Nylon und/oder dergleichen. Ebenso sind in dünner Schicht anorganische Materialien wie SBT (Strontiumbismuttantalat) oder PZT (Bleizirkontitanat) geeignet.
Die Dielektrika können sowohl anorganischer als auch organischer Natur sein.
Die Integration der anorganischen Dielektrika Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid wurde erfolgreich demonstriert. Auch Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid und/oder dergleichen sind geeignet.
Die organischen Dielektrika wie Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethane, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyimide, Polyether, Polybenzoxazole und/oder dergleichen sind wegen ihrer potentiellen Druckbarkeit besonders geeignet.
Für die Herstellung der Elektroden und Verbindungsleitungen zwischen den Zellen und Transistoren eignen sich Metalle (Pd, Au, Pt, Ni, Cu, Ti, etc.) aufgrund ihres niedrigen ohmschen Widerstands. Für geringere Ansprüche sind auch organische dotierte Halbleiter, wie champhersulfonsäuredotiertes Polyanilin oder polystyrolsulfonsäuredotierte Polythiophene und/oder dergleichen verwendbar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
1–8 zeigen in geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle.
9–14 zeigen sechs verschiedene Varianten für Strukturen von Feldeffekttransistoreinrichtungen unter Verwendung organischer Halbleitermaterialien.
Bei den nachfolgenden Darstellungen der 1 bis 8 bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder funktionsgleiche Elemente oder Materialbereiche, ohne dass in jedem Fall ihres Auftretens eine detaillierte Beschreibung erfolgt oder wiederholt wird.
Gezeigt sind jeweils in Form einer seitlichen Querschnittsansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle 1. Diese oder eine Vielzahl davon ist im Wesentlichen in einem elektrisch isolierenden Materialbereich 20 eingebettet, und zwar auf einem hier nicht gezeigten Substrat.
Hierbei können als Substrat nahezu beliebige Materialien wie Kunststoffe, Glas, Papier, Halbleitersubstrate usw, verwendet werden. Auch leitfähige Substrate, z.B. dünne Metallfolien, sind denkbar, wenn zunächst eine Isolationsschicht aufgebracht wird. Dieses Substrat ist in den Abbildungen nicht dargestellt, sondern dort wird ausschließlich der im wesentlichen elektrisch isolierende Materialbereich 20 zur Einbettung angedeutet.
Vorgesehen sind ein erster Source/Drainbereich SD1, ein zweiter Source/Drainbereich SD2 und ein dazwischen vorgesehener Kanalbereich K, welcher ein organisches Halbleitermaterial enthält. Die Source/Drainbereiche SD1 und SD2 sind z.B. über angedeutete Leitungen 11 und 12 elektrisch nach extern kontaktiert.
Die Kontaktierung der Source/Draingebiete hängt grundsätzlich von der gewählten Anordnung der Halbleiterspeichereinrichtung, also der Anordnung der Halbleiterspeicher zueinander ab. Bevorzugt kann dabei eine Anordnung werden, bei welcher Kontakte nur am Rand einer ausgebildeten Matrix auftreten. Es sind aber auch, wie in der 1 bis 8 angedeutet explizite Kontakte zu jedem Source/Draingebiet und/oder zu jedem Gategebiet denkbar.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 werden nachfolgend Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle diskutiert, welche kein Auswahlgate aufweisen.
Bei der Ausführungsform der 1 sind der Gateisolationsbereich I, GOX zusammen mit der zweiten Gatelektrodeneinrichtung G2 gefäßartig in einem Materialbereich aufgenommen, welcher gebildet wird von den Source/Drainbereichen SD1, SD2 mit dem dazwischen vorgesehenen Kanalbereich K aus dem organischen Halbleitermaterial. Der Ferrokondensator der Ausführungsform der 1 wird gebildet von den ersten und zweiten Gatelektrodeneinrichtungen G1 und G2 mit dem dazwischen vorgesehenen Dielektrikumsbereich D aus einem ferroelektrischen Dielektrikum. Die zweite Gateelektrode G2 kann gleichzeitig die maßgebliche Gateelektrode des darüber aufgebauten organischen Feldeffekttransistors T bilden. Der Kanal dieses organischen Feldeffekttransistors T wird an der Grenzfläche zwischen dem organischen Halbleitermaterial des Kanalbereichs K und dem Gatedielektrikum I, GOX gebildet.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der Ausführungsform der 1 wird hier angenommen, dass der organische Halbleiter im Kanalbereich K aus dem p-Kanalmaterial Pentazen gebildet wird. Der Ferrokondensator wird nun so polarisiert, dass sich an der zweiten Gatelektrode G2 die positive Polarisationsladung ausbildet, während sich an der ersten Gateelektrodeneinrichtung G1 die negative Polarisationsladung befindet. Die in 1 oben dargestellte zweite Gateelektrode G2 wird dadurch so polarisiert, dass sich auf der der ferroelektrischen Schicht gegenüberliegenden Seite die positive Influenzladung ausbildet, welche den Transistorkanal im Kanalbereich K steuert. Nach Anlegen eines entsprechenden Potenzialgefälles an die Source/Drainbereiche SD1, SD2 fließt durch den Kanalbereich ein elektrischer Strom, da sich dann der Transistor T im eingeschalteten oder ON-Zustand befindet. Dieser Schaltzustand kann immer ausgelesen werden, solange die Polarisation des Ferrokondensators nicht geändert wird.
Die Ausführungsform der 2 leitet sich in direkter Art und Weise von der Ausführungsform der 1 ab, wobei die zweite Gateelektrodeneinrichtung G2 aus der Ausnehmung des durch die Source/Drainbereiche SD1, SD2 und dem Kanalbereich K gebildeten Materialbereichs entfernt wird und auf der Oberseite des Transistors T unter Zwischenschaltung einer weiteren zweiten Isolationsschicht I2 angeordnet wurde. Diese zusätzliche zweite Gateelektrode G2 könnte bei einer speziellen Ausführungsform einer Art Bulkanschluss entsprechen, wie er in der Siliziumtechnologie bekannt ist. Sie dient hier als Gegenelektrode zum Polarisieren des Dielektrikumsbereichs D des Kondensators.
Von der Ausführungsform der 2 ausgehend, kann eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Speicherzelle dadurch erreicht werden, dass die gefäßartige Struktur des durch die Source/Drainbereiche SD1, SD2 und den Kanalbereich K gebildeten Materialbereich unter Einschluss des Gatedielektrikums I, GOX aufgegeben wird, um die Source/Drainbereiche SD1, SD2 und den dazwischen liegenden Kanalbereich K unter Fortlassung des ersten Isolationsbereiches oder Gateisolationsbereiches I, GOX planar auszubilden, wie das in 3 dargestellt ist. Dabei bildet das Material des Dielektrikumsbereiches D gleichzeitig die Isolation zwischen dem Transistor T und der ersten Gateelektrodeneinrichtung G1.
Um eine Veränderung der Transistorcharakteristik durch Influenzladungsänderung auf der oberen Metallelektrode, also der zweiten Gateelektrode G2 des ferroelektrischen Kondensators zu verhindern, kann bei geeigneter Wahl von Material und Abscheidebedingungen das Gatedielektrikum zwar direkt auf die ferroelektrische Schicht aufgebracht werden, wie das in der Ausführungsform der 2 dargestellt ist, so dass die obere Metallelektrode oder zweite Gateelektrodeneinrichtung G2 als direkt angekoppelte Elektrode des Kondensators entfällt.
Eine andere, gegebenenfalls weit aus einfachere Möglichkeit besteht aber darin, das Gatedielektrikum wie bei der Ausführungsform der 3 ganz entfallen zu lassen und das Kanalmaterial des Kanalmaterials K des Transistors T direkt auf der ferroelektrischen Schicht des Modulationsbereiches M abzuschalten, weil diese ferroelektrische Schicht ausreichende Isolationseigenschaften besitzt.
Im Übergang zu der in 4 gezeigten Ausführungsform wird, von der Ausführungsform der 3 ausgehend, der Dielektrikumsbereich D mit dem Ferroelektrikum wiederum in einer Art Gefäßstruktur oder Mantelstruktur eingebettet, welche gebildet wird von den Source/Drainbereichen SD1, SD2 und dem den Kanalbereich K bildenden Kanalmaterial.
Das Auslesen der im Transistor gespeicherten Information kann mittels einer Durchgangsprüfung zwischen den Source/Drainbereichen SD1, SD2 erfolgen. Die durch ferroelektrische Schicht im Modulationsbereich M im gesamten Kanalbereich K statisch einstellbaren Zustände „leitend" bzw. „nicht-leitend" bilden dabei die gespeicherten Informationen „1" bzw. „0" ab. Das Ergebnis der Durchgangsprüfung liefert somit die gespeicherte Information der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle.
Bei 5 ist unterhalb der Source/Drainbereiche SD1 und SD2 und des Kanalbereichs K ein Isolationsbereich I ausgebildet, welcher in diesem Fall identisch ist mit dem Speicherdie lektrikum D in Form eines ferroelektrischen Materials. Die vertikale Ausrichtung und Orientierung der einzelnen Materialbereiche kann auch umgekehrt verwendet werden, so dass sich eine im wesentlichen auf dem Kopf stehende Anordnung zu denen der in den 1 bis 8 ergibt.
Das Speicherdielektrikum D erstreckt sich lateral über die volle Ausdehnung der Source/Drainbereiche SD1, so groß wie SD2 und des Kanalbereichs K. Unterhalb des Speicherdielektrikums D sind eine erste Gateelektrode G1 und räumlich und materiell durch einen weiteren Isolationsbereich I1 davon getrennt eine Auswahlgateelektrode A vorgesehen, welche z.B. über angedeutete Leitungseinrichtungen 13 bzw. 14 elektrisch nach extern kontaktiert sind. Dies bedeutet, dass auf der anderen Seite des Speicherdielektrikums gegenüber der zweiten Gateelektrode G2 die andere Kondensatorelektrode G1 ausgebildet ist. Der Isolationsbereich, welcher auch Gateoxid genannt wird, deckt ggf. eine darunter liegende zweite Gateelektrode G2 als Kondensatorelektrode sowie die Auswahlelektrode A ab. Der Abstand zwischen den Elektroden muss vergleichsweise gering gewählt werden.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle 1 der 5 wird über die Einstellung einer Gate/Sourcespannung UGS zwischen der ersten Gateelektrode G1 und den Source/Drainbereichen SD1 und SD2 der Polarisationszustand des dazwischenliegenden ferroelektrischen Speicherdielektrikums D festgelegt und somit die entsprechende Information in nicht-flüchtiger Form gespeichert. Aufgrund seiner Nähe beeinflusst das Speicherdielektrikum D bzw. der Polarisationszustand die Leitfähigkeit des Kanalgebiets K, so dass über den entsprechenden Source/Drainstrom ISD über das Kanalgebiet K zwischen den Source/Drainbereichen SD1 und SD2 der entsprechende Polarisationszustand des Speicherdielektrikums D und des darin gespeicherten Informationszustandes abgegriffen werden kann.
Soll nicht auf die in 5 dargestellte Speicherzelle zugegriffen werden, so kann durch Beaufschlagen der Auswahlgateelektrode A mit einer einer Potenzialdifferenz UAS zu den Source/Drainbereichen SD1 und SD2 hin der Kanalbereich K derart unterbrochen werden, dass der Source/Drainstrom ISD nahezu unterdrückt ist. Dadurch wird die Feldeffekttransistoreinrichtung T im Wesentlichen abgeschaltet, und zwar ohne, dass durch die Potenzialdifferenz UAS der Polarisationszustand des Speicherdielektrikums D maßgeblich beeinflusst wird.
Bei der Ausführungsform der 5 befinden sich die erste Gateelektrode G1 und die Auswahlgateelektrode A in einem gemeinsamen Schichtbereich und sind nur lateral voneinander beabstandet, wobei sie einen sehr geringen lateralen Abstand zueinander besitzen.
Das Speicherdielektrikum D wird hier gleichzeitig als Gatedielektrikum eingesetzt. Dies hat den Vorteil einer vereinfachten Prozessführung bei der Herstellung sowie einer bei Verwendung eines anorganischen Ferroelektrikums sich höher ausbildenden Gatekapazität für das Auswahlgate.
Bei der Ausführungsform der 6 sind die erste Gateelektrode G1 und die Auswahlgateelektrode A1 zusätzlich vertikal voneinander beabstandet, so dass der Isolationsbereich I, hier wieder in Form des insgesamt vorgesehenen Speicherdielektrikums D zwischen diesen beiden Gateelektroden G1 und A angeordnet ist. Bei der Ausführungsform der 6 ist die Auswahlgateelektrode A in den Kanalbereich K und in den zweiten Source/Drainbereich SD2 eingebettet ausgebildet. Dabei ist auch ein Gateoxid GOX vorgesehen, um gegenüber dem Kanalbereich K und gegenüber dem zweiten Source/Drainbereich SD2 die nötige elektrische Isolation bereitzustellen.
Bei der Ausführungsform der 7 ist gegenüber der Ausführungsform der 6 zusätzlich eine zweite Gateelektrode G2 vorgesehen. Diese ist auf einer der ersten Gateelektrode G1 abgewandten Seite der Source/Drainbereiche SD1, SD2 und des Kanalbereichs K angeordnet und diesen gegenüber mittels einer weiteren Isolationsschicht I2 diesen gegenüber isoliert. Diese zweite Gateelektrode G2 dient der Beeinflussung des Speicherdielektrikums D und fungiert somit als zweite Kondensatorelektrode, so dass die eigentliche Feldeffekttransistoreinrichtung T zwischen den beiden Kondensatorplatten oder Kondensatorelektroden, nämlich den Elektroden G1 und G2 angeordnet ist.
Bei der Ausführungsform der 8 ist gegenüber der Ausführungsform der 6 der Ausnehmungsbereich, in welchem die Auswahlelektrode A angeordnet ist, lateral erweitert vorgesehen, so dass dort im ebenfalls erweiterten Gateoxidbereich GOX die zweite Gateelektrode G2, fungierend als zweite Kondensatorelektrode, angeordnet werden kann, und zwar auf derselben Seite in Bezug auf den Kanalbereich K und in Bezug auf die Source/Drainbereiche SD1, SD2 wie die erste Gateelektrode G1 und die Auswahlgateelektrode A.
Bei der Ausführungsform der 8 wird das Speicherdielektrikum D gleichzeitig zum Teil auch als Gatedielektrikum mitbenutzt. Die eine Kondensatorelektrode G2 und die Auswahlelektrode A befinden sich hier wie bei 5 in einer Ebene. Allerdings trennt hier das Gatedielektrikum GOX beide Elektroden G2 und A vom Kanalgebiet K. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen Prozessführung bei der Herstellung, sowie einer bei Verwendung eines anorganischen Ferroelektrikums sich höher ausbildenden Gatekapazität für das Auswahlgate A. Optional kann analog zur Ausführungsform der 7 eine zweite Gateelektrode G2 zu G1 auch auf der den Kanal gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein.
Die 9 bis 14 zeigen in geschnittener Seitenansicht Feldeffekttransistoreinrichtungen auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung unter Verwendung organischer Halbleitermaterialien, wobei die gleichen Bezugszeichen in allen Abbildun gen immer die gleichen oder gleichwirkende Elemente bezeichnen.
Auf ein geeignetes Substrat B1 werden in entsprechender Reihenfolge jeweils nacheinander die Gateelektrode B2, die Gatedielektrikumsschicht B3, die Sourcekontakte B4, die Drainkontakte B5 sowie die organische Halbleiterschicht B6 abgeschieden und entsprechend den notwendigen Topologieeigenschaften strukturiert.

1: Halbleiterspeicherzelle
11–14: Leitungen, Anschlüsse
20: elektrisch isolierendes Material, Einbettung
A: Auswahlgateelektrode
B1: Substrat
B2: Gateelektrode
B3: Gatedielektrikumsschicht
B4: Sourcekontakt
B5: Drainkontakt
B6: organische Halbleiterschicht
D: Speicherdielektrikum, Dielektrikumsbereich
G1: erste Gateelektrode, erste Kondensatorelektrode
G2: zweite Gateelektrode, zweite Kondensatorelektrode
GE: Gateelektrodenanordnung
GOX: Gateoxid, Gateisolationsbereich
I: Isolationsbereich
I1, I2: Isolationsbereich
ISD: Source/Drainstrom
SD1: erster Source/Drainbereich
SD2: zweiter Source/Drainbereich
T: Feldeffekttransistoreinrichtung
UAS: Auswahlgatespannung
UGS: Gate/Sourcespannung

Claims

Halbleiterspeicherzelle: – mit einer Feldeffekttransistoreinrichtung (T) als Zugriffseinrichtung, welche zwischen einem ersten und einem zweiten Source/Drainbereich (SD1, SD2) einen Kanalbereich (K) mit oder aus einem organischen Halbleitermaterial aufweist, – mit einem Speicherkondensator (C), welcher ein ferroelektrisches Speicherdielektrikum (D) aufweist und mindestens eine Elektrode (G1), die als eine erste Gateelektrode (G1) einer Gateelektrodenanordnung (GE) der Feldeffekttransistoreinrichtung (T) fungiert, und – mit einer Auswahlgateelektrode (A) der Gateelektrodenanordnung (GE), durch welche die Feldeffekttransistoreinrichtung (T) definiert und steuerbar abschaltbar und einschaltbar ist, ohne das Speicherdielektrikum (D) zu beeinflussen und unabhängig von der ersten Gateelektrode (G1), – wobei die erste Gateelektrode (G1) und die Auswahlgateelektrode (A) in Bezug auf eine durch die Anordnung der Source/Drainbereiche (SD1, SD2) und des Kanalbereichs (K) gegebene erste Richtung zueinander seitlich lateral versetzt beabstandet angeordnet sind, ohne sich zu überdecken, – wobei die erste Gateelektrode (G1) und die Auswahlgateelektrode (A) in Bezug auf die erste Richtung zueinander vertikal versetzt angeordnet sind und – wobei die Auswahlgateelektrode (A) auf einer dem Kanalbereich (K) und den Source/Drainbereichen (SD1, SD2) zugewandten Seite eines Isolationsbereichs (I), aber dazu elektrisch isoliert ausgebildet ist.
Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Informationszustände der Halbleiterspeicherzelle als bei gegebener elektrischer Potenzialdifferenz (USD) zwischen den Source/Drainbereichen (SD1, SD2) über den Kanalbereich (K) fließende unterschiedliche elektrische Ströme (ISD) repräsentierbar und/oder detektierbar sind.
Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über mit unterschiedlichen Informationszuständen korrespondierende Polarisationszustände des ferroelektrischen Speicherdielektrikums (D) der elektrische Strom (ISD) über den Kanalbereich (K) beeinflussbar ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektrodenanordnung (GE) durch mindestens einen Isolationsbereich (I, I1, I2, GOX) von den Source/Drainbereichen (SD1, SD2) und dem Kanalbereich (K) elektrisch isoliert ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum (D) oder ein Teil davon als oder in einem Bereich zwischen dem Kanalbereich (K) und der ersten Gateelektrode (G1) vorgesehen ist, insbesondere als der Isolationsbereich (I) oder als Teil davon.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum (D) in unmittelbarer Nachbarschaft oder in Kontakt mit dem Kanalbereich (K), mindestens einem oder beiden Source/Drainbereichen (SD1, SD2), der ersten Gateelektrode (G1) und/oder der Auswahlgateelektrode (A) ausgebildet ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Gateelektrode (G2) der Gateelektrodenanordnung (GE) vorgesehen ist und als zweite Kondensatorelektrode als eine das ferroelektrische Speicherdielektrikum (D) beeinflussende Elektrode fungiert.
Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gateelektrode (G2) als freie Elektrode oder als Floating Gate ausgebildet ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum (D) oder ein Teil davon zwischen der ersten und der zweiten Gateelektrode (G1, G2) ausgebildet ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gateelektrode (G2) auf einer der ersten Gateelektrode (G1) abgewandten Seite des Kanalbereichs (K) und/oder der Source/Drainbereiche (SD1, SD2) ausgebildet ist.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferroelektrische Speicherdielektrikum (D) aufweist oder gebildet ist mit oder aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe, die gebildet wird von anorganischen Materialien, Strontiumbismuttantalat SBT, Bleizirkontitanat PZT, organischen Materialien, polymeren Ferroelektrika auf der Basis von fluorierten Polyenen, Polyvinylidendifluorid PVDF, Polytrifluorethylen PTrFE deren Co- oder Terpolymeren.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Halbleitermaterial für den Kanalbereich aufweist oder gebildet ist mit oder aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe, die gebildet wird von p-Halbleitern auf der Basis kondensierter Aromate, Anthrazen, Tetrazen, Pentazen, Polythiophenen, Poly-3-alkylthiophenen, Polyvinylthiophenen, Polypyrolen, metallorganischen oder kupferorganischen Komplexen, Phtalocyanin und Porphyrin.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehene Isolationsbereiche eine anorganische und/oder eine organische Substanz oder Verbindung aufweisen oder daraus gebildet sind.
Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Material für Isolationsbereiche vorgesehen sind eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe, die besteht aus Polymere, Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyetter, Polybenzoxazole und Gemischen uns Verbindungen davon.
Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganisches Material für Isolationbereiche vorgesehen sind eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe, die besteht aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Hafniumoxid und Gemische und Verbindungen davon.
Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Substrat vorgesehen ist unter der Verwendung eines oder mehrere Materialien aus der Gruppe, die besteht aus Metallen, Kupfer, Nickel, Gold, Eisenblech, Kunststoffen, Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyether, Polybenzoxazol und Papier.
Halbleiterspeichereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Speicherzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 16 vorgesehen ist.
Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Source/Drainbereiche (SD1, SD2) und/oder der Gatebereiche (G1, G2, GE) einer gegebenen Halbleiterspeicherzelle (1) zu anderen Speicherzellen der Halbleiterspeichereinrichtung durch direkte Verbindung der sich entsprechenden jeweiligen leitfähigen Source/Drainbereiche (SD1, SD2) und/oder der sich entsprechenden Gatebereiche (G1, G2, GE) ausgebildet ist.
Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Source/Drainbereiche (SD1, SD2) und Gatebereiche (G1, G2, GE) einer gegebenen Halbleiterspeicherzelle (1) mit anderen Speicherzellen der Halbleiterspeichereinrichtung mittels einer zusätzlichen Metallisierung oder Metallbahn unter Einbeziehung entsprechender Kontakte ausgebildet ist.