DE2923365A1 - FIELD EFFECT TRANSISTOR FOR THE FORMATION OF A STORAGE CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
FIELD EFFECT TRANSISTOR FOR THE FORMATION OF A STORAGE CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAMEInfo
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Description
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Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserPrince - Dr. G. Hauser - G. Leiser
Ernsbergerstrasse 19Ernsbergerstrasse 19
8 München 608 Munich 60
THOMSON - CSF 8. Juni 1979 THOMSON - CSF June 8, 1979
173, Bd. Haussmann 75008 Paris / Frankreich 173, vol. Haussmann 75008 Paris / France
Feldeffekttransistor zur Bildung einer Speicherzelle und Verfahren zur Herstellung desselbenField effect transistor for forming a memory cell and method for producing the same
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor, der eine elektrisch beschreibbare und löschbare Speicherzelle bildet, ein Verfahren zu seiner Herstellung und einen daraus gebildeten Halbleiterspeicher. Allgemein befaßt sich die Erfindung mit elektronischen aktiven Anordnungen, die aus Halbleitern verwirklicht sind und unter der Bezeichnung "nicht-flüchtige Speicher" bekannt sind. Bei derartigen Anordnungen bleibt die in Form von gruppierten Ladungen in privilegierten Bereichen der Anordnung gespeicherte Information bei fehlender elektrischer Speisung erhalten. Die in den Speicher "eingeschriebene", also gespeicherte Information wird folglich aufbewahrt und intakt wiedergefunden, selbst wenn das Gerät, zu dem der Speicher gehört, ausgeschaltet und dann wieder in Betrieb genommen wird.The invention relates to a field effect transistor which has an electrically writable and erasable memory cell forms, a method for its production and a semiconductor memory formed therefrom. General deals the invention with electronic active devices, which are realized from semiconductors and under the designation "non-volatile memory" are known. In such arrangements, the remains in the form of grouped charges Receive information stored in privileged areas of the arrangement in the absence of electrical power. The information "written" in the memory, i.e. stored information, is consequently kept and found intact, even if the device to which the memory belongs is switched off and then started up again.
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Die nicht-flüchtigen Speicher enthalten eine Mehrzahl von elementaren Speicherzellen, die jeweils einen Speicherpunkt bilden, der je nach seinem Zustand einem hohen oder niedrigen Zustand in der Boole'sehen Logik entspricht. Jede Speicherzelle enthält ein aktives Element, dessen Eigenschaften in Abhängigkeit von der zu speichernden Information geändert werden können.The non-volatile memories contain a plurality of elementary memory cells, each with a memory point which, depending on its state, corresponds to a high or low state in Boolean logic. Each memory cell contains an active element whose properties depend on the information to be stored can be changed.
Es gibt jedoch mehrere Arten von "nicht-flüchtigen Speichern", je nach dem, ob ihr Inhalt bei der Herstellung festgelegt wird oder je nach Bedarf vom Anwender verändert werden kann. Zu der ersten Art von "Festwertspeichern" gehören die nur zum Auslesen bestimmten Speicher, die allgemein als "ROM" (read only memory) bezeichnet werden. Ihr vor der Herstellung bestimmter Inhalt bleibt unveränderbar, da er vom Zustand des Speichers am Ende der Herstellung abhängt.However, there are several types of "non-volatile memory", depending on whether their content is defined during production or can be changed by the user as required. The first type of "read-only memory" includes the memory which is only intended for read-out and is generally called "ROM" (read only memory). Your prior to the production of certain content remains unchangeable, since it depends on the state of memory at the end of manufacture.
Dieser Mangel an Flexibilität bei der Anwendung von ROM-Speichern lag der Schaffung von durch den Anwender programmierbaren Speichern zugrunde, die kurz als"PROM"(programmable read only memory) bezeichnet werden. In einem solchen PROM wird der Speicherinhalt durch Prozesse wie Durchbruch eines Transistorübergangs oder Durchbrennen einer "Sicherung" in einer Schaltung eingeschrieben.This lack of flexibility in the use of ROMs resulted in the creation of user-programmable ones This is based on memories, which are briefly referred to as "PROM" (programmable read only memory). In such a PROM the memory content is caused by processes such as breaking a transistor junction or blowing a "fuse" inscribed in a circuit.
Die Programmierung eines Speichers durch seinen Anwender ist bereits ein bedeutender Fortschritt; hinsichtlich der Löschung bleibt jedoch ein schwerwiegender Mangel: Wenn die Programmierung irreversibel ist, kann ein Fehler nicht gelöscht werden, und der Speicherinhalt kann nicht verändert werden. In einem solchen Falle muß also die ganze Speicherschaltung ersetzt werden. Eine auf einem anderen Programmierungsprozeß beruhende Lösung gestattet die Löschung durch Bestrahlung mit intensivem Ultraviolettlicht; bei diesem Vorgang muß jedoch im allgemeinen der Betrieb des GerätsThe programming of a memory by its user is already a significant step forward; with regard to the deletion, however, there remains a serious shortcoming: If the programming is irreversible, an error cannot be deleted and the memory contents cannot be changed will. In such a case, the entire memory circuit must be replaced. One on a different programming process based solution allows erasure by exposure to intense ultraviolet light; at this one However, the operation of the device must generally be required
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eingestellt werden, und die gedruckten Schaltungen, welche die Speichervorrichtungen tragen, müssen herausgenommen werden, um sie der Ultraviolettbestrahlung auszusetzen, was einen weiteren Nachteil darstellt.must be set and the printed circuit boards carrying the memory devices must be taken out to expose them to ultraviolet radiation, which is another disadvantage.
Die Lösung, die die meisten Vorteile auf sich vereinigt, ist unstreitig die Lösung, bei der für alle drei Operationen, also Einschreiben, Auslesen und Löschen des Speicherinhalts, elektrische Mittel Verwendung finden. Diese nicht-flüchtigen Speicher mit elektrischer Löschung werden im allgemeinen als "EAROM" bezeichnet, wobei es sich um die Abkürzung des angelsächsischen Begriffs "electrically alterable read only memory" (elektrisch veränderlicher Festwertspeicher) handelt. Da die Schreibdauer oder Löschdauer für eine Informationen im allgemeinen langer ist als die zum Auslesen erforderliche Zeit, werden diese Speicher auch als solche zum "schnellen Auslesen" oder als "RMM" (read mostly memory) bezeichnet.The solution that combines the most advantages is indisputably the solution in which electrical means are used for all three operations, that is to say writing, reading and deleting the memory contents. These non-volatile memories with electrical erasure are generally referred to as "EAROM", which is the abbreviation of the Anglo-Saxon term "electrically alterable read only memory". Since the duration of writing or deleting information is generally longer than the time required for reading it out, these memories are also referred to as "fast reading out" or "RMM" (read mostly memory).
Bei den nicht-flüchtigen, elektrisch beschreibbaren und löschbaren Speichern, die zur Vereinfachung im folgenden als "EAROM" bezeichnet werden, können Speicherzellen durch jeweils einen bipolaren Transistor gebildet werden. Im allgemeinen wird als aktives Element ein Feldeffekttransistor mit isolierter Elektrode verwendet, da ein solcher die Information besser aufbewahrt.With the non-volatile, electrically writable and erasable memories, which are hereinafter referred to as "EAROM" for the sake of simplicity, can have memory cells a bipolar transistor can be formed in each case. In general, a field effect transistor is used as the active element Used with an insulated electrode, as this is a better way to store information.
Eine wesentliche Charakteristik derartiger Transistoren ist durch die als Schwellwertspannung bezeichnete Minimalspannung definiert, die an das Gate angelegt werden muß, um diese Anordnung in den leitenden Zustand zu bringen. Diese Schwellspannung wird verändert, um eine Information zu speichern, wobei das Auslesen darin besteht, daß die zur Erreichung des Leitungszustande erforderliche Spannung gemessen wird und der Zustand der Speicherzelle überprüft wird.An essential characteristic of such transistors is the minimum voltage referred to as the threshold voltage which must be applied to the gate in order to bring this arrangement into the conductive state. This threshold voltage is changed in order to store information, the readout being that the voltage required to achieve the conduction state is measured and the state of the memory cell is checked.
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Es gibt also drei elektrische Zustände des Speichers, je nach dem, ob eine Leseoperation, Schreiboperation oder Löschoperation vorliegt.There are therefore three electrical states of the memory, depending on whether it is a read operation, a write operation or an erase operation.
Wenn die Spannung zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode des Feldeffekttransistors mit V03 und mit Vq die Gatespannung bezeichnet werden, so erfolgt das Auslesen des Speieherinhalts durch eine SpannungIf the voltage between the drain electrode and the source electrode of the field effect transistor is denoted by V 03 and the gate voltage is denoted by Vq, then the storage contents are read out by a voltage
VDS1 ■ VG1'
das Auslesen wird erreicht mittels einer Spannung V DS1 ■ V G1 '
reading is achieved by means of a voltage
VDS2 " VG2;
die Löschung erfolgt durch eine Spannung V DS2 " V G2 ;
the deletion takes place through a voltage
^Substrat *°^ Substrate * °
Dabei gilt weiter, damit die Lesespannung die eingeschriebenen Informationen nicht löscht, daß folgende Gleichungen erfüllt sind:The following equations also apply so that the read voltage does not delete the information written are fulfilled:
DbI Ub^ ^Substrat VG1 < VG2 < VG3·DbI Ub ^ ^ substrate V G1 < V G2 < V G3
Die Änderung der Schwellspannung eines Feldeffekttransistors wird in bekannter Weise auf zwei Arten erzielt.The change in the threshold voltage of a field effect transistor is achieved in a known manner in two ways.
Die erste Weise besteht darin, daß ein Transistor geschaffen wird, bei dem die Isolierung der Gateelektrode aus zwei dielektrischen Schichten unterschiedlicher Art zusammenge- ■ setzt ist; bei MNOS (Metall/Nitrid/Oxid/Silizium) -Transistoren handelt es sich z.B. um ein Oxid und Siliziumnitrid.The first way is to provide a transistor in which the gate electrode insulation is made up of two dielectric layers of different types is composed ■; with MNOS (metal / nitride / oxide / silicon) transistors it is e.g. an oxide and silicon nitride.
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Durch Anlegen einer "bipolaren Spannung an dem Gate kann eine Ladung bzw. Entladung der Grenzfläche zwischen den zwei dielektrischen Schichten und folglich eine Änderung des Schwellwerts de3 Speichertransistors erreicht werden. Diese Lösung ist jedoch mit zwei wesentlichen Schwierigkeiten verbunden:By applying a "bipolar voltage to the gate" can a charge or discharge of the interface between the two dielectric layers and consequently a change of the threshold value de3 memory transistor can be reached. However, this solution presents two major difficulties tied together:
Die Isolierung der Speicherzelle ist erforderlich, um eine Polaritätsumkehr beim Einschreiben und beim Löschen zu ermöglichen, undThe isolation of the memory cell is necessary to enable a polarity reversal when writing and when erasing, and
eine Verbesserung der Einschreibbedingungen führt entweder zu einer Herabsetzung des Rückhaltevermögens oder zu einer Verschlechterung der Löschfähigkeit der Speicherzelle, wobei diese beiden Charakteristika durch eine sehr dünne Oxidschicht (2 bis 5 x 10"^ m) bestimmt werden.an improvement in the enrollment conditions either leads to a reduction in retention capacity or to a Deterioration of the erasability of the memory cell, wherein these two characteristics can be determined by a very thin oxide layer (2 to 5 x 10 "^ m).
Eine zweite Möglichkeit zur Veränderung der Schwellspannung eines Feldeffekttransistors besteht darin, daß die Ladung einer schwimmenden Elektrode durch Injektion von elektrischen Ladungsträgern verändert wird, denen im Silizium eine ausreichende Energie erteilt wird, damit sie die Potentialschwelle Si/SiOp überwinden können. Diese.sogenannten "heißen" Ladungsträger werden in den darunter liegenden Übergängen des Speichertransistors gewonnen, die in Rückwärtsrichtung polarisiert sind.A second possibility for changing the threshold voltage of a field effect transistor is that the charge a floating electrode is changed by the injection of electrical charge carriers, which in the silicon one Sufficient energy is given so that they reach the potential threshold Si / SiOp can overcome. These so-called "hot" charge carriers are in the underlying Transitions of the memory transistor gained in the reverse direction are polarized.
Bei einer solchen Lösung können die Dickenwerte des Gate-Dielektrikums größer sein, da die Ladungsträger eine ausreichende Energie haben, um das Leitungsband des Dielektrikums zu erreichen. Die Rückhaltung bzw. Haftung ist also sehr gut, die auf der Elektrode angesammelte Ladung kann jedoch nur schwer beseitigt werden.In such a solution, the gate dielectric thickness values be larger, since the charge carriers have sufficient energy to reduce the conduction band of the dielectric to reach. So the retention or adhesion is very good, the charge accumulated on the electrode however, it is difficult to eliminate.
Diese sogenannten FAMOS-Elemente (floating avalanche MOS) werden anfangs gelöscht, indem das Dielektrikum durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht in den leitenden ZustandThese so-called FAMOS elements (floating avalanche MOS) are initially erased by making the dielectric conductive through exposure to ultraviolet light
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versetzt wird. Dieser langwierige Vorgang führt jedoch zu einer Löschung des ganzen Speichers und erfordert ein kompliziertes Gehäuse spezieller Konzeption.is moved. However, this tedious process leads to an erasure of the entire memory and requires a complicated housing of a special design.
Es gibt auch andere Lösungen zur Ladung bzw. Entladung der schwimmenden Elektrode, die einfacher sind als die Löschung durch Ultraviolettstrahlung. Diese Lösungen sind verschiedenartig, je nach dem, ob die auf die Elektrode beim Einschreiben injizierten Ladungen wieder ausgesandt oder durch entgegengesetzte Ladungen kompensiert werden.There are other solutions to charge or discharge the floating electrode that are simpler than extinguishing by ultraviolet radiation. These solutions are different, depending on whether they are written on the electrode injected charges are sent out again or compensated by opposite charges.
Die Lösungen der erstgenannten Art, bei der die gespeicherten Ladungen wieder ausgesandt bzw. abgeleitet werden, erfordern die Anwendung hoher Spannungen und Verwendung eines dünnen Dielektrikums, so daß die auf der schwimmenden Elektrode gespeicherten Elektronen über das Dielektrikum abfließen können und entweder das Halbleitersubstrat oder eine andere Elektrode, die als Steuerelektrode bzw. Gate bezeichnet wird und über der schwimmenden Elektrode angeordnet ist, erreichen können.The solutions of the first type, in which the stored Charges are emitted or diverted again, require the application of high voltages and use of a thin Dielectric, so that the electrons stored on the floating electrode can flow away through the dielectric and either the semiconductor substrate or another electrode called a control electrode or gate and is arranged above the floating electrode.
Wenn das Abfließen der Ladungen zum Substrat z.B. in dem dünnen Oxidbereich der Sourceelektrode des Transistors lokalisiert ist, so muß dieser Bereich vor der Ablagerung und Gravierung der schwimmenden Elektrode dotiert werden. Dadurch geht der Vorteil der selbsttätigen Positionierung bzw. Anordnung verloren, die aus der umgekehrten zeitlichen Reihenfolge bei den Gravierungs- und Diffusionsprozessen resultiert, wobei es diese Reihenfolge ermöglicht, die Positionierungsabweichungen bzw. -toleranzen zu vernachlässigen und die Größe der Bauteile zu reduzieren.If the leakage of the charges to the substrate is localized, for example, in the thin oxide region of the source electrode of the transistor this area must be doped before the floating electrode is deposited and engraved. Through this the advantage of the automatic positioning or arrangement is lost that from the reverse temporal Sequence results in the engraving and diffusion processes, which sequence enables the To neglect positioning deviations or tolerances and to reduce the size of the components.
Wenn die Ladungen durch die Steuerelektrode bzw. das Gate abgeführt werden, so ist - wie experimentall nachgewiesen wurde - die Löschung wesentlich wirksamer, wenn die -If the charges are dissipated through the control electrode or the gate, it has been proven experimentally became - the deletion much more effective if the -
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schwimmende Elektrode aus polykristallinem Silizium des Leitfähigkeitstyps P gebildet ist. Diese Bedingung ist zwar nicht unbedingt vorgeschrieben, sie ist jedoch bei der Verwirklichung von Transistoren mit einem Kanal schnellerer N-Leitfähigkeit und mit N-Elektrode nicht leicht zu erfüllen.floating electrode is formed from polycrystalline silicon of conductivity type P. This condition is although not absolutely mandatory, it is, however, in the implementation of transistors with one channel faster N-conductivity and not with N-electrode easy to meet.
Bei der sogenannten "Siliziumgatetechnik" werden nämlich die Drainelektrode, die Sourceelektrode und die Gatelektrode im allgemeinen gleichzeitig dotiert und sind daher vom selben Leitfähigkeitstyp.In the so-called "silicon gate technology", namely, the drain electrode, the source electrode and the gate electrode are used generally doped at the same time and are therefore of the same conductivity type.
Alle bisherigen bekannten Lösungen zur Löschung des Inhalts eines wiederbesehreibbaren Speichers weisen also grundlegende Mangel auf, sei es hinsichtlich der Herstellung oder hinsichtlich der Anwendung; insbesondere ist die Löschung mit Ultraviolettlicht langwierig und schwierig.All previously known solutions for deleting the contents of a rewritable memory therefore have basic Defects, be it in terms of manufacture or in terms of application; in particular is the erasure with ultraviolet light lengthy and difficult.
Bei den Speicheranordnungen, die eine Ladung und Entladung der schwimmenden Elektrode durch Ladungskompensation ermöglichen, treten diese Mangel nicht auf. Die elektrische Ladung und Entladung der schwimmenden Elektrode werden durch elektrische Teilchen erreicht, die aus den darunter liegenden Schichten injiziert werden, also durch Elektronen mit negativer Ladung und "Löcher" mit positiver Ladung. Ein "Loch" entspricht einem fehlenden Elektron; es handelt sich also um ein fiktives Teilchen derselben fiktiven Masse wie das Elektron, mit derselben elektrischen Ladung, deren Vorzeichen jedoch entgegengesetzt ist.In the case of storage arrangements that enable the floating electrode to be charged and discharged through charge compensation, these deficiencies do not occur. The electrical charge and discharge of the floating electrode are carried through Reached electrical particles that are injected from the layers below, i.e. by electrons with negative charge and "holes" with positive charge. A "hole" corresponds to a missing electron; It is about thus a fictitious particle of the same fictitious mass as the electron, with the same electrical charge, its sign however, is opposite.
Je nach dem, auf welche Weise der Ladungskompensation gewählt ist, wird also die schwimmende Elektrode des Speichertransistors mit "heißen" Elektronen geladen und dann mit "heißen Löchern" entladen bzw. positiv geladen.Depending on the way in which the charge compensation is chosen, the floating electrode of the memory transistor becomes charged with "hot" electrons and then discharged or positively charged with "hot holes".
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Die Erfindung "befaßt sich insbesondere mit solchen nichtflüchtigen Speicherzellen, bei denen die Schwellspannung der Steuerelektrode bzw. Gateelektrode des Feldeffektransistors durch Ladungskompensation verändert wird.The invention "is concerned in particular with such non-volatile memory cells in which the threshold voltage the control electrode or gate electrode of the field effect transistor is changed by charge compensation.
Aufgabe der Erfindung ist es also, einen Feldeffekttransistor zu schaffen, der eine Speicherzelle bildet und von den vorstehend darge-legten Mangeln frei ist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung dieses Transistors geschaffen werden.The object of the invention is therefore to create a field effect transistor which forms a memory cell and differs from the above Defects outlined is free. Furthermore, a procedure to produce this transistor.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Feldeffekttransistor der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß ein örtlich überdotierter Bereich vorgesehen ist, der selbsttätig nach den Randzonen des Kanals ausgerichtet ist und die punktförmige Lokalisierung der elektrischen Ladungsträger gewährleistet, die aus dem Sourcebereich und dem Drainbereich zu der schwimmenden Elektrode hin injiziert werden, wodurch die Schwellspannungen des Transistors geändert werden, die den Leseoperationen, Schreiboperationen und Löschoperationen des Speicherzelleninhalts entsprechen.To solve this problem, the field effect transistor is the initially mentioned, characterized in that a locally overdoped area is provided which automatically is aligned with the edge zones of the channel and the punctiform Localization of the electrical charge carriers is ensured, from the source region and the drain region too the floating electrode are injected, whereby the threshold voltages of the transistor are changed, the correspond to the read operations, write operations and erase operations of the memory cell contents.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors ist im Anspruch 5 definiert.The method for producing the field effect transistor according to the invention is defined in claim 5.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the description of exemplary embodiments on the basis of FIG Characters. From the figures show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Veränderung einer Schwellwertspannung durch Ladungsfluß; 1 shows a schematic illustration to explain the change in a threshold voltage due to the flow of charge;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Änderung einer Schwellwertspannung durch Ladungskompensation; 2 shows a schematic illustration to explain the change in a threshold voltage by charge compensation;
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Fig. 3a eine Draufsicht, Fig. 3b eine Schnittansicht längs Linie a-a' und Fig. 3c eine Schnittansicht längs Linie b-b1 in Fig 3a bei einem Feldeffekttransistor nach dem Stand der Technik;3a shows a plan view, FIG. 3b shows a sectional view along line aa 'and FIG. 3c shows a sectional view along line bb 1 in FIG. 3a in the case of a field effect transistor according to the prior art;
Fig. 4 Ansichten eines erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors entsprechend den Schnittansichten nach Fig. 3; und4 views of a field effect transistor according to the invention corresponding to the sectional views of FIG. 3; and
Fig. 5 verschiedene Stufen (a bis f) eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Speicherzelle.5 shows different stages (a to f) of a method for producing the memory cell according to the invention.
Fig. 1 stellt schematisch den Fluß von elektrischen Ladungen in einem Feldeffekttransistor dar, der aus einer Sourceelektrode 1, einer Drainelektrode 2 und einer Steuerelektrode bzw. einem Gate 3 gebildet ist. Der Kanal ist derjenige Bereich, der die Source- und die Drainelektrode voneinander trennt. Ladungen 6, die durch aus der Drainelektrode 2 injizierten "heißen" Elektronen gebildet sind, werden an der Grenzfläche zwischen den beiden dielektrischen Schichten 4 und 5 abgelagert: diese Grenzfläche bildet das Äquivalent einer schwimmenden Elektrode. Die Veränderung der Schwellwertspannung der Steuerelektrode 3 wird durch Ladungsfluß erreicht, und zwar entweder zu dem Substrat hin auf einem mit 7 bezeichneten Weg und durch die dielektrische Schicht 4 hindurch oder zur Steuerelektrode 3 auf einem anderen, mit 8 bezeichneten Weg, der durch die andere dielektrische Schicht 5 hindurchführt.Fig. 1 shows schematically the flow of electrical charges in a field effect transistor, which from a source electrode 1, a drain electrode 2 and a control electrode or a gate 3 is formed. The channel is the area which separates the source and drain electrodes from each other. Charges 6 injected through from the drain electrode 2 "Hot" electrons are formed at the interface between the two dielectric layers 4 and 5 deposited: this interface is the equivalent of a floating electrode. The change in the threshold voltage the control electrode 3 is achieved by the flow of charge, either towards the substrate on one 7 and through the dielectric layer 4 or to the control electrode 3 on another, with 8, which leads through the other dielectric layer 5.
Fig. 2 zeigt schematisch die Ladungskompensation. Auch hier sind die den Feldeffekttransistor bildenden Elemente dargestellt, nämlich die Sourceelektrode 1, die Drainelektrode und die Steuerelektrode 3. Die schwimmende Elektrode 9 ist jedoch im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Transistor durch einen Halbleiterbereich verwirklicht, bei dem es sichFig. 2 shows schematically the charge compensation. Here too the elements forming the field effect transistor are shown, namely the source electrode 1, the drain electrode and the control electrode 3. However, the floating electrode 9 is in contrast to the transistor shown in FIG realized by a semiconductor area in which it is
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vorzugsweise um Silizium mit N-Leitfähigkeit handelt. Darüber hinaus ist ein Bereich 10 des Kanals, der mit der Sourceelektrode 1 gemeinsam ist, P-überdotiert, während der Kanal bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel N-Leitfähigkeit aufweist.preferably silicon with N conductivity. In addition, there is an area 10 of the channel that is connected to the Source electrode 1 is common, P-overdoped, while the Channel in the embodiment shown, N conductivity having.
Die schwimmende Elektrode 9 wird durch die heißen Elektronen 6 negativ aufgeladen und dann durch heiße Löcher 11 positiv aufgeladen. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß bei geeigneter Polarität der Steuerelektrode 3 eine positive Spannung an die Drainelektrode angelegt wird, um Elektronen in die schwimmende Elektrode zu injizieren, oder indem eine positive Spannung an der Sourceelektrode angelegt wird, um Löcher zu injizieren.The floating electrode 9 is negatively charged by the hot electrons 6 and then positively charged by the hot holes 11 charged. This can be achieved, for example, in that, given a suitable polarity, the control electrode 3 has a positive Voltage is applied to the drain electrode to inject electrons into the floating electrode, or by a positive voltage is applied to the source electrode to inject holes.
Diese Technik, die auf der aufeinanderfolgenden Injektion von "heißen" Löchern oder Elektronen beruht, führt im allgemeinen zu einer Spezialisierung der Übergänge oder einfach gemäß der Darstellung in Fig. 2 zu der Lokalisierung eines P+-dotierten Bereichs in dem N-Kanal, so daß die Erzeugung von heißen Ladungsträgern erleichtert wird.This technique, which is based on the successive injection of "hot" holes or electrons, generally leads to a specialization of the junctions or simply to the localization of a P + -doped region in the N-channel as shown in FIG that the generation of hot charge carriers is facilitated.
Durch die Ausbildung dieses überdotierten Bereichs in dem Kanal des Transistors wird die Löschung des Inhalts bestimmt, und bei den bisherigen Anordnungen werden hierfür eine zusätzliche Gravierung und Dotierung benötigt. Die minimale Oberfläche, die von diesen Bereichen belegt wird, ist gegeben durch die Oberfläche der kleinsten gravierten Öffnung und durch die zugelassene Positionierungstoleranz in bezug auf den Quellenübergang.The deletion of the content is determined by the formation of this overdoped area in the channel of the transistor, and with the previous arrangements, additional engraving and doping are required for this. The minimum The surface covered by these areas is given by the surface of the smallest engraved opening and by the allowed positioning tolerance with respect to the source transition.
Abmessungen von 4 χ 4 η für die Öffnung erscheinen derzeit als nicht zu verbesserndes Minimum, wenn eine Abweichung von t 1 u bei der Anordnung der Steuerelektrode bezüglich dieses Bereichs eingehalten werden soll.Dimensions of 4 χ 4 η for the opening currently appear to be a minimum that cannot be improved if a deviation of t 1 u in the arrangement of the control electrode with respect to this area is to be maintained.
