[go: up one dir, main page]

DE10058947A1 - Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it - Google Patents

Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it

Info

Publication number
DE10058947A1
DE10058947A1 DE10058947A DE10058947A DE10058947A1 DE 10058947 A1 DE10058947 A1 DE 10058947A1 DE 10058947 A DE10058947 A DE 10058947A DE 10058947 A DE10058947 A DE 10058947A DE 10058947 A1 DE10058947 A1 DE 10058947A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
semiconductor memory
memory cell
volatile
transistor semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10058947A
Other languages
German (de)
Inventor
Georg Tempel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10058947A priority Critical patent/DE10058947A1/en
Priority to PCT/DE2001/004007 priority patent/WO2002045169A1/en
Priority to TW090126894A priority patent/TW526611B/en
Publication of DE10058947A1 publication Critical patent/DE10058947A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle sowie dazugehörige Halbleiterspeichereinrichtungen, Herstellungsverfahren und Verfahren zu deren Programmierung, wobei eine Bitleitung (BL, 7, 10) zum zeilenweisen Ansteuern der Source/Draingebiete (S/D) im Wesentlichen unterhalb der Wortleitungen (WL1) zum spaltenweisen Ansteuern der Steuerschicht (13) einer Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle und oberhalb der Source/Draingebiete (S/D) angeordnet ist. Aufgrund eines wegfallenden zusätzlichen Kontaktes und der sublithografischen Ausbildung der Bitleitungen erhält man dadurch einen stark verringerten Flächenbedarf und eine verbesserte Integrationsdichte.The invention relates to a non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory devices, production methods and methods for programming them, a bit line (BL, 7, 10) for driving the source / drain regions (S / D) line by line essentially below the word lines (WL1 ) for column-wise control of the control layer (13) of a single-transistor semiconductor memory cell and above the source / drain regions (S / D) is arranged. Due to the elimination of additional contact and the sublithographic formation of the bit lines, this results in a greatly reduced area requirement and an improved integration density.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nichtflüchti­ ge NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle, eine dazugehö­ rige Halbleiterspeichereinrichtung, ein Herstellungsverfahren sowie ein Verfahren zu deren Programmierung und insbesondere auf eine Flash-EPROM-Speicherzelle bzw. einen dazugehörigen EPROM-Speicher mit einer "virtual-ground"-Architektur.The present invention relates to a non-volatile ge NOR single-transistor semiconductor memory cell, an associated rige semiconductor memory device, a manufacturing method and a method for programming them and in particular on a flash EPROM memory cell or an associated one EPROM memory with a "virtual ground" architecture.

Zum Speichern von größeren Datenmengen werden derzeit in Re­ cheneinheiten bzw. Computern in der Regel magnetische Plat­ tenlaufwerke benutzt. Derartige Plattenlaufwerke benötigen jedoch einen relativ großen Platz und weisen eine Vielzahl von beweglichen Teilen auf. Folglich sind sie störanfällig und besitzen einen beträchtlichen Stromverbrauch. Darüber hinaus werden die zukünftigen Recheneinheiten bzw. Computer sowie andere digitale Geräte wie beispielsweise digitale Ka­ meras, Musikwiedergabegeräte oder PALM-Geräte immer kleiner, weshalb herkömmliche mechanische Speichereinrichtungen unge­ eignet sind.To store larger amounts of data are currently in Re Chen units or computers usually magnetic plat ten drives used. Such disk drives need however, a relatively large space and have a variety moving parts. As a result, they are prone to failure and have a considerable power consumption. About that In addition, the future computing units or computers as well as other digital devices such as digital Ka meras, music players or PALM devices getting smaller, which is why conventional mechanical storage devices are suitable.

Als Alternative zu derartigen herkömmlichen mechanischen Speichereinrichtungen haben sich in letzter Zeit nichtflüch­ tige Halbleiterspeichereinrichtungen immer mehr durchgesetzt, wie sie beispielsweise als Flash-Speicher, E2PROM, EPROM und dergleichen bekannt sind. Als wichtigste Vertreter derartiger elektrisch löschbarer und elektrisch programmierbarer Spei­ chereinrichtungen sind die sogenannten NAND- sowie NOR- Halbleiterspeichereinrichtungen bekannt. In beiden Halblei­ terspeichereinrichtungen weisen die Speicherzellen sogenannte Eintransistor-Speicherzellen auf, wobei üblicherweise in ei­ nem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats ein Draingebiet und ein Sourcegebiet ausgebildet sind und sich über dem dazwischen liegenden Kanalabschnitt eine isolierte ladungsspei­ chernde Schicht sowie eine darüber angeordnete isolierte Steuerschicht befindet. Zum Programmieren einer derartigen Eintransistor-Speicherzelle werden an die Steuerschicht und an das Draingebiet relativ hohe Spannungen angelegt. Unter derartigen Umständen erfolgt ein Einbringen von Ladungsträ­ gern in die ladungsspeichernde Schicht beispielsweise mittels Kanalinjektion, Injektion heißer Ladungsträger und/oder Fow­ ler-Nordheim-Tunneln. Die Ladungsträger verbleiben hierbei in der ladungsspeichernden Schicht und ändern nachhaltig das Schaltverhalten des jeweiligen Feldeffekttransistors.As an alternative to such conventional mechanical memory devices, non-volatile semiconductor memory devices have recently become increasingly popular, as are known, for example, as flash memories, E 2 PROM, EPROM and the like. The most important representatives of such electrically erasable and electrically programmable memory devices are the so-called NAND and NOR semiconductor memory devices. In both semiconductor memory devices, the memory cells have so-called single-transistor memory cells, a drain region and a source region being usually formed in an active region of a semiconductor substrate, and an insulated charge-storing layer and an insulated control layer arranged above it being located above the channel section in between. To program such a single transistor memory cell, relatively high voltages are applied to the control layer and the drain region. In such circumstances, charge carriers are introduced into the charge storage layer, for example by means of channel injection, injection of hot charge carriers and / or Fow ler-Nordheim tunnels. The charge carriers remain in the charge storage layer and permanently change the switching behavior of the respective field effect transistor.

Während in NAND-Halbleiterspeichereinrichtungen eine Vielzahl von Eintransistor-Speicherzellen seriell miteinander verbun­ den sind und über ein gemeinsames Auswahlgatter bzw. einen Auswahltransistor angesteuert werden, sind die jeweiligen Eintransistor-Speicherzellen in NOR-Halbleiterspeicherein­ richtungen parallel bzw. matrixförmig organisiert, wodurch jede Speicherzelle einzeln angewählt werden kann.While in NAND semiconductor memory devices a variety of single transistor memory cells connected in series are and via a common selection gate or one Selection transistor are driven, are the respective Single transistor memory cells in NOR semiconductor memory directions organized in parallel or in a matrix, whereby each memory cell can be selected individually.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Ersatz­ schaltbildes einer herkömmlichen Nichtflüchtigen NOR-Halb­ leiterspeichereinrichtung mit sogenannter "common-source"- Architektur. Gemäß Fig. 1 sind eine Vielzahl von Eintransis­ tor-Speicherzellen T1, T2, . . . matrixförmig, d. h. zeilen- und spaltenweise angeordnet. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, besteht jede Eintransistor-Speicherzelle T1, T2, . . . aus voneinander beabstandeten Drain- und Sourcegebieten D und S. die in einem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats ausgebildet sind. Ein Steuergate CG (control gate) ist hier­ bei jeweils zeilenweise mit einer dazugehörigen Wortleitung WL1, WL2, WL3, . . . verbunden. Demgegenüber sind die Drainge­ biete D der jeweiligen Eintransistor-Speicherzellen T1, T2, . . . mit einer jeweiligen Bitleitung BL1, BL2, . . . spaltenwei­ se verbunden. Die Sourcegebiete S der nichtflüchtigen NOR- Halbleiterspeichereinrichtung liegen alle auf Masse bzw. sind alle miteinander verbunden, weshalb man eine derartige NOR- Halbleiterspeichereinrichtung als Speichereinrichtung mit "common-source"-Architektur bezeichnet. Fig. 1 shows a simplified representation of an equivalent circuit diagram of a conventional non-volatile NOR semiconductor memory device with so-called "common-source" architecture. Referring to FIG. 1, a plurality of Eintransis gate memory cells T1, T2,. , , arranged in a matrix, ie rows and columns. As already described above, each single transistor memory cell T1, T2,. , , from mutually spaced drain and source regions D and S. which are formed in an active region of a semiconductor substrate. A control gate CG (control gate) is here in each case line by line with an associated word line WL1, WL2, WL3,. , , connected. In contrast, the drains are D of the respective single-transistor memory cells T1, T2,. , , with a respective bit line BL1, BL2,. , , connected in columns. The source regions S of the non-volatile NOR semiconductor memory device are all connected to ground or are all connected to one another, which is why such a NOR semiconductor memory device is referred to as a memory device with a “common-source” architecture.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht eines Layouts ei­ ner Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle gemäß dem Stand der Technik, wie sie beispielsweise in einer herkömmlichen Halb­ leiterspeichereinrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird. FIG. 2 shows a simplified plan view of a layout of a single-transistor semiconductor memory cell according to the prior art, as is used, for example, in a conventional semiconductor memory device according to FIG. 1.

Gemäß Fig. 2 ist in einem Halbleitersubstrat mittels Graben­ isolation STI (shallow trench Isolation) ein im Wesentlichen T-förmiger aktiver Bereich AA ausgebildet, wobei dessen quer­ liegender Bereich ein gemeinsames Sourcegebiet S der Halblei­ terspeichereinrichtung festlegt. Im oberen Bereich befindet sich demgegenüber ein Draingebiet D mit einem dazugehörigen Kontakt K zum Anschließen einer jeweiligen Bitleitung BL1. Zur Realisierung eines Feldeffekttransistors bzw. einer Ein­ transistor-Halbleiterspeicherzelle befindet sich oberhalb des Substrats zwischen dem Draingebiet D und dem Sourcegebiet S eine isolierte ladungsspeichernde Schicht 3 sowie eine davon isolierte Wortleitung WL1 zum Ansteuern des Zelltransistors.Referring to FIG. 2, a substantially T-shaped active region AA is formed in a semiconductor substrate by means of trench isolation STI (shallow trench isolation), in which the transverse area of a common source region S determines the semiconducting terspeichereinrichtung. In contrast, in the upper area there is a drain region D with an associated contact K for connecting a respective bit line BL1. In order to implement a field effect transistor or a transistor semiconductor memory cell, an insulated charge-storing layer 3 and a word line WL1 insulated therefrom for driving the cell transistor are located between the drain region D and the source region S.

Nachteilig bei einer derartigen herkömmlichen Eintransistor- Halbleiterspeicherzelle ist jedoch der relativ hohe Platzbe­ darf, der sich insbesondere aus der Anwesenheit eines jewei­ ligen Kontakts K für jede Speicherzelle ergibt. Darüber hin­ aus ergibt sich bei einer damit realisierten Halbleiterspei­ chereinrichtung auf Grund der hohen Dichte an Kontaktlöchern eine relativ hohe Defektdichte und Empfindlichkeit bei der Herstellung. Da die Wortleitungen darüber hinaus aus einer endlich dotierten Polysiliziumschicht bestehen, ergeben sich ferner sogenannte "depletion"- bzw. Verarmungseffekte, die zu einer Erniedrigung der kapazitiven Ankopplung an die ladungs­ speichernde Schicht führen. Dies muss in der Regel durch eine größere Zellfläche oder durch höhere Steuerspannungen kompen­ siert werden. Insbesondere bei den zukünftigen Technologien ist dieses Problem von Bedeutung, da die Steuer-Polysilizium­ schicht bzw. Wortleitung üblicherweise mittels Ionenimplantation gemeinsam mit den Source/Draingebieten S/D dotiert wer­ den.A disadvantage of such a conventional single transistor However, semiconductor memory cell is the relatively high space May, in particular from the presence of a respective only contact K results for each memory cell. Beyond that results from a semiconductor memory realized with it chereinrichtung due to the high density of contact holes a relatively high defect density and sensitivity in the Production. Since the word lines also consist of a finally doped polysilicon layer exist furthermore, so-called "depletion" or impoverishment effects a reduction in the capacitive coupling to the charge lead storage layer. This usually has to be done by a compensate for larger cell area or higher control voltages be settled. Especially with future technologies this problem is significant since the control polysilicon layer or word line usually by means of ion implantation  together with the source / drain regions S / D the.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine nicht- flüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle sowie ei­ ne dazugehörige Halbleiterspeichereinrichtung, ein Herstel­ lungsverfahren und ein Verfahren zu deren Programmierung an­ zugeben, wobei mit geringen Steuerspannungen eine minimale Zellfläche und damit hohe Integrationsdichte realisierbar ist.The invention is therefore based on the object of volatile NOR single transistor semiconductor memory cell and egg ne associated semiconductor memory device, a manufacturer and a method for programming them admit, with minimal control voltages a minimal Cell area and thus high integration density can be realized is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der nicht- flüchtigen NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfah­ rens durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 8 gelöst. Ferner wird die Halbleiterspeichereinrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 19 und das Verfahren zu deren Programmierung durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 20 gelöst.According to the invention, this task is performed with regard to the non- volatile NOR single transistor semiconductor memory cell with the Features of claim 1 and with regard to the procedure rens solved by the measures of claim 8. Further is the semiconductor memory device by the features of Claim 19 and the method for programming them solved by the measures of claim 20.

Insbesondere durch die Verwendung von Bitleitungen, die im Wesentlichen unterhalb der Wortleitungen und oberhalb der Source/Draingebiete angeordnet sind, erhält man eine NOR- Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle mit minimalem Flächen­ bedarf, da insbesondere die flächenintensiven Bereiche für die externen Kontakte entfallen.In particular, through the use of bit lines that are in the Essentially below the word lines and above the Source / drain areas are arranged, you get a NOR Single transistor semiconductor memory cell with minimal area needs, because in particular the area-intensive areas for the external contacts are eliminated.

Vorzugsweise berührt die Bitleitung die Source/Draingebiete unmittelbar und besteht aus einer insitu-dotierten Polysili­ ziumschicht. Auf diese Weise können in der Bitleitung vorhan­ dene Dotierstoffe in die Source/Draingebiete ausdiffundieren und einen nahezu Ohmschen Kontakt herstellen. Zur Verbesse­ rung der Leitfähigkeit können die Bitleitungen ferner aus si­ liziertem Polysilizium bestehen, wodurch sich die Zugriffs­ zeiten weiter verringern.The bit line preferably touches the source / drain regions immediately and consists of an in-situ-doped polysili ziumschicht. In this way, existing in the bit line diffuse the dopants into the source / drain regions and make an almost ohmic contact. For improvement The conductivity of the bit lines can also be determined from si Licated polysilicon exist, which increases the access further reduce times.

Vorzugsweise werden eine Steuerschicht und die Wortleitungen mit einem metallaufweisenden Material ausgebildet, wodurch sich sehr niedrige Schichtwiderstände im Vergleich zu her­ kömmlichen Poly- bzw. Polyzidschichten bzw. Wortleitungen er­ geben und die Realisierung von sehr kurzen Zugriffszeiten möglich wird. Zum Vermeiden von Ausdiffusionen bzw. Ver­ schlechterungen der elektrischen Eigenschaften können die Steuerschicht und die Wortleitungen ferner Barrierenschichten aufweisen.A control layer and the word lines are preferred formed with a metal-containing material, whereby  very low sheet resistances compared to ago conventional poly or polycide layers or word lines give and the realization of very short access times becomes possible. To avoid diffusion or ver The electrical properties can deteriorate Control layer and the word lines further barrier layers exhibit.

Die ladungsspeichernde Schicht besteht beispielsweise aus ei­ ner elektrisch leitenden Polysiliziumschicht. Sie kann jedoch in gleicher Weise auch aus einer nicht leitenden Schicht be­ stehen, wodurch sich das Auftreten von Leckströmen und die Ladungshaltezeiten wesentlich verbessern lassen.The charge storage layer consists, for example, of egg ner electrically conductive polysilicon layer. However, it can in the same way also from a non-conductive layer stand, resulting in the occurrence of leakage currents and Have cargo hold times significantly improved.

Durch die Verwendung einer Opferschicht bzw. eines Dummy- Control-Gates können bei der Herstellung zunächst bekannte Verfahren verwendet werden, wobei die eingebetteten Bitlei­ tungen und darüber liegenden Wortleitungen erst zu einem spä­ teren Zeitpunkt hergestellt werden.By using a sacrificial layer or a dummy Control gates can initially be known during manufacture Procedures are used where the embedded bitlei lines and overlying word lines only to a late later point in time.

Vorzugsweise werden für das Ausbilden der Bitleitungen CMP- Verfahren und/oder weitere Ätzverfahren zum Ausdünnen selek­ tiv zu einer den eigentlichen Transistor umgebenden Schutz­ schicht durchgeführt.Preferably, CMP- Process and / or further etching process for thinning out selectively tiv for a protection surrounding the actual transistor shift carried out.

In gleicher Weise können auch die Opferschicht und eine dar­ über angeordnete Maskenschicht selektiv zu Seitenwänden die­ ser Schutzschicht entfernt werden, wodurch sich eine relativ einfache Realisierung der eingebetteten Bitleitungen ergibt.In the same way, the sacrificial layer and one can also represent selectively to side walls via arranged mask layer Water protective layer are removed, which is a relative simple implementation of the embedded bit lines results.

Zur Programmierung einer ausgewählten Zelle in einer derarti­ gen NOR-Halbleiterspeichereinrichtung wird eine Wortleitung auf ein erstes Potential und alle auf einer Seite der ausge­ wählten Zelle befindlichen Bitleitungen auf ein zweites Po­ tential, während alle weiteren auf der anderen Seite der aus­ gewählten Zelle befindlichen Bitleitungen auf ein drittes Po­ tential gelegt werden. Bei einer derartigen "virtual-ground"- Architektur bzw. Ansteuerung erhält man neben der minimalen Zellfläche und den sehr geringen Zugriffszeiten darüber hin­ aus sehr kleine Ansteuerspannungen in Verbindung mit sehr ge­ ringen Leckströmen im restlichen Zellenfeld.To program a selected cell in such a way A NOR line becomes a word line to a first potential and all on one side of the chose bit lines on a second Po tential while everyone else on the other side of the selected cell located bit lines to a third Po potential. With such a "virtual ground" -  Architecture and control are obtained in addition to the minimum Cell area and the very short access times beyond from very small control voltages in connection with very ge leak currents in the rest of the cell field.

In den weiteren Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Ausges­ taltungen der Erfindung gekennzeichnet.In the further claims further advantageous Ausges characterized circuits of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.The invention is illustrated below by means of an embodiment game described in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Ersatzschalt­ bildes einer nichtflüchtigen NOR-Halbleiterspeichereinrich­ tung mit "common-source"-Architektur gemäß dem Stand der Technik; Figure 1 is a simplified representation of an equivalent circuit diagram of a non-volatile NOR semiconductor storage device with "common source" architecture according to the prior art.

Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht einer in Fig. 1 verwen­ deten NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle gemäß dem Stand der Technik; FIG. 2 shows a simplified plan view of a NOR single-transistor semiconductor memory cell used in FIG. 1 according to the prior art;

Fig. 3 eine vereinfachte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Halbleiterspeichereinrichtung; Fig. 3 is a simplified plan view of a semiconductor memory device according to the invention;

Fig. 4 eine vereinfachte Draufsicht der erfindungsgemäßen Halbleiterspeichereinrichtung in einem Schreibzustand; und Fig. 4 is a simplified plan view of the semiconductor memory device according to the invention in a writing state; and

Fig. 5A bis 12A und 5B bis 12B vereinfachte Schnittansich­ ten der NOR-Halbleiterspeichereinrichtung gemäß Fig. 3 ent­ lang eines Schnitts A-A' und B-B' zur Veranschaulichung von jeweiligen Herstellungsschritten. FIGS. 5A-5B and 12A to 12B simplified Schnittansich th of the NOR semiconductor memory device according to FIG. 3 ent long a section AA 'and BB' illustrating respective manufacturing steps.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Draufsicht einer Nichtflüch­ tigen NOR-Halbleiterspeichereinrichtung, wobei in einem Halb­ leitersubstrat mittels Grabenisolierungen STI (shallow trench isolation) eine Vielzahl von streifenförmigen aktiven Bereichen AA mit dazugehörigen Source/Draingebieten S/D ausgebil­ det sind. Über den zwischen den Source/Draingebieten liegen­ den Kanalgebieten befinden sich eine Vielzahl von isolierten ladungsspeichernden Schichten und isolierten Steuerschichten 13, die mit einer Vielzahl von spaltenförmig ausgebildeten Wortleitungen WL1, WL2, WL3 und WL4 in Verbindung stehen. Un­ mittelbar zwischen den zeilenweise angeordneten Steuerschich­ ten 13 befinden sich Bitleitungen BL1 bis BL4 beispielsweise unmittelbar auf der Substratoberfläche bzw. unmittelbar auf den Source/Draingebieten und der Grabenisolierung STI. Fig. 3 shows a simplified plan view of a non-volatile NOR semiconductor memory device, a plurality of strip-shaped active areas AA with associated source / drain regions S / D being formed in a semiconductor substrate by means of trench isolation STI (shallow trench isolation). Above the channel regions between the source / drain regions there are a multiplicity of isolated charge-storing layers and insulated control layers 13 which are connected to a multiplicity of column-shaped word lines WL1, WL2, WL3 and WL4. Directly between the control layers 13 arranged in rows are bit lines BL1 to BL4, for example directly on the substrate surface or directly on the source / drain regions and the trench isolation STI.

Da auf diese Weise das Ausbilden von herkömmlichen Kontakten K, wie in Fig. 2 dargestellt, entfällt, erhält man eine we­ sentliche Verringerung einer Zellfläche für eine ausgewählte Zelle AZ, die nunmehr in einem Bereich von 4F.2F = 8F2 liegt, wobei F eine kleinste lithografisch zu realisierende Strukturgröße darstellt. Diese Einsparung der Zellfläche er­ gibt sich ferner aus einer nicht lithografischen Ausbildung der Bitleitungen, die sich im Wesentlichen durch ein Abschei­ den zwischen den zeilenförmig angeordneten Zellen ergeben. Darüber hinaus können nunmehr sowohl die Steuerschichten 13 als auch die Wortleitungen WL1 bis WL4 ein Metall aufweisen, wodurch sich die Schichtwiderstände im Vergleich zu üblichen Polysilizium- bzw. Polyzidschichten wesentlich verringern lassen und sehr gute Zugriffszeiten möglich sind.Since in this way the formation of conventional contacts K, as shown in FIG. 2, is omitted, there is a substantial reduction in a cell area for a selected cell AZ, which is now in a range of 4F.2F = 8F 2 , where F represents a smallest structure size to be realized lithographically. This saving of the cell area also results from a non-lithographic design of the bit lines, which essentially result from a separation between the cells arranged in rows. In addition, both the control layers 13 and the word lines WL1 to WL4 can now have a metal, as a result of which the layer resistances can be significantly reduced in comparison to conventional polysilicon or polycide layers and very good access times are possible.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der NOR-Halblei­ terspeichereinrichtung während eines Programmierschritts, wo­ bei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Schichten bzw. Elemente wie in Fig. 3 bezeichnen und auf eine wieder­ holte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. Fig. 4 shows a simplified plan view of the NOR semiconductor memory device during a programming step, where the same or similar layers or elements as in Fig. 3 denote the same reference numerals and a repeated description is omitted below.

Zum Programmieren bzw. Beschreiben einer ausgewählten Zelle AZ in der NOR-Halbleiterspeichereinrichtung wird gemäß Fig. 4 ein erstes Potential an eine ausgewählte Wortleitung WL2 angelegt. Beispielsweise kann hierfür eine Spannung von +10 V verwendet werden. Zur Realisierung einer sogenannten "virtual-ground"-Architektur werden alle auf einer Seite der ausge­ wählten Zelle AZ befindlichen Bitleitungen BL1 und BL2 auf eine zweites Potential beispielsweise +5 V gelegt. Genauer gesagt besitzen alle Bitleitungen oberhalb der ausgewählten Zelle AZ ein gleiches Potential. Ferner wird an alle weiteren auf der anderen Seite der ausgewählten Zelle AZ befindlichen Bitleitungen BL3 und BL4 ein drittes Potential, beispielswei­ se 0 V angelegt, wodurch ausschließlich an der ausgewählten Zelle AZ ein für die Programmierung notwendiges Spannungsge­ fälle zwischen Source/Draingebieten und der Steuerschicht 13 bzw. der Wortleitung WL2 anliegt. Da die Bitleitungen im We­ sentlichen in zwei Bereiche oberhalb und unterhalb der ausge­ wählten Zelle mit jeweils gleichen Potentialen aufgeteilt werden, liegt in diesen Bereich zwischen den Bitleitungen kein Spannungsabfall vor, weshalb das Auftreten von Leckströ­ men minimal ist. Da darüber hinaus auch die nicht ausgewähl­ ten Wortleitungen WL1, WL3 und WL4 vorzugsweise auf einem Massepotential von 0 V liegen, ergeben sich auch zwischen diesen Leitungen keine unerwünschten Leckströme, wodurch dar­ über hinaus auch im restlichen Zellenfeld das Auftreten von Leckströmen minimiert ist und jeweils genau eine ausgewählte Zelle AZ aus dem Zellenfeld angesprochen werden kann.For programming or writing of a selected cell in the AZ NOR semiconductor memory device shows a first potential to a selected word line WL2 is in accordance. 4 created. For example, a voltage of +10 V can be used for this. To implement a so-called "virtual ground" architecture, all bit lines BL1 and BL2 located on one side of the selected cell AZ are connected to a second potential, for example +5 V. More specifically, all bit lines above the selected cell AZ have the same potential. Furthermore, a third potential, for example 0 V, is applied to all other bit lines BL3 and BL4 located on the other side of the selected cell AZ, as a result of which a voltage drop between the source / drain regions and the control layer 13 required for programming is applied exclusively to the selected cell AZ or the word line WL2 is present. Since the bit lines are essentially divided into two areas above and below the selected cell, each with the same potential, there is no voltage drop between the bit lines in this area, which is why the occurrence of leakage currents is minimal. In addition, since the non-selected word lines WL1, WL3 and WL4 are preferably at a ground potential of 0 V, there are also no undesired leakage currents between these lines, so that the occurrence of leakage currents in the rest of the cell field is also minimized and precisely a selected cell AZ can be addressed from the cell field.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wird nachstehend anhand von jeweiligen Herstellungsschritten die nichtflüchtige NOR- Halbleiterspeichereinrichtung gemäß Fig. 3 und 4 im Ein­ zelnen beschrieben. Die Fig. 5A bis 12A zeigen hierbei je­ weils Schnittansichten entlang eines Schnitts AA' in Fig. 3, während die Fig. 5B bis 12B vereinfachte Schnittansichten entlang eines Schnitts BB' in Fig. 3 darstellen.To illustrate the invention, the non-volatile NOR semiconductor memory device according to FIGS . 3 and 4 will be described in detail below with reference to the respective manufacturing steps. FIGS. 5A to 12A in this case each show weils sectional views taken along a section AA 'in Fig. 3, while Fig. 5B to 12B show simplified sectional views taken along a section BB' represent in Fig. 3.

Gemäß Fig. 5A und 5B wird zunächst in einem Halbleitersub­ strat 1 eine Vielzahl von streifenförmigen Speicherzellensta­ peln, die im Wesentlichen zeilenförmig angeordnet sind, aus­ gebildet. Jeder Speicherzellenstapel besteht hierbei im We­ sentlichen aus in aktiven Bereichen AA ausgebildeten Sour­ ce/Draingebieten S/D, wobei die aktiven Bereiche AA im Wesentlichen durch flache Grabenisolierungen STI streifenförmig spaltenweise im Halbleitersubstrat 1 ausgebildet werden. Zur Realisierung einer ersten Isolierschicht 2, einer ladungs­ speichernden Schicht 3, einer zweiten Isolierschicht 4 und einer Gateschicht 5 werden vorzugsweise herkömmliche Herstel­ lungsverfahren für Nichtflüchtige Eintransistor-Halbleiter­ speicherzelle verwendet, die nachfolgend nicht näher be­ schrieben werden sollen.According to Fig. 5A and 5B is initially in a Halbleitersub strat 1, a plurality of strip-shaped Speicherzellensta PelN disposed linearly substantially from formed. Each memory cell stack essentially consists of source / drain regions S / D formed in active regions AA, the active regions AA being formed in strips in the semiconductor substrate 1 essentially by means of flat trench insulation STI. To implement a first insulating layer 2 , a charge-storing layer 3 , a second insulating layer 4 and a gate layer 5 , conventional manufacturing methods for non-volatile single-transistor semiconductor memory cells are preferably used, which will not be described in more detail below.

Die erste Isolierschicht 2 besteht beispielsweise aus einer Siliziumdioxidschicht, die als Tunneloxid dient und vorzugs­ weise thermisch auf dem Silizium-Halbleitersubstrat 1 ausge­ bildet wird. Die ladungsspeichernde Schicht 3 besteht bei­ spielsweise aus einer hoch dotierten bzw. elektrisch leiten­ den Polysiliziumschicht und dient als sogenanntes floating gate. Die ladungsspeichernde Schicht 3 kann jedoch auch eine nicht leitende ladungsspeichernde Schicht aufweisen, wie sie beispielsweise in SONOS-Zellen verwendet werden. Die zweite Isolierschicht 4 besteht beispielsweise aus einer ONO- Schichtenfolge (Oxid/Nitrid/Oxid) wobei auch andere die­ lektrische Materialien zum Einsatz kommen können. Insbesonde­ re können hierbei Dielektrika mit hoher relativer Dielektri­ zitätskonstante verwendet werden, wodurch sich ein Koppelfak­ tor verbessern lässt und die Einsatzspannungen verringert werden können. Als Gateschicht 5 wird wiederum eine aus her­ kömmlichen Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle bekannte elektrisch leitende Polysiliziumschicht verwendet, die jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich als eine Opfer­ schicht dient und daher auch als sogenanntes "dummy-control gate" bezeichnet wird.The first insulating layer 2 consists, for example, of a silicon dioxide layer which serves as a tunnel oxide and is preferably formed thermally on the silicon semiconductor substrate 1 . The charge-storing layer 3 consists, for example, of a highly doped or electrically conductive polysilicon layer and serves as a so-called floating gate. However, the charge-storing layer 3 can also have a non-conductive charge-storing layer, as are used, for example, in SONOS cells. The second insulating layer 4 consists, for example, of an ONO layer sequence (oxide / nitride / oxide), although other dielectric materials can also be used. In particular, dielectrics with a high relative dielectric constant can be used, whereby a coupling factor can be improved and the threshold voltages can be reduced. As gate layer 5 , in turn, an electrically conductive polysilicon layer known from conventional single-transistor semiconductor memory cells is used, which, however, only serves as a sacrificial layer in accordance with the present invention and is therefore also referred to as a so-called “dummy control gate”.

Zum Schutze diese Schichtstapels bzw. streifenförmigen Spei­ cherzellenstapels wird eine Schutzschicht verwendet, die im Wesentlichen aus einer Maskenschicht 6 und einer Seitenwand- Schutzschicht 8 und 9 besteht. Die Maskenschicht 6 dient bei­ spielsweise als Hartmaske und kann ein Oxid aufweisen. Ferner kann an den Seitenwänden des Speicherzellenstapels eine Seitenwand-Isolierschicht 8, die beispielsweise ein Oxid auf­ weist, ausgebildet werden, wodurch Beschädigungen der ersten und zweiten Isolierschicht sowie der ladungsspeichernden Schicht 3 während einer Ionenimplantation zur Ausbildung der Source/Draingebiete S/D verhindert werden kann. Ferner be­ sitzt die Seitenwand-Schutzschicht einen Spacