DE19533709C2 - Nicht-flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung mit einem Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau und Herstellungsverfahren derselben - Google Patents
Nicht-flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung mit einem Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau und Herstellungsverfahren derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nicht-
flüchtige Halbleiter-Speichervorrichtung mit einem
Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau zum elektrischen Ein
schreiben und Löschen von Informationen, und ein
Verfahren zur Herstellung der Speichervorrichtung.
Als ein Beispiel für nicht-flüchtige Halbleiter-
Speichervorrichtungen zum elektrischen Beschreiben und
Löschen von Informationen ist ein EEPROM (Elektrisch
löschbarer und beschreibbarer Nur-Lese-Speicher) be
kannt.
Fig. 19 ist eine Ausschnittsansicht eines bekannten
EEPROM. Dabei kennzeichnet in Fig. 19 das Bezugszei
chen 100 ein EEPROM und 1 ein Silizium-Substrat. Weiter
kennzeichnet das Bezugszeichen 10 eine Drain-
Störstellendiffusionsschicht, die aus einer Verunreini
gung (Dotierung) mit dem zu dem Silizium-Substrat 1
umgekehrten Leitfähigkeitstyp hergestellt ist, 11 eine
Source-Störstellendiffusionsschicht, die aus einer
Verunreinigung (Dotierung) mit dem zu dem Silizium-
Substrat 1 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp herge
stellt ist, und 12 eine Kontaktabschnitt-
Störstellendiffusionsschicht, die unterhalb eines
(nachstehend beschriebenen) Kontaktlochs 33 ausgebildet
ist.
Ferner gekennzeichnet ist mit 20 ein Gate-Elektroden
abschnitt, der aus Teilen 21 bis 24 gebildet ist, 21
ein erster Gate-Oxidfilm, der auf dem Silizium-Substrat
ausgebildet ist, 22 eine Elektrode für ein "schweben
des" Gate bzw. Gate mit nicht festgelegtem Potential,
nachstehend auch kurz (floating gate) FG-Elektrode ge
nannt, die auf dem ersten Gate-Oxidfilm 21 ausgebildet
ist, 23 ein zweiter Gate-Isolationsfilm, der auf der
FG-Elektrode 22 ausgebildet ist, und 24 eine Steuer-
Gate-Elektrode, die auf dem zweiten Gate-Isolationsfilm
23 ausgebildet ist.
Weiter ist mit 31 gekennzeichnet ein Zwischenschicht-
Unterlags-Oxidfilm, der auf beiden, dem Silizium-
Substrat 1 und dem Gate-Elektrodenabschnitt 20, ausge
bildet ist, mit 32 ein Zwischenschicht-Isolationsfilm,
der auf dem Zwischenschicht-Unterlags-Oxidfilm 31 aus
gebildet ist, und mit 33 ein Kontaktloch, das durch
Bohrabschnitte des Zwischenschicht-Isolationsfilms 33
und des Zwischenschicht-Unterlags-Oxidfilms 31 gebildet
ist.
Des weiteren ist 40 eine Aluminiumverdrahtung, die mit
der Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 über das Kon
taktloch 33 und die Kontaktabschnitt-Störstellendiffu
sionsschicht 12 verbunden ist, und 50 ist ein Passivie
rungsfilm, der vollständig über eine einen Bereich auf
dem Silizium-Substrat 1 definierende Einrichtung ausge
bildet ist.
Das EEPROM 100 ist so aufgebaut, daß zwei Speichertran
sistoren sich paarweise einen Source-Elektrodenabschnitt
(Source-Störstellendiffusionsschicht 11) teilen
und sich ebenfalls entsprechende Drain-Elektrodenab
schnitte (Drain-Störstellendiffusionsschichten 10) mit
einem weiteren Paar von angrenzenden Speichertransisto
ren teilen.
Die Arbeitsweise des EEPROM 100 wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die Fig. 19 beschrieben. Das EEPROM
arbeitet in einer Schreib/Lösch-Betriebsart zum elekt
rischen Schreiben oder Löschen von Informationen und
einer Lese-Betriebsart zum Lesen von Informationen. Die
Schreib/Lösch-Betriebsart umfaßt eine Schreib-Betriebs
art zum elektrischen Schreiben von Informationen und
eine Lösch-Betriebsart zum elektrischen Löschen von
Informationen.
Ln der Lösch-Betriebsart wird der Drain-Elektrodenab
schnitt, der aus der Drain-Störstellendiffusionsschicht
10 gebildet ist, in einen Leerlaufzustand gebracht und
die Steuer-Gate-Elektrode 24 wird in einen geerdeten
Zustand überführt. Dann wird eine hohe Spannung von
beispielsweise ca. 12 Volt an den Source-Elektrodenab
schnitt angelegt, der aus der Source-Störstellendiffu
sionsschicht 11 gebildet ist. Dieses ermöglicht einem
Fowler-Nordheim-Tunnelstrom (nachstehend als FN-Tunnel
strom bezeichnet) von der Source-Störstellendiffusions
schicht 11 zu der FG-Elektrode 22 über einen Abschnitt
an der Source-Seite des ersten Gate-Oxidfilms 21 zu
fließen, der unterhalb eines Endes der FG-Elektrode 22
nahe der Source-Störstellendiffusionsschicht 11 ange
ordnet ist. Elektronen in der FG-Elektrode 22 werden
mit dem FN-Tunnelstrom abgezogen und dadurch wird die
Information gelöscht.
Dann wird in der Schreib-Betriebsart der Source-Elek
trodenabschnitt, der aus der Source-Störstellendiffu
sionsschicht 11 gebildet ist, in einen geerdeten Zu
stand überführt, eine Spannung von beispielsweise ca. 7 Volt
wird an den Drain-Elektrodenabschnitt, der aus der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 gebildet ist, und
eine Spannung von beispielsweise ca. 12 Volt wird an
die Steuer-Gate-Elektrode 24 angelegt. Unter dieser
Bedingung tritt ein Avalanche-Phänomen in der Nähe der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 unterhalb eines
gegenüberliegenden Endes der FG-Elektrode 22 auf.
Spannungsführende Elektronen ("hot electrons"), die
durch das Avalanche-Phänomen erzeugt werden, werden von
dem Silizium-Substrat 1 in die FG-Elektrode 22 über
einen Abschnitt auf der Drain-Bindestrichseite des
ersten Gate-Oxidfilms 21 injiziert, wodurch die Infor
mation geschrieben wird.
In der Lese-Betriebsart wird der Source-Elektrodenab
schnitt, der aus der Source-Störstellendiffusions
schicht 11 gebildet ist, in einen geerdeten Zustand
überführt, eine Spannung von beispielsweise ca. 1 Volt
an den Drain-Elektrodenabschnitt angelegt, der aus der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 gebildet ist, und
eine Spannung von beispielsweise ca. 3 Volt wird an die
Steuer-Gate-Elektrode 24 angelegt. Unter dieser Bedin
gung wird zum Auslesen von Information ein Zustand von
entweder "1" oder "0" in Abhängigkeit davon ermittelt,
ob ein Strom, der nicht kleiner als ein vorbestimmter
Wert Ids ist, von der Drain-Störstellendiffusions
schicht 10 zu der Source-Störstellendiffusionsschicht
11 fließt oder nicht.
Fig. 20 ist eine Kurvendarstellung, die das Verhältnis
zwischen einer Gate-Spannung und einem Drain-Strom
darstellt. Wenn Elektronen in der FG-Elektrode 22 vor
handen sind, fließt kein Strom von der Drain-Stör
stellendiffusionsschicht 10 zu der Source-Störstellen
diffusionsschicht 11. Als Ergebnis wird der einge
schriebene Zustand beispielsweise als Zustand "0"
gelesen. Andererseits fließt, wenn Elektronen von der
FG-Elektrode 22 abgezogen werden, ein Strom, der nicht
kleiner als der vorbestimmte Wert Ids ist, von der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 zu der Source-
Störstellendiffusionsschicht 11. Als Ergebnis wird der
gelöschte Zustand beispielsweise als Zustand "1" gele
sen.
Ein Herstellungsverfahren der bekannten nichtflüch
tigen Halbleiter-Speichervorrichtung wird nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 21 bis 28 beschrieben.
Zunächst wird wie in Fig. 21 gezeigt der erste Gate-
Oxidfilm 21, der ca. 10 nm dick ist, auf das Silizium-
Substrat 1 unter Verwendung der thermischen Oxidations
technik ausgebildet. Dann werden wie in Fig. 22 ge
zeigt eine polykristalline Siliziumschicht, die ca. 200 nm
dick ist und die FG-Elektrode 22 werden wird, der
zweite Gate-Isolationsfilm 23, der ca. 30 nm dick ist,
und eine polykristalline Siliziumschicht, die ca. 300 nm
dick ist und die Steuer-Gate-Elektrode 24 werden
wird, nacheinander in dieser Reihenfolge auf dem ersten
Gate-Oxidfilm 21 ausgebildet. Dann werden wie in Fig.
23 gezeigt die laminierten Schichten unter Verwendung
der bekannten Photolitographie- und Ätztechniken zu
einem gewünschten Muster maskiert, um so die Gate-
Elektrodenabschnitte 20 von Speichertransistoren auszu
bilden, von denen jeder den ersten Gate-Oxidfilm 21,
die FG-Elektrode 22, den zweiten Gate-Isolationsfilm 23
und die Steuer-Gate-Elektrode 24 umfaßt.
Nachfolgend werden wie in Fig. 24 gezeigt As (Arsen)
Ionen in das Silizium-Substrat 1 mit einer Konzentrati
on von ca. 3 × 1015/cm2 injiziert, wobei die Gate-
Elektrodenabschnitte 20 als Masken verwendet werden.
Danach werden Verunreinigungen bzw. Störstellen in Form
von Ionen unter Verwendung der thermischen Diffusions
technik eindiffundiert, um die Source-
Störstellendiffusionsschicht 11 und die Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 auszubilden.
Dann wird wie in Fig. 25 gezeigt der Zwischenschicht-
Unterlags-Oxidfilm 31 auf den Gate-
Elektrodenabschnitten 20 und auf dem Silizium-Substrat
1 in den Bereichen ausgebildet, an denen die Gate-
Elektrodenabschnitte 20 nicht vorhanden sind. Danach
wird wie in Fig. 26 gezeigt der Zwischenschicht-
Isolationsfilm 32 vollständig über einem Vorrichtungs
bereich ausgebildet. Dann werden wie in Fig. 27 ge
zeigt Teile des Zwischenschicht-Isolationsfilms 32 und
des Zwischenschicht-Unterlags-Oxidfilms 31 in einer
Position oberhalb der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 durchbohrt, um das
Kontaktloch 33 auszubilden.
Dann wird wie in Fig. 28 gezeigt eine Verunreinigung
(Dotierung) mit dem zu dem Silizium-Substrat 1 gegen
sätzlichen Leitfähigkeitstyp über jedes Kontaktloch 33
unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik injizi
iert, um die Kontaktabschnitt-
Störstellendiffusionschicht 12 auszubilden. Diese dient
dazu, um Aluminium vom Diffundieren bzw. Eindringen
über das Silizium-Substrat 1 abzuhalten. Dann wird die
Aluminiumverdrahtung 40, die ca. 1 µm dick ist und eine
Bit-Leitung werden wird, ausgebildet, um die Verbindung
zu der Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 aufrecht
zu erhalten. Danach wird wie in Fig. 19 gezeigt der
Passivierungsfilm 50, der ca. 1 µm dick ist, zum Vor
richtungsschutz ausgebildet, wodurch die Herstellung
eines Speicher-Chips abgeschlossen ist.
Da die bekannte nicht-flüchtige Halbleiter-
Speichervorrichtung einen solchen vorstehend beschrie
benen Aufbau aufweist, besteht die durch einen Spei
chertransistor speicherbare Information lediglich aus
zwei Arten: Beispielsweise dem Schreibzustand "0", in
dem Elektronen in der FG-Elektrode vorhanden sind, und
dem Löschzustand "1", in dem Elektronen nicht in der
FG-Elektrode vorhanden sind. Dieses ergibt ein Problem
dahingehend, daß das Ausmaß der speicherbaren Informa
tion lediglich durch Erhöhen der Anzahl der Speicher
transistoren erhöht werden kann, und daß demzufolge
eine Erhöhung im Ausmaß der speicherbaren Information
zu einer größeren Speichervorrichtungsgröße und insbe
sondere zu einem größeren Bereich führt, der durch die
Speichervorrichtung belegt ist.
Demgegenüber sind der WO 93/04506 ohne nähere Hiweise
in Richtung des konkreten Aufbaus einer nicht-
flüchtigen Speichervorrichtung schon grundsätzliche
Anregungen in Richtung einer Multiwertspeicherung zu
entnehmen. Ein Beispiel für einen Aufbau einer nicht-
flüchtigen Speichervorrichtung ist in der EP-A-0 557 581
gezeigt. So kann der EP-A-0 557 581 ein Schwebe-
Gate-Aufbau mit zwei Schwebe-Gates entnommen werden.
Dabei arbeiten die zwei Schichten bei der EP-A-0 557 581
im wesentlichen wie ein einzelnes Schwebe-Gate, da
sie nicht voneinander isoliert sind.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Problematik ist
es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine nicht-
flüchtige Halbleiter-Speichervorrichtung und ein ent
sprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen,
womit das Ausmaß an speicherbarer Information ohne eine
Erhöhung der Anzahl an Speichertransistoren und des
dadurch belegten Bereichs erhöht werden kann.
Dazu ist bei der vorliegenden Anmeldung im wesentlichen
ein Gate-Oxidfilm als Isolationsschicht vorgesehen, der
je nach seinem Ausmaß an Isolation einen unterschiedli
chen Elektronenfluß zwischen den beiden Schwebe-Gates
respektive deren Umgebungsaufbau bewirkt.
Dadurch ist es im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß
der EP-A-0 557 581 möglich, die beiden Schwebe-Gates
unabhängig voneinander zu betreiben. Genau damit wird
aber das angestrebte Ziel einer Speicherung nicht nur
eines Binärwertes ("0" oder "1") sondern eines Mul
tiwerts (z. B. "0", "1" und "2") erreicht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Aus
führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben.
Fig. 1 ist eine Teilansicht eines EEPROM gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines ersten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines zweiten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines dritten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 5 ist eine Teilansicht, die eine Modifikation verdeut
licht, bei der Seitenwände für eine Gate-Steuerelektrode des
EEPROM gemäß Fig. 1 ausgebildet sind.
Fig. 6 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines vierten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 7 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines fünften
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 8 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines sechsten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 9 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines siebten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 10 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines achten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 11 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines neunten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 12 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines zehnten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 1.
Fig. 13 ist eine Teilansicht eines EEPROM gemäß einem ande
ren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines ersten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 13.
Fig. 15 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines zweiten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 13.
Fig. 16 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines dritten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 13.
Fig. 17 ist eine Teilansicht, die eine Modifikation zeigt,
bei der Seitenwände für eine Gate-Steuerelektrode des EEPROM
gemäß Fig. 13 ausgebildet sind.
Fig. 18 ist eine Kurvendarstellung zum Erläutern einer Art
des Lesens von Information in dem EEPROM gemäß der vorliegen
den Erfindung.
Fig. 19 ist eine Teilansicht eines bekannten EEPROM.
Fig. 20 ist eine Kurvendarstellung zum Erläutern einer Art
des Lesens von Information bei dem bekannten EEPROM.
Fig. 21 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines ersten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das bekannte EEPROM
gemäß Fig. 19.
Fig. 22 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines zweiten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 23 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines dritten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 24 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines vierten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 25 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines fünften
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 26 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines sechsten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 27 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines siebten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Fig. 28 ist eine Teilansicht zum Erläutern eines achten
Schrittes des Herstellungsprozesses für das EEPROM gemäß
Fig. 19.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung be
schrieben.
Fig. 1 ist eine Teilansicht eines EEPROM als einer nicht-
flüchtigen Halbleiterspeichervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1
kennzeichnet ein Bezugszeichen 110 ein EEPROM, 1 ein Sili
zium-Substrat als ein Halbleiter-Substrat, 10 eine Drain-
Störstellendiffusionsschicht aus einer Verunreinigung
(Störstellen) mit dem zu dem Silizium-Substrat 1 entgegenge
setzten Leitfähigkeitstyp, 11 eine Source-Störstellen
diffusionsschicht aus einer Verunreinigung (Störstellen) mit
dem zu dem Silizium-Substrat 1 entgegengesetzten Leitfähig
keitstyp, und 12 eine Kontaktabschnitt-Störstellendiffusions
schicht, die unterhalb eines Kontaktlochs 33 (das nachstehend
beschrieben wird) ausgebildet ist.
Gekennzeichnet mit 20a ist ein Gate-Elektrodenabschnitt, der
einen Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau aufweist und aus Teilen
gebildet ist, die mit 21, 22a, 22b, 24, 25, 26, 27 und 28 ge
kennzeichnet sind. 21 ist ein erster Gate-Oxidfilm, der auf
dem Silizium-Substrat 1 ausgebildet ist. Auf dem ersten Gate-
Oxidfilm 21 sind eine erste Elektrode 22a für ein schwebendes
Gate (nachstehend kurz fg-Elektrode genannt), ein zweiter
Gate-Isolationsfilm 25, eine zweite fg-Elektrode 22b, ein
dritter Gate-Oxidfilm 26 und eine Gate-Steuerelektrode 24
nacheinander in dieser Reihenfolge laminiert. 27 ist ein
vierter Gate-Oxidfilm, der auf beiden, dem Silizium-Substrat
1 und dem Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau, ausgebildet ist,
und 28 ist eine Lösch-Gate-Elektrode, die auf dem vierten
Gate-Oxidfilm 27 zwischen den beiden Zweischicht-Schwebe-
Gate-Aufbauten ausgebildet ist.
Gekennzeichnet mit 32 ist ein Zwischenschichtisolationsfilm,
der auf beiden, dem vierten Gate-Oxidfilm 27 und der Lösch-
Gate-Elektrode 28, ausgebildet ist, und 33 ist ein Kontakt
loch, das durch Bohren von Teilen des Zwischenschichtisolati
onsfilms 32 und des vierten Gate-Oxidfilms 27 gebildet ist.
Des weiteren ist 40 eine Aluminiumverdrahtung, die mit der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 über das Kontaktloch 33
und die Kontaktabschnitt-Störstellendiffusionsschicht 12 ver
bunden ist, und 50 ist ein Passivierungsfilm, der vollständig
über eine Vorrichtung ausgebildet ist, die einen Bereich auf
dem Silizium-Substrat 1 definiert.
Das EEPROM 110 ist so aufgebaut, daß zwei Speichertransisto
ren sich paarweise einen Source-Elektrodenabschnitt (Source-
Störstellendiffusionsschicht 11) und einen Lösch-Gate-
Elektrodenabschnitt (Lösch-Gate-Elektrode 28) teilen und sich
ebenfalls entsprechende Drain-Elektrodenabschnitte (Drain-
Störstellendiffusionschichten 10) mit einem anderen angren
zenden Paar von Speichertransistoren teilen.
Jeder der Speichertransistoren umfaßt den Gate-Elektrodenab
schnitt 20a, den Source-Elektrodenabschnitt (Source-
Störstellendiffusionsschicht 11), den Drain-Elektrodenab
schnitt (Drain-Störstellendiffusionsschicht 10) und den
Lösch-Elektrodenabschnitt (Lösch-Gate-Elektrode 28).
Die Arbeitsweise des EEPROM 110 dieses Ausführungsbeispiels
in Schreib-/Löschbetriebsarten wird nachstehend unter Bezug
nahme auf die Fig. 1 beschrieben.
In der Schreibbetriebsart wird der aus der Source-
Störstellendiffusionsschicht 11 gebildete Source-Elektroden
abschnitt in einen geerdeten Zustand gebracht und eine posi
tive Spannung wird an beide, den aus der Drain-Störstellen
diffusionsschicht 10 gebildeten Drain-Elektrodenabschnitt und
die Gate-Steuerelektrode 24, angelegt. Unter dieser Bedingung
tritt ein Avalanche-Phänomen in der Nachbarschaft der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 unterhalb eines Endes der er
sten fg-Elektrode 22a auf. Durch das Avalanche-Phänomen ge
ladene Elektronen werden von dem Silizium-Substrat 1 über
einen Abschnitt an der Drain-Seite des ersten Gate-Oxidfilms
21 in die erste fg-Elektrode 22a injiziert, wodurch Informa
tion geschrieben wird. Dieser Zustand, bei dem Elektronen in
die erste fg-Elektrode 22a injiziert werden, wird als "1" an
genommen.
Dann wird unter der vorstehenden Bedingung der Drain-
Elektrodenabschnitt, der aus der Drain-Störstellendiffusions
schicht 10 gebildet ist, in einen geerdeten Zustand überführt
und eine negative Hochspannung wird an die Gate-
Steuerelektrode 24 angelegt. Dieses ermöglicht einem FN-Tun
nelstrom von der zweiten fg-Elektrode 22b über den dritten
Gate-Oxidfilm 26 zu der Gate-Steuerelektrode 24 zu fließen.
Mit dem FN-Tunnelstrom werden in die zweite fg-Elektrode 22b
ebenfalls Elektronen injiziert. Dieser Zustand, bei dem Elek
tronen in beide, die erste fg-Elektrode 22a und die zweite
fg-Elektrode 22b, injiziert sind, wird als "0" angenommen.
Mithin können in der Schreibbetriebsart zwei Arten von Infor
mationen für jeden Speichertransistor (Speicherzelle) kreiert
werden.
In der Löschbetriebsart wird der aus der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 gebildete Drain-Elektrodenab
schnitt, die Gate-Steuerelektrode 24 und der aus der Source-
Störstellendiffusionsschicht 11 gebildete Source-Elektroden
abschnitt in einen geerdeten Zustand überführt, während eine
positive Hochspannung an die Lösch-Gate-Elektrode 28 angelegt
wird. Dieses ermöglicht einem FN-Tunnelstrom von der Lösch-
Gate-Elektrode 28 zu der ersten fg-Elektrode 22a und der
zweiten fg-Elektrode 22b über den vierten Gate-Oxidfilm 27 zu
fließen. Mit dem FN-Tunnelstrom werden Elektronen in der er
sten und zweiten fg-Elektrode 22a, 22b zurückgezogen, wodurch
Information gelöscht wird. Dieser Zustand wird als "2" ange
nommen.
Wie vorstehend beschrieben stellt die Schreibbetriebsart des
EEPROM gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Zustand "1", bei
dem Elektronen in die erste fg-Elektrode 22a injiziert sind,
und den Zustand "0", bei dem Elektronen in beide, die erste
und zweite fg-Elektrode 22a, 22b injiziert sind, bereit und
die Löschbetriebsart stellt den Zustand "2" bereit, bei dem
Elektronen von beiden, der ersten und zweiten fg-Elektrode
22a, 22b zurückgezogen sind. Daher können drei Arten von In
formation, beispielsweise "0", "1" und "2" in jedem Speicher
transistor (Speicherzelle) gespeichert werden.
Demnach kann, da das EEPROM als ein Vielfachwert-Speicher
ausgebildet ist, das Ausmaß an speicherbarer Information im
Vergleich zum Stand der Technik stark gesteigert werden. Da
des weiteren die zwei fg-Elektroden in vertikaler Richtung
laminiert sind, ist die Anzahl bzw. der Bereich der Speicher
transistoren nicht erhöht und mithin ist die Gesamtgröße des
EEPROM (beispielsweise des dadurch belegten Bereichs) nicht
erhöht.
Fig. 2 bis 12 sind Teilansichten zum Erläutern des
Herstellungsprozesses des EEPROM 110, das in Fig. 1 gezeigt
ist. Ein Herstellungsverfahren des EEPROM 110 wird nachste
hend unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.
Zunächst wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der erste Gate-
Oxidfilm 21, der ungefähr 10 nm dick ist, auf dem Silizium-
Substrat 1 unter Verwendung der Thermal-Oxidationstechnik
ausgebildet. Dann wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, eine po
lykristalline Siliziumschicht, die ungefähr 200 nm dick ist
und die die erste fg-Elektrode 22a werden wird, der zweite
Gate-Isolationsfilm 25, der ca. 30 nm dick ist, eine polykri
stalline Siliziumschicht, die ungefähr 200 nm dick ist und
die die zweite fg-Elektrode 22b werden wird, der dritte Gate-
Oxidfilm 26, der ca. 10 nm dick ist, und eine polykristalline
Siliziumschicht, die ca. 300 nm dick ist und die die Gate-
Steuerelektrode 24 werden wird, nacheinander in dieser Rei
henfolge auf dem ersten Gate-Oxidfilm 21 ausgebildet.
Dann werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die laminierten
Schichten unter Verwendung der bekannten Photolitographie und
Ätztechniken in ein gewünschtes Muster maskiert, um so die
Gate-Elektrodenabschnitte 20a, die jeweils den Zweischicht-
Schwebe-Gate-Aufbau aufweisen, der den ersten Gate-Oxidfilm
21 aufweist, die erste fg-Elektrode 22a, den zweiten Gate-
Isolationsfilm 25, die zweite fg-Elektrode 22b, den dritten
Gate-Oxidfilm 26 und die Gate-Steuerelektrode 24 auszubilden.
Wenn die Durchschlagsspannung zwischen der Lösch-Gate-Elek
trode 28 und der Gate-Steuerelektrode 24 niedrig ist, sind
auf beiden Seiten der Gate-Steuerelektrode 24, wie in Fig. 5
gezeigt ist, Seitenwände 24a vorgesehen, die aus Silizium-
Oxidfilmen gebildet sind, nachdem die Gate-Steuerelektrode 24
ausmaskiert wurde.
Darauffolgend werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist, Arsenionen
in das Silizium-Substrat 1 mit einer Konzentration von ca. 3
× 1015/cm2 unter Verwendung der Gate-Elektrodenabschnitte 20a
als Masken injiziert. Danach werden Verunreinigungen
(Störstellen) in Ionenform unter Verwendung der thermischen
Diffusionstechnik injiziert, um die Source-Störstellendiffu
sionsschicht 11 und die Drain-Störstellendiffusionsschicht 10
auszubilden.
Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der vierte Gate-Oxid
film, der ca. 10 nm dick ist, auf den Gate-Elektrodenab
schnitten 20a und da, wo die Gate-Elektrodenabschnitte nicht
existieren, auf dem Silizium-Substrat 1 ausgebildet. Auf dem
vierten Gate-Oxidfilm 27 wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist,
eine polykristalline Siliziumschicht ausgebildet, die ca. 200 nm
dick ist und die Lösch-Gate-Elektrode 28 werden wird. Da
nach wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die polykristalline
Siliziumschicht unter Verwendung der Photolitographie und
Ätztechniken gemustert bzw. maskiert, um die Lösch-Gate-Elek
trode 28 auszubilden.
Dann wird, wie in Fig. 10 gezeigt ist, der
Zwischenschichtisolationsfilm 32 vollständig über einen Vor
richtungsbereich gezogen. Dann werden, wie in Fig. 11 ge
zeigt ist, Teile des Zwischenschichtisolationsfilms 32 und
des vierten Gate-Oxidfilms 27 zum Ausbilden des Kontaktlochs
33 in einer Position oberhalb der Drain-Störstellendiffusi
onsschicht 10 gebohrt.
Dann wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, eine Verunreinigung
(Störstelle) mit einem gegenüber dem Silizium-Substrat 1
entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp über jedes Kontaktloch 33
unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik injiziert, um
die Kontaktabschnitt-Störstellendiffusionsschicht 12 auszu
bilden, die dazu dient, Aluminium der nachstehend beschriebe
nen Aluminiumverdrahtung 40 davon abzuhalten, über das
Silizium-Substrat 1 einzudringen. Dann wird die Aluminiumver
drahtung 40, die ca. 1 µm dick ist und die eine Bit-Leitung
werden wird, ausgebildet, um in Verbindung mit der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 zu bleiben. Danach wird, wie
in Fig. 1 gezeigt ist, der Passivierungsfilm 50, der ca. 1 µm
dick ist, zum Vorrichtungsschutz ausgebildet, wodurch ein
Speicher-Chip vervollständigt ist.
Dabei entsprechen die Fig. 2 bis 5 einem Schritt zum Aus
bilden eines Gate-Elektrodenabschnittes, Fig. 6 einem
Schritt zum Ausbilden eines Source/Drain-Elektrodenabschnit
tes, Fig. 7 bis 9 einem Schritt zum Ausbilden eines
Lösch-Gate-Elektrodenabschnittes und Fig. 10 bis 12 einem
Schritt zum Ausbilden einer Verdrahtung.
Mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbei
spiel können, wie vorstehend beschrieben ist, Speichertransi
storen, die jeweils den Zweischicht-Schwebe-Gate Aufbau auf
weisen, einfach durch teilweises Modifizieren des bekannten
Herstellungsprozesses gebildet werden. Als ein Ergebnis kann
das existierende Herstellungsequipment verwendet werden und
damit die Produktionskosten niedrig gehalten werden.
Fig. 13 ist eine Teilansicht eines EEPROM als eine nicht-
flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein EEPROM
120 der Fig. 13 unterscheidet sich in großen Teilen von dem
EEPROM 110 des Ausführungsbeispiels 1 hinsichtlich des Teils
des Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbaus eines Gate-Elektrodenab
schnitts 20b.
Bei dem Gate-Elektrodenabschnitt 20a des Ausführungsbeispiels
1 ist der dicke zweite Gate-Isolationsfilm 25, der ein hohes
Ausmaß an Isolation hat, zwischen der ersten fg-Elektrode 22a
und der zweiten fg-Elektrode 22b vorgesehen, und der dünne
dritte Gate-Oxidfilm 26, der ein niedriges Ausmaß an
Isolation aufweist, ist zwischen der zweiten fg-Elektrode 22b
und der Gate-Steuerelektrode 24 vorgesehen. Im Gegensatz dazu
ist in dem Gate-Elektrodenabschnitt 20b des Ausführungsbeil
spiels ein dünner zweiter Gate-Oxidfilm 25a, der ein niedri
ges Ausmaß an Isolation aufweist, zwischen der ersten und
zweiten fg-Elektrode 22a, 22b vorgesehen, und ein dicker,
dritter Gate-Isolationsfilm 26a, der ein hohes Ausmaß an Iso
lation aufweist, ist zwischen der zweiten fg-Elektrode 22b
und der Gate-Steuerelektrode 24 vorgesehen. Dieses hat seinen
Grund darin, daß in den Schreib/Lösch-Betriebsarten Elektro
nen in die fg-Elektroden 22a, 22b injiziert bzw. aus diesen
zurückgezogen werden, und zwar in Richtungen, die zu denen im
Ausführungsbeispiel 1 unterschiedlich sind. Zudem ist dieses
Ausführungsbeispiel unterschiedlich zu dem Ausführungsbei
spiel 1 hinsichtlich der Dicke der Filme. Entsprechende Ein
zelheiten werden nachstehend beschrieben.
Die Arbeitsweise des EEPROM 120 dieses Ausführungsbeispiels
in Schreib/Lösch-Betriebsarten wird nachstehend unter Bezug
nahme auf die Fig. 13 beschrieben.
Zunächst wird in der Schreib-Betriebsart der aus der Source-
Störstellendiffusionsschicht 11 gebildete Source-Elektroden
abschnitt in einen geerdeten Zustand überführt und eine posi
tive Spannung wird an beide, den aus der Drain-Störstellen
diffusionsschicht 10 gebildeten Drain-Elektrodenabschnitt und
die Gate-Steuerelektrode 24, angelegt. Unter dieser Bedingung
tritt ein Avalanche-Phänomen in der Nachbarschaft der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 unterhalb eines Endes der er
sten fg-Elektrode 22a auf. Geladene Elektroden, die durch
dieses Avalanche-Phänomen erzeugt wurden, werden von dem Si
lizium-Substrat 1 über einen Abschnitt auf der Drain-Seite
des ersten Gate-Oxidfilms 21 in die erste fg-Elektrode 22 in
jiziert, wodurch Information geschrieben wird. Dieser Zu
stand, bei dem Elektronen in die erste fg-Elektrode 22a inji
ziert sind, wird als "1" angenommen.
Dann tritt, bei fortlaufender Beibehaltung der vorstehenden
Spannungsbedingungen, ein FN-Tunnelstrom auf, der von der
zweiten fg-Elektrode 22b über den zweiten Gate-Oxidfilm 25a
in die erste fg-Elektrode 22a fließt. Elektronen werden also
mit dem FN-Tunnelstrom auch in die zweite fg-Elektrode 22b
injiziert. Dieser Zustand, bei dem Elektronen in beide, die
erste fg-Elektrode 22a und die zweite fg-Elektrode 22b, inji
ziert sind, wird als "0" angenommen. Somit können in der
Schreib-Betriebsart zwei Arten von Informationen für jeden
Speichertransistor (Speicherzelle) kreiert werden.
Als nächstes wird in der Lösch-Betriebsart der aus der Drain-
Störstellendiffusionsschicht 10 gebildete Drain-Elektrodenab
schnitt, die Gate-Steuerelektrode 24 und der aus der Source-
Störstellendiffusionsschicht 11 gebildete Source-Elektroden
abschnitt in einen geerdeten Zustand überführt, während eine
positive Hochspannung der Lösch-Gate-Elektrode 28 zugeführt
wird. Dieses ermöglicht einem FN-Tunnelstrom von der Lösch-
Gate-Elektrode 28 über den vierten Gate-Oxidfilm 27 zu der
ersten fg-Elektrode 22a und der zweiten fg-Elektrode 22b zu
fließen. Elektronen in der ersten und zweiten fg-Elektrode
22a, 22b werden mit dem FN-Tunnelstrom zurückgezogen, wodurch
Information gelöscht wird. Dieser Zustand wird als "2" ange
nommen.
Wie vorstehend beschrieben stellt die Schreib-Betriebsart des
EEPROM dieses Ausführungsbeispiels also den Zustand "1", bei
dem Elektronen in eine fg-Elektrode 22a injiziert sind, und
den Zustand "0" bereit, bei dem Elektronen in zwei fg-Elek
troden 22a, 22b injiziert sind, und die Lösch-Betriebsart
stellt den Zustand "2" bereit, bei dem Elektronen von den
zwei fg-Elektroden 22a, 22b zurückgezogen sind. Daher können
drei Arten an Information, beispielsweise "0", "1" und "2",
für jeden Speichertransistor (Speicherzelle) gespeichert wer
den.
Demnach kann, da das EEPROM als ein Multiwertspeicher ausge
bildet ist, das Ausmaß an darin speicherbarer Information im
Vergleich zum Stand der Technik stark erhöht werden. Auch die
Zahl oder der Bereich der Speichertransistoren ist nicht erhöht
und daher ist die Gesamtgröße des EEPROM (beispielsweise
der dadurch belegte Bereich) nicht erhöht.
Des weiteren ist in der Schreib-Betriebsart des EEPROM 110
des Ausführungsbeispiels 1 eine Änderung der Polaritäten der
an die relevante Elektrode und Elektrodenabschnitte, etc.,
angelegten Spannungen zwischen dem Fall des Erzeugens des Zu
stands "1" und dem Fall des Änderns des Zustands von "1" nach
"0" erforderlich. Dem gegenüber kann in der Schreib-Betriebs
art des EEPROM 120 dieses Ausführungsbeispiels, da die rele
vante Elektrode und Elektrodenabschnitte, an die Spannungen
angelegt werden, und die Polaritäten der daran angelegten
Spannungen gleich sind für den Fall des Erzeugens des Zustan
des "1" und des Falls des Erzeugens des Zustandes "0", Infor
mation vereinfacht und beschleunigt geschrieben werden und
die Arbeitsgeschwindigkeit des EEPROM kann erhöht werden.
Fig. 14 bis 16 sind Teilansichten zum Erläutern des
Herstellungsprozesses des EEPROM 120, das in Fig. 13 gezeigt
ist. Ein Herstellungsverfahren des EEPROM 120 wird nachste
hend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Zunächst wird, wie in Fig. 14 gezeigt ist, der erste Gate-
Oxidfilm 211, der ca. 10 nm dick ist, auf dem Silizium-Sub
strat 1 unter Verwendung der thermischen Oxidationstechnik
ausgebildet. Dann werden, wie in Fig. 15 gezeigt ist, eine
polykristalline Siliziumschicht, die ca. 200 nm dick ist und
die die erste fg-Elektrode 22a werden wird, der zweite Gate-
Oxidfilm 25a, der ca. 10 nm dick ist, eine polykristalline
Siliziumschicht, die ca. 200 nm dick ist und die die zweite
fg-Elektrode 22b werden wird, der dritte Gate-Isolationsfilm
26a, der ca. 30 nm dick ist, und eine polykristalline Silizi
umschicht, die ca 300 nm dick ist und die die Gate-Steuer
elektrode 24 werden wird, nacheinander in dieser Reihenfolge
auf dem ersten Gate-Oxidfilm 21 ausgebildet.
Dann werden, wie in Fig. 16 gezeigt ist, die laminierten
Schichten unter Verwendung der Photolitographie- und Ätztech
niken in ein gewünschtes Muster maskiert, wodurch die Gate-
Elektrodenabschnitte 20b, die jeweils den Zweischicht-
Schwebe-Gate-Aufbau aufweisen, der den ersten Gate-Oxidfilm
21 umfaßt, die erste fg-Elektrode 22a, den zweiten Gate-Oxid
film 25a, die zweite fg-Elektrode 22b, den dritten Gate-Iso
lationsfilm 26a und die Gate-Steuerelektrode 24 auszubilden.
Wenn die Durchbruchsspannung zwischen der Lösch-Gate-Elek
trode 28 und der Gate-Steuerelektrode 24 niedrig ist, werden
aus Siliziumoxidfilmen gebildete Seitenwände 24a auf beiden
Seiten der Gate-Steuerelektrode 24 vorgesehen, wie dies in
Fig. 17 gezeigt ist, nachdem die Gate-Steuerelektrode 24
maskiert ist.
Ein nachfolgender Prozess ist der gleiche wie der im
Ausführungsbeispiel 1 unter Bezugnahme auf die der Fig. 6
nachfolgenden Zeichnungen beschriebene. Genauer werden Arsen-
Ionen in das Silizium-Substrat 1 mit einer Konzentration von
ca. 3 × 1015/cm2 unter Verwendung der Gate-Elektrodenab
schnitte 20b als Masken injiziert. Danach werden Verunreini
gungen (Störstellen) die in Form von Ionen injiziert sind,
unter Verwendung der thermischen Diffusionstechnik eindiffun
diert, um die Source-Störstellendiffusionsschicht 11 und die
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 auszubilden. Dann wird
der vierte Gate-Oxidfilm 27, der ca. 10 nm dick ist, auf den
Gate-Elektrodenabschnitten 20b und in den Bereichen auf dem
Silizium-Substrat 1, in denen keine Gate-Elekrodenabschnitte
20b existieren (siehe Fig. 7), ausgebildet. Auf dem vierten
Gate-Oxidfilm 27 wird eine polykristalline Siliziumschicht,
die ca. 200 nm dick ist und die die Lösch-Gate-Elektrode 28
werden wird, ausgebildet (siehe Fig. 8). Danach wird die po
lykristalline Siliziumschicht unter Verwendung der Photolito
graphie- und Ätztechniken ausmaskiert, um die Lösch-Gate-
Elektrode 28 zu bilden (siehe Fig. 9).
Dann wird der Zwischenschichtisolationsfilm 32 vollständig
über einen Vorrichtungsbereich ausgebildet (siehe Fig. 10).
Dann werden Teile des Zwischenschichtisolationsfilms 32 und
des vierten Gate-Oxidfilms 27 in einer Position oberhalb je
der Drain-Störstellendiffusionsschicht 10, um das Kontaktloch
33 zu bilden (siehe Fig. 11). Danach wird eine Verunreini
gung (Störstellen) vom zu dem Silizium-Substrat 1 entgegenge
setzten Leitfähigkeitstyp über jedes Kontaktloch 33 unter
Verwendung der Ionenimplantationstechnik injiziert, um die
Kontaktabschnitt-Störstellendiffusionsschicht 12 zu bilden,
die dazu dient, Aluminium der nachstehend beschriebenen Alu
miniumverdrahtung 40 von einem Eindringen über das Silizium-
Substrat 1 abzuhalten, woraufhin dann die Aluminium
verdrahtung 40, die ca. 1 µm dick ist und die eine Bit-Lei
tung werden wird, ausgebildet wird, um in Verbindung mit der
Drain-Störstellendiffusionsschicht 10 zu stehen (siehe Fig.
12). Danach wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, der Passivie
rungsfilm 50, der ca. 1 µm dick ist, zum Vorrichtungsschutz
ausgebildet, wodurch ein Speicher-Chip vervollständigt wird.
Die Fig. 14 bis 17 entsprechen einem Schritt zum Ausbilden
eines Gate-Elektrodenabschnitts, wobei die restlichen Ver
hältnisse zwischen den Figuren und entsprechenden Schritten
die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel 1 sind.
Mit dem Herstellungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels
können, wie vorstehend beschrieben ist, Speichertransistoren,
die jeweils den Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau aufweisen,
einfach durch teilweises Modifizieren des bekannten Herstel
lungsprozesses ausgebildet werden.
Eine Art zum Lesen von Information bei den EEPROM der
Ausführungsbeispiele 1 und 2 wird nachstehend unter Bezug
nahme auf die Fig. 18 beschrieben. Fig. 18 zeigt das Ver
hältnis zwischen einer Gate-Spannung und einem Drain-Strom
für drei Arten an Informationen "0", "1" und "2", die in dem
Speichertransistor gespeichert sind. Wie sich aus Fig. 18
ersehen läßt, können die drei Arten an Information, die in
dem Speichertransistor gespeichert sind, durch Einstellen ei
nes Bezugs-Drain-Stroms Ids und ebenfalls durch Einstellen
einer hochpegeligen Bezugs-Gate-Spannung VrefL und einer
niedrigpegeligen Bezugs-Gate-Spannung VrefH ausgelesen wer
den, so daß,
- 1. der Drain-Strom größer als der Bezugs-Drain-Strom Ids ist, mit der Gate-Spannung als einer von VrefL und VrefH wenn die in dem Speichertransistor gespeicherte Information "2" ist,
- 2. der Drain-Strom kleiner als der Bezugs-Drain-Strom Ids ist, mit der Gate-Spannung zu VrefL, und größer als der Be zugs-Drain-Strom Ids ist, mit der Gate-Spannung zu VrefH, wenn die in dem Speichertransistor gespeicherte Information "1" ist, und
- 3. der Drain-Strom kleiner als der Bezugs-Drain-Strom Ids ist, mit der Gate-Spannung als einer von VrefL und VrefH, wenn die in dem Speichertransistor gespeicherte Information "0" ist.
Claims (9)
1. Nicht-flüchtige Halbleiter-Speichervorrichtung (110),
wobei eine Vielzahl von Speichertransistoren auf einem
Halbleitersubstrat (1) ausgebildet ist, von denen jeder zum
elektrischen Schreiben und Löschen von Information in der
Lage ist und folgende Abschnitte umfaßt:
einen Source-Elektrodenabschnitt (11) und einen Drain- Elektrodenabschnitt (10), die auf einer primären Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) als Bereiche mit zu dem Halbleitersubstrat (1) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind,
einen Gate-Elektrodenabschnitt (20a), der zwischen dem Source-Elektrodenabschnitt (11) und dem Drain- Elektrodenabschnitt (10) auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, und
einen Lösch-Gate-Elektrodenabschnitt (28), der zumindest teilweise auf dem Gate-Elektrodenabschnitt (20a) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gate-Elektrodenabschnitt (20a) einen Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau (21, 22a, 22b, 24-28) aufweist, der zwei durch einen Gate-Oxidfilm (25; 25a) voneinander getrennte Schwebe-Gate-Elektroden (22a, 22b) und eine Steuer-Gate-Elektrode (24) aufweist, die einzeln übereinander geschichtet sind.
einen Source-Elektrodenabschnitt (11) und einen Drain- Elektrodenabschnitt (10), die auf einer primären Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) als Bereiche mit zu dem Halbleitersubstrat (1) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind,
einen Gate-Elektrodenabschnitt (20a), der zwischen dem Source-Elektrodenabschnitt (11) und dem Drain- Elektrodenabschnitt (10) auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, und
einen Lösch-Gate-Elektrodenabschnitt (28), der zumindest teilweise auf dem Gate-Elektrodenabschnitt (20a) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gate-Elektrodenabschnitt (20a) einen Zweischicht-Schwebe-Gate-Aufbau (21, 22a, 22b, 24-28) aufweist, der zwei durch einen Gate-Oxidfilm (25; 25a) voneinander getrennte Schwebe-Gate-Elektroden (22a, 22b) und eine Steuer-Gate-Elektrode (24) aufweist, die einzeln übereinander geschichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gate-Elektrodenabschnitt (20a) auf
der primären Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) aus
einem Schichtaufbau mit einem ersten Gate-Oxidfilm (21),
einer ersten Schwebe-Gate-Elektrode (22a), einem zweiten
Gate-Oxidfilm (25; 25a), einer zweiten Schwebe-Gate-
Elektrode (22b), einem dritten Gate-Oxidfilm (26; 26a), der
Steuer-Gate-Elektrode (24) und einem vierten Gate-Oxidfilm
(27) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Gate-Oxidfilm (25) ein hohes
und der dritte Gate-Oxidfilm (26) ein niedriges Ausmaß an
Isolation aufweist, so daß Elektronen von der Seite des
Halbleitersubstrats (1) über den ersten Gate-Oxidfilm (21)
in die erste Schwebe-Gate-Elektrode (22a) injiziert werden
und Elektronen von der Steuer-Gate-Elektrode (24) über den
dritten Gate-Oxidfilm (26) in die zweite Schwebe-Gate-
Elektrode (22b) injiziert werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Gate-Oxidfilm (25a) ein
niedriges und der dritte Gate-Oxidfilm (26a) ein hohes
Ausmaß an Isolation aufweist, so daß Elektronen von der
Seite des Halbleitersubstrats (1) über den ersten Gate-
Oxidfilm (21) in die erste Schwebe-Gate-Elektrode (22a)
injiziert werden und Elektronen von der ersten Schwebe-
Gate-Elektrode (22a) über den zweiten Gate-Oxidfilm (25a)
in die zweite Schwebe-Gate-Elektrode (22b) injiziert
werden.
5. Herstellungsverfahren für eine nicht-flüchtige
Speichervorrichtung (110) mit den Schritten:
Ausbilden eines Gate-Elektrodenabschnittes (22a) auf einem Halbleitersubstrat (1),
Ausbilden eines Source-Elektrodenabschnittes (11) und eines Drain-Elektrodenabschnittes (10) durch Ionenimplantation an beiden Seiten des Gate- Elektrodenabschnittes (22a) auf dem Halbleitersubstrat (1),
Ausbilden eines Lösch-Gate-Elektrodenabschnittes (28), der den Gate-Elektrodenabschnitt (22a) zumindest teilweise überlappt, und
Ausbilden einer als elektrische Verdrahtung dienenden Aluminiumverdrahtung (40),
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Gate-Elektrodenabschnittes (22a) auf dem Halbleitersubstrat (1) zur Ausbildung eines Zweischicht- Schwebe-Gate-Aufbaus (21, 22a, 22b, 24-28) dient und die Schritte umfaßt:
Ausbilden zweier durch einen Gate-Oxidfilm (25; 25a) voneinander getrennter Schwebe-Gate-Elektrodenabschnitte (22a, 22b),
Ausbilden eines Steuer-Gate-Elektrodenabschnittes (24), und
Maskierung der ausgebildeten Schichten zu einem gewünschten Muster.
Ausbilden eines Gate-Elektrodenabschnittes (22a) auf einem Halbleitersubstrat (1),
Ausbilden eines Source-Elektrodenabschnittes (11) und eines Drain-Elektrodenabschnittes (10) durch Ionenimplantation an beiden Seiten des Gate- Elektrodenabschnittes (22a) auf dem Halbleitersubstrat (1),
Ausbilden eines Lösch-Gate-Elektrodenabschnittes (28), der den Gate-Elektrodenabschnitt (22a) zumindest teilweise überlappt, und
Ausbilden einer als elektrische Verdrahtung dienenden Aluminiumverdrahtung (40),
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Gate-Elektrodenabschnittes (22a) auf dem Halbleitersubstrat (1) zur Ausbildung eines Zweischicht- Schwebe-Gate-Aufbaus (21, 22a, 22b, 24-28) dient und die Schritte umfaßt:
Ausbilden zweier durch einen Gate-Oxidfilm (25; 25a) voneinander getrennter Schwebe-Gate-Elektrodenabschnitte (22a, 22b),
Ausbilden eines Steuer-Gate-Elektrodenabschnittes (24), und
Maskierung der ausgebildeten Schichten zu einem gewünschten Muster.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausbilden der zwei durch den Gate-Oxidfilm (25;
25a) voneinander getrennten Schwebe-Gate-
Elektrodenabschnitte (22a, 22b) die Schritte umfaßt:
Ausbilden eines ersten Gate-Oxidfilms (21),
Ausbilden eines ersten Schwebe-Gate- Elektrodenabschnittes (22a),
Ausbilden eines zweiten Gate-Oxidfilms (25; 25a),
Ausbilden eines zweiten Schwebe-Gate- Elektrodenabschnittes (22b), und
Ausbilden eines dritten Gate-Oxidfilms (26; 26a).
Ausbilden eines ersten Gate-Oxidfilms (21),
Ausbilden eines ersten Schwebe-Gate- Elektrodenabschnittes (22a),
Ausbilden eines zweiten Gate-Oxidfilms (25; 25a),
Ausbilden eines zweiten Schwebe-Gate- Elektrodenabschnittes (22b), und
Ausbilden eines dritten Gate-Oxidfilms (26; 26a).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausbilden des zweiten Gate-Oxidfilms (25) und des
dritten Gate-Oxidfilms (26) derart erfolgt, daß der zweite
Gate-Oxidfilm (25) ein hohes und der dritte Gate-Oxidfilm
(26) ein niedriges Ausmaß an Isolation aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausbilden des zweiten Gate-Oxidfilms (25a) und des
dritten Gate-Oxidfilms (26a) derart erfolgt, daß der zweite
Gate-Oxidfilm (25a) ein niedriges und der dritte Gate-
Oxidfilm (26a) ein hohes Ausmaß an Isolation aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 6
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausbilden des
Steuer-Gate-Elektrodenabschnittes (24) ein vierter Gate-
Oxidfilm (27) ausgebildet wird.
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