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Die Erfindung ermöglicht den Wegfall dieser Arbeite schritte und die Schaffung von Bereichen, die örtlich überdotiert sind und selbsttätig nach den Kanalseitenbereichen des Speichertransistors ausgerichtet sind.The invention enables these steps to be eliminated and the creation of areas that are locally overdoped and automatically according to the channel side areas of the Memory transistor are aligned.
Die Verkleinerung dieser Oberflächen führt zu einer Verkleinerung der Speicherzelle und folglich zu einer Steigerung dee Speicherumfangs.The reduction in size of these surfaces leads to a reduction in size of the memory cell and consequently to an increase in the amount of memory.
Fig. 3 zeigt stärker detailliert einen Transistor der in Fig. 2 gezeigten Art, und zwar in Fig. 3a als Draufsicht, in Fig. 3b als Schnitt längs Linie a-a1 und in Fig. 3c als Schnitt längs Linie b-bf in Fig. 3a.Fig. 3 shows in greater detail a transistor of the type shown in Fig. 2, namely in Fig. 3a as a plan view, in Fig. 3b as a section along line aa 1 and in Fig. 3c as a section along line bb f in Fig. 3a .
In diesen Figuren finden sich folgende Elemente wieder:The following elements can be found in these figures:
- der N+-dotierte Sourceelektrodenbereich 1;the N + -doped source electrode region 1;
- der N+-dotierte Drainelektrodenbereich 2;the N + -doped drain electrode region 2;
- die vorzugsweise aus Si gebildete Steuerelektrode 3;- The control electrode 3, which is preferably formed from Si;
- die schwimmende Elektrode 9, die vorzugsweise aus N-dotiertem Silizium gebildet ist;the floating electrode 9, which is preferably made of N-doped silicon;
- ein isolierendes Oxid"4;- an insulating oxide "4;
- der P++-überdotierte Bereich 10, durch den örtlich die Spannungshaltung der Sourceelektrode 1 reduziert wird und die Injektion von Löchern zur schwimmenden Elektrode erleichtert wird, und zwar in der mit T bezeichneten Zone; zur Erläuterung ist auch eine Zone E eingezeichnet, von der aus die Elektronen aus der Drainelektrode in die schwimmende Elektrode injiziert werden;the P ++ overdoped region 10, by means of which the voltage maintenance of the source electrode 1 is locally reduced and the injection of holes to the floating electrode is facilitated, specifically in the zone marked T; for explanation, a zone E is also drawn in, from which the electrons from the drain electrode are injected into the floating electrode;
- ein P+-Isolierbereich 12, der die Transistoren in einem Substrat P voneinander trennt.a P + insulating region 12 which separates the transistors in a substrate P from one another.
Ein solcher Transistor ist bis auf einige Einzelheiten in den US-PS en 3 986 822 und 4 016 588 .beschrieben.Such a transistor is described in US Pat. Nos. 3,986,822 and 4,016,588, except for some details.
Bei dieser Aus.führungsform werden die aufeinanderfolgendenIn this embodiment, the successive
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Injektionen von Elektronen in die schwimmende Elektrode auf der Drainseite und von Löchern in die schwimmende Elektrode auf der Sourceseite durch unterschiedliche Dotierungen der Kanalbereiche und die an die Steuerelektrode angelegte Polarität gesteuert. Es sind zahlreiche Verbesserungen, insbesondere eine örtliche Verdünnung der Oxidschichten des Kanals, vorgesehen, um die Avalanche-Bedingungen zu verbessern.Injections of electrons into the floating electrode on the drain side and holes into the floating electrode Electrode on the source side through different doping of the channel areas and those on the control electrode applied polarity controlled. There are numerous improvements, especially local thinning the oxide layers of the channel, provided to improve the avalanche conditions.
Wie jedoch aus Fig. 3 hervorgeht, nimmt der P++-überdotierte Bereich 10 einen großen Bereich in dem Kanal ein, und seine unsymmetrische Anordnung bestimmt dort die Ladungs-, Entladungs- und Auslesecharakteristika des Transistors, während die schwimmende Elektrode und die Steuerelektrode bezüglich des Kanals symmetrisch angeordnet und ausgebildet sind.However, as can be seen from Fig. 3, the P ++ overdoped region 10 occupies a large area in the channel, and its asymmetrical arrangement there determines the charge, discharge and readout characteristics of the transistor, while the floating electrode and the control electrode with respect to it of the channel are arranged and designed symmetrically.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Unsymmetrie zwischen dem Drainübergang und dem Sourceübergang durch eine Unsymmetrie der Überdeckung der schwimmenden Elektrode durch die Steuerelektrode erreicht, und der P++-überdotierte Bereich wird durch die besondere angewandte Verwirklichungsweise erzielt, die auf der Anwendung eines Verfahrens zur örtlichen Oxidation beruht, um die Oxidschicht 4 in besonderer Weise anwachsen zu lassen.In the arrangement according to the invention, the asymmetry between the drain junction and the source junction is achieved by an asymmetry in the coverage of the floating electrode by the control electrode, and the P ++ overdoped area is achieved by the particular implementation method used, which is based on the application of a method for local Oxidation is based to allow the oxide layer 4 to grow in a special way.
Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen die unsymmetrische Struktur eines erfindungsgemäßen Transistors; diese Figuren sind jeweils mit den Fig. 3a, 3b bzw. 3c zu vergleichen.4a, 4b and 4c show the asymmetrical structure of a transistor according to the invention; these figures are respectively to be compared with FIGS. 3a, 3b and 3c.
In den Fig. 4a bis 4c befinden sich die folgenden ähnlich bezeichneten Elemente aus den Fig. 3a bis 3c wieder:The following similarly labeled elements from FIGS. 3a to 3c are again in FIGS. 4a to 4c:
- der N+-Sourcebereich 21;the N + source area 21;
- der N+-Drainbereich 22;the N + drain area 22;
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- die Steuerelektrode 23;- the control electrode 23;
- die schwimmende Elektrode 29;the floating electrode 29;
- das isolierende Oxid 24;- the insulating oxide 24;
- der P++-dotierte Bereich 20, der dieselbe Aufgabe erfüllt wie der P++-überdotierte Bereich 10 in Fig. 3.the P ++ -doped area 20, which fulfills the same task as the P ++ -doped area 10 in FIG. 3.
Der Unterschied zwischen den bekannten Transistoren und diesem erfindungsgemäßen Transistor ist leicht erkennbar: eine Unsymmetrie zwischen dem Sourceübergang und dem Drainübergang ergibt sich aus der Unsymmetrie der Steuerelektrode und der schwimmenden Elektrode und wird bei der Herstellung als Folge der Unsymmetrie dieser Elektroden erreicht, und nicht etwa wie beim Stand der Technik als Ergebnis einer besonderen Diffusion. Die Unsymmetrie der Elektroden ergibt sich also aus einfachen und präzisen Graviervorgängen in den entsprechenden Siliziumschichten, und diese Elektroden erfüllen die Aufgabe von Masken, welche die Sourceelektrode und die Drainelektrode während der anschließenden Diffusionsvorgänge der mit Source und Drain implantierten Schichten teilweise abdecken.The difference between the known transistors and this transistor according to the invention can easily be seen: an imbalance between the source junction and the drain junction results from the asymmetry of the control electrode and the floating electrode and is used during manufacture achieved as a result of the asymmetry of these electrodes, and not as a result of a special diffusion. The asymmetry of the electrodes results from simple and precise engraving processes in the corresponding silicon layers, and these electrodes fulfill the task of masks, which the source electrode and the drain electrode during subsequent diffusion processes of the source and drain implanted layers partially cover.
Durch Anwendung der örtlichen Oxidation, damit die Oxidschicht
24 anwächst, wird nicht nur die selbsttätige Ausrichtung des P+-dotierten Bereichs 20 mit der Diffundierung
der Sourceelektrode 21 und der Drainelektrode 22 (Fig. 4a und 4b) erreicht, sondern auch mit den Kanalrändern, wie
dies aus Fig. 4c hervorgeht. Durch die Wahl der Dotierung dieses Bereichs kann dieser die übliche Aufgabe erfüllen,
die Transistoren untereinander zu isolieren, und gleiche zeitig die Funktion des P++-über<
den Fig. 3a, 3b und 3c erfüllen.By using the local oxidation so that the oxide layer 24 grows, not only the automatic alignment of the P + -doped region 20 with the diffusion of the source electrode 21 and the drain electrode 22 (FIGS. 4a and 4b) is achieved, but also with the channel edges, as can be seen from Fig. 4c. By choosing the doping of this area, it can fulfill the usual task of isolating the transistors from one another, and at the same time the function of the P ++ over <
Meet Figs. 3a, 3b and 3c.
zeitig die Funktion des P++-überdotierten Bereichs 10 inearly the function of the P ++ overdoped area 10 in
Die Anordnung der Löcher- bzw. Elektroneninjektionsbereiche ist in Fig. 4a auf der Seite der Sourceelektrode (T) bzw. Drainelektrode (E) dargestellt.The arrangement of the hole or electron injection regions is shown in FIG. 4a on the side of the source electrode (T) or Drain electrode (E) shown.
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Die bedeutende Verkleinerung und Lokalisierung der Bereiche, die für die Injektion von Löchern in einen zu dem Bereich für die Injektion von Elektronen komplementären Bereich bestimmt sind, an den Kanalrändern ermöglicht die Erzielung einer sehr hohen Wirksamkeit bei der Injektion der Löcher in Verbindung mit einer sehr geringen Alterung der Speicherzelle. Die punktgenaue Lokalisierung (<1 u) des beim Lawinendurchbruch der Übergänge erzeugten Plasmas ermöglicht nämlich eine Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Injektion von heißen Ladungsträgern und eine Schwächung der Einfangwirkung des Elektrodendielektrikums, durch welche die "Ermüdung" derartiger Anordnungen verursacht wird.The significant reduction in size and localization of the areas intended for the injection of holes in an area complementary to the area for the injection of electrons, at the channel edges, makes it possible to obtain a very high efficiency in injecting the holes in conjunction with a very low one Aging of the storage cell. The precise localization (<1 u) of the plasma generated during the avalanche breakdown of the junctions enables an improvement in the efficiency of the injection of hot charge carriers and a weakening of the trapping effect of the electrode dielectric, which causes the "fatigue" of such arrangements.
Die durch das hier angewandte Verfahren erreichte Präzision ist höher als bei den bekannten Verfahren und ermöglicht eine Verkleinerung der Abmessungen des Speicherzellentransistors, so daß folglich mehr Speicherzellen auf demselben Halbleiterkristall angeordnet werden können und so das Fassungsvermögen von Speicherschaltungen erhöht werden kann.The precision achieved by the method used here is higher than with the known methods and is made possible a reduction in the size of the memory cell transistor, so that consequently more memory cells thereon Semiconductor crystal can be arranged and so the capacity of memory circuits can be increased.
Die nun folgende Beschreibung des Herstellungsverfahrens erleichtert das Verständnis der Struktur des Speicherfeldtransistors, der Gegenstand der Erfindung ist, und die damit verbundenen Vorteile, insbesondere hinsichtlich der Fertigung.The following description of the manufacturing process facilitates understanding of the structure of the memory array transistor which is the subject of the invention, and the therewith associated advantages, especially with regard to manufacturing.
Das angewandte Herstellungsverfahren beruht auf der Technik der lokalisierten bzw. örtlichen Oxidation, welche die Kurzbezeichnung "LOCOS" führt, und auf einer Technik, bei der für die Steuerelektrode bzw. das Gate Silizium verwendet wird. Bei der LOCOS-Technik wird eine Maskierung der thermischen Oxidation durch eine Schicht aus Siliziumnitrid angewandt, während bei der Siliziumgate-Technik eine Maskierung der Drain-Source-Diffusion durch ein Gitter aus polykristallinem- Silizium erfolgt. Außer diesen beiden Techniken wirdThe manufacturing process used is based on the technique of localized or localized oxidation, which is the abbreviation for "LOCOS" leads, and on a technique in which silicon is used for the control electrode or the gate will. In the LOCOS technique, the thermal oxidation is masked by a layer of silicon nitride, while with the silicon gate technology a masking the drain-source diffusion through a grid of polycrystalline Silicon takes place. Besides these two techniques will
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Ionenimplantation angewandt, wodurch eine sehr zufriedenstellende Funktion der Speicherzelle erreicht wird.Ion implantation is applied, whereby a very satisfactory function of the memory cell is achieved.
Die hier als Beispiel beschriebene Ausführungsform ist in den Fig. 5a bis 5f dargestellt, wobei jede Figur die Anordnung am Ende eines Schrittes zeigt.The embodiment described here as an example is shown in FIG Figures 5a to 5f, each figure showing the arrangement shows at the end of a step.
Fig. 5a zeigt die Anordnung nach Gravierung der Siliziumnitrid (Si,Nr) -Schicht 42, die auf einer Siliziumoxid (SiC^) -Schicht 41 abgelagert ist, welche durch thermische Oxidation eines Siliziumsubstrats vom P-Typ <1OO> gewonnen wird und deren Oberflächenresistivität 6 bis 12 Ohm/cm beträgt. Bei dieser Anwendung ist eine Dicke in der Größenordnung von 7 x 10" u (700 A) für die Siliziumoxidschicht und von 0,1 u (1000 %) für die Siliziumnitridschicht geeignet. Die beiden P+-Bereiche werden durch Implantation verwirklicht.Fig. 5a shows the arrangement after engraving of the silicon nitride (Si, Nr) layer 42, which is deposited on a silicon oxide (SiC ^) layer 41, which is obtained by thermal oxidation of a silicon substrate of the P-type <100> and its Surface resistivity is 6 to 12 ohms / cm. In this application, a thickness of the order of 7 x 10 "µ (700 Å) is suitable for the silicon oxide layer and 0.1 µ (1000 %) for the silicon nitride layer. The two P + regions are implemented by implantation.
Der erste Bereich I^, der in den Bereichen gebildet ist, die oxidiert werden, definiert gleichzeitig die Dotierung der Feldbereiche und der seitlichen Teile des Kanals. Der zweite Implantationsbereich ^-ermöglicht die Verwirklichung einer stärker als das Ausgangssubstrat dotierten Schicht. Diese Dotierung erfolgt ohne Maskierung in dem ganzen Speicherteil der Schaltung und gestattet die Beherrschung der Schwellwertspannung und der Durchbruchs spannung der Transistoren.The first area I ^, which is formed in the areas that are oxidized, defines at the same time the doping of the field areas and the lateral parts of the channel. The second Implantation area ^ - enables the realization of a more heavily doped layer than the starting substrate. This doping takes place without masking in the entire memory part the circuit and allows the control of the threshold voltage and the breakdown voltage of the transistors.
Die Implantationen I1 und I2 werden derart dosiert, daß bei der fertigen Anordnung der Lawinendurchbruch sicher in den mittleren oder seitlichen Bereichen des Kanals erfolgt, je nach Polarität der Steuerelektrode.The implantations I 1 and I 2 are dosed in such a way that, in the finished arrangement, the avalanche breakdown takes place safely in the central or lateral areas of the channel, depending on the polarity of the control electrode.
A-XA - X ρρ
Bei einer Dosierung von 10 A/cm für Bor in dem Bereich ΙΛ With a dosage of 10 A / cm for boron in the range Ι Λ
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und von 10 A/cm für den Bereich I^ werden Veränderungen der Schwellwertspannung von ί 5 V für Impulse zwischen 20 und 30 V erreicht, bei Zeiten, die 50 ms nicht überschreiten. and from 10 A / cm for the range I ^ changes in the threshold voltage of ί 5 V are achieved for pulses between 20 and 30 V, at times that do not exceed 50 ms.
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Eine Steigerung der Ionendosierung des Bereichs I1 führt zu einer Abnahme der Spannung, die erforderlich ist, um eine positive Ladung auf der schwimmenden Elektrode zu erhalten. Eine Steigerung der Ionendosis im Bereich I2 führt zu einer Abnahme der Spannung, die erforderlich ist, um eine negative Ladung auf der schwimmenden Elektrode zu erhalten. In allen Fällen muß die seitliche Oberflächendotierung des durch den Bereich I1 gebildeten Kanals diejenige beim Bereich I2 1^ wenigstens einen Faktor 5 übersteigen, um eine gute Reversibilität des Elements zu gewährleisten. Eine übertriebene Steigerung der Dotierung des Bereichs Ig, die eine solche des Bereichs I1 nach sich zieht, würde zu Elementen führen, die beim Auslesen unstabil sind.An increase in the ion dosage of the area I 1 leads to a decrease in the voltage which is required to obtain a positive charge on the floating electrode. An increase in the ion dose in the area I 2 leads to a decrease in the voltage that is required to obtain a negative charge on the floating electrode. In all cases, the lateral surface doping of the channel formed by the area I 1 must exceed that in the area I 2 1 ^ at least a factor of 5 in order to ensure good reversibility of the element. An exaggerated increase in the doping of the region Ig, which entails that of the region I 1 , would lead to elements which are unstable during readout.
Fig. 5b zeigt die Diffusion dieser P+-Bereiche im Inneren des Substrats nach Oxidation der Feldbereiche 43 und 44. Die Oberflächenzone zwischen den Bereichen 43 und 44 hat weder Oxidation noch Diffusion erfahren, weil die Nitridschicht 42 während dieser Vorgänge als Maske bzw. Abdeckung gedient hat. In diesen durch das Nitrid geschützten mittleren Bereich ist das Bor*aus der Implantationszone I2 weiter vorgedrungen.5b shows the diffusion of these P + regions in the interior of the substrate after oxidation of the field regions 43 and 44. The surface zone between the regions 43 and 44 has undergone neither oxidation nor diffusion because the nitride layer 42 acts as a mask or cover during these processes served. The boron * has penetrated further from the implantation zone I 2 into this central area, which is protected by the nitride.
Fig. 5c zeigt die Struktur nach Gravierung und N+-Dotierung durch Implantation des ersten Siliziumgateniveaus, das aus der Dampfphase abgelagert wird. Dieser Arbeitsschritt kann durch Phosphorieplantation erfolgen, wobei eine Dosierung von 1OiZf A/cm2 mit 80 keV durch die 8 χ 10~2 u (800 2) dicke Schicht 45 aus SiO2 der Elektrode bzw. des Gates zweckmäßig ist, denn sie ermöglicht es, den Übergang 46 in den Bereich zu bringen, der durch den Bereich I2 überdotiert ist, und ermöglicht ferner die Vermeidung des Durchbruchseffekts, der durch die seitliche störende NPN-Struktur verursacht wird. Die Elektrode 47, die die Länge des Kanals festlegt, hat eine Breite von 6 u.5c shows the structure after engraving and N + doping by implantation of the first silicon gate level, which is deposited from the vapor phase. This step can be accomplished by Phosphorieplantation, with a dosage of 1O izf A / cm 2 at 80 keV through the 8 χ 10 ~ 2 u (800 2) thick layer 45 of SiO 2 of the electrode or of the gate is advantageous because it enables makes it possible to bring the junction 46 into the region which is overdoped by the region I 2 , and also makes it possible to avoid the breakdown effect which is caused by the laterally disturbing NPN structure. The electrode 47, which defines the length of the channel, has a width of 6 u.
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In Fig. 5d ist schematisch die Struktur nach Ablagerung, Gravierung und Dotierung des zweiten Gateniveaas 48 gezeigt, das unsymmetrisch in bezug auf die schwimmende Elektrode ist. Die Schicht 49 zur Isolierung der beiden Elektroden kann entweder durch thermische Oxidation des ersten Niveaus oder durch Ablagerung von Siliziumoxid erfolgen, das durch Zersetzung aus Dampfphase gewonnen wird. Die zweite Diffusion wird durch das zweite Gateniveau auf der Seite der Sourceelektrode 46 und durch das erste Niveau auf der Seite der Drainelektrode 50 abgedeckt. Diese Diffusion ist stärker dotiert und tiefer als die erste nach Fig. 5b. Auf diese Weise ist die Spannungshaltung der Drainelektrode größer als diejenige der Sourceelektrode, weil der Übergang gekrümmt ist. Dadurch wird die Unsymmetrie verstärkt und die Injektion von Löchern auf der Sourceseite bzw. von Elektronen auf der Drainseite gefördert. Diese Diffusion, die tiefer ist als im Uberdotierten Bereich I2, ermöglicht eine Verkleinerung der parasitären Kapazität der Drain- und Source-Übergänge in diesem Teil, der für die Kontaktierung des Trransistors reserviert ist.In Fig. 5d the structure after deposition, engraving and doping of the second gate level 48 is shown schematically, which is asymmetrical with respect to the floating electrode. The layer 49 for isolating the two electrodes can be made either by thermal oxidation of the first level or by the deposition of silicon oxide, which is obtained by decomposition from the vapor phase. The second diffusion is covered by the second gate level on the source electrode 46 side and by the first level on the drain electrode 50 side. This diffusion is more heavily doped and deeper than the first according to FIG. 5b. In this way, the voltage retention of the drain electrode is greater than that of the source electrode, because the junction is curved. This increases the asymmetry and promotes the injection of holes on the source side and electrons on the drain side. This diffusion, which is deeper than in the overdoped area I 2 , enables the parasitic capacitance of the drain and source junctions to be reduced in this part which is reserved for contacting the transistors.
Dies ist natürlich nur möglich, wenn die Kanalbreite, die durch die Breite der schwimmenden Elektrode bestimmt wird und durch das seitliche Eindringen der ersten Diffusion auf der Sourceseite und der zweiten Diffusion auf der Drainseite reduziert wird, ausreichend groß ist, um einen Durchbruch des Transistors zu verhindern. Eine Tiefe von 0,5 Mikron für die erste Diffusion und 1,5 Mikron für die zweite Diffusion ergibt eine Anordnung mit ausgezeichneter Funktion.Of course, this is only possible if the channel width is determined by the width of the floating electrode and by the lateral penetration of the first diffusion on the source side and the second diffusion on the Drain side is reduced, is sufficiently large to prevent breakdown of the transistor. A depth of 0.5 microns for the first diffusion and 1.5 microns for the second diffusion gives an arrangement with excellent Function.
Die Steuerelektrode 48 muß eine ausreichende Breite aufweisen, damit sie rittlings über dem Rand der schwimmenden Elektrode 47 auf der Sourceseite angeordnet werden kann. Eine Breite von 8 Mikron ermöglicht ein leichtes EinhaltenThe control electrode 48 must be of sufficient width so that it straddles the edge of the floating Electrode 47 can be arranged on the source side. A width of 8 microns allows easy adherence
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der Toleranzen bei diesem Arbeitsgang. Die Kontaktöffnungen in der Schnittebene sind ebenfalls dargestellt.the tolerances in this operation. The contact openings in the cutting plane are also shown.
Aus Fig. 5e ist zu ersehen, daß anschließend eine Schicht 51 aus mit Phosphor dotiertem Siliziumoxid auf der gesamten Oberfläche der Anordnung abgelagert und dann einem Fließ-Vorgang unterzogen wird.From Fig. 5e it can be seen that then a layer 51 of phosphorus-doped silicon oxide on the entire Surface of the assembly is deposited and then subjected to a flow process.
Die zuvor während der in Fig. 5 <ä dargestellten Arbeitsschritte ausgebildete Kontaktöffnung wird nach dem Fließvorgang der Isolierschicht vervollständigt. Dadurch kann eine übernäßige Verbreiterung der Kontakte verhindert werden, welche durch unterschiedliche Zusammensetzung der beiden Oxidschichten verursacht wird.The contact opening previously formed during the work steps shown in FIG. 5 becomes after the flow process the insulating layer completed. This can prevent excessive widening of the contacts, which is caused by the different composition of the two oxide layers.
Durch eine Metallisierung unter Vakuum und anschließende Gravierung wird die Herstellung des Speicherzellentransistors abgeschlossen, und dadurch werden elektrische Kontaktstellen für Metallstreifen 52 an der Sourceelektrode bzw. 53 an der Drainelektrode und 54 an der Steuerelektrode gebildet. The production of the memory cell transistor is achieved by metallization under vacuum and subsequent engraving completed, and thereby electrical contact points for metal strips 52 on the source electrode or 53 on the drain electrode and 54 on the control electrode.
Fig. 5f zeigt eine Schnittansicht dieses fertiggestellten Transistors längs einer zur Achse des Kanals senkrechten Ebene. Zu erkennen ist dort die Metallisierung 54 der Steuerelektrode 48, während die schwimmende Elektrode 49, wie ihr Name besagt, mit keinem Anschluß verbunden und auf keinerlei festes Potential gelegt ist.Fig. 5f shows a sectional view of this completed transistor along one perpendicular to the axis of the channel Level. The metallization 54 of the control electrode can be seen there 48, while the floating electrode 49, as its name suggests, is not connected to any terminal and has no connection whatsoever fixed potential is set.
Der erfindungsgemäße Speicherzellentransistor und sein Herstellungsverfahren weisen die Vorzüge auf, die den Anordnungen mit schwimmender Elektrode zu eigen sind: - ein hohes Rückhaltevermögen, das durch die Oxidschichten in der Größenordnung von 0,1 u (1000 R) zwischen dem Substrat und der schwimmenden Elektrode gewährleistet ist;The memory cell transistor according to the invention and its manufacturing method have the advantages inherent in floating electrode arrangements: - a high retention capacity due to the oxide layers on the order of 0.1 µ (1000 R) between the substrate and the floating electrode is guaranteed;
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- Löschverfahren unter Anwendung von "heißen" Ladungsträgern in analoger Weise wie beim Einschreiben, wobei die Beibehaltung von ebenfalls groß ausgelegten Oxidschichten zwischen der schwimmenden Elektrode und der Steuerelektrode ermöglicht wird;- Extinguishing process using "hot" load carriers in a manner analogous to that for registered writing, with the retention of also large-scale oxide layers between the floating electrode and the control electrode is enabled;
- punktförmige Lokalisierung des die Löcher beim Löschen erzeugenden Plasmas und Verbesserung der Injektionswirksamkeit bei Verminderung der "Ermüdung", die durch Einfangvorgänge in dem Siliziumoxid verursacht wird;- punctiform localization of the plasma generating the holes during erasure and improvement of the injection efficiency in reducing "fatigue" caused by traps in the silica;
- Struktur mit zwei überlagerten Elektrodenniveaus; die erste Elektrode, nämlich die schwimmende Elektrode, wird zur Speicherung der Ladungen verwendet, und die zweite Elektrode, welche die schwimmende Elektrode unsymmetrisch überdeckt, wird zur Steuerung der Anordnung in den drei Funktionen Auslesen, Einschreiben und Löschung verwendet;- Structure with two superimposed electrode levels; the first electrode, namely the floating electrode, becomes used to store the charges, and the second electrode, which is the floating electrode unbalanced covered, is used to control the arrangement in the three functions of reading, writing and deleting;
- Herstellungsverfahren mit selbsttätiger Ausrichtung, wodurch unabhängig von der Positionierung die wesentlichen technologischen Eigenschaften der Speicherzelle erreicht werden;- Manufacturing process with automatic alignment, whereby the essentials regardless of the positioning technological properties of the memory cell can be achieved;
- ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit geringen Abmessungen, also von nicht-flüchtigen Speichern mit hohem Fassungsvermögen.- A method for the production of components with small dimensions, so of non-volatile memories with high Capacity.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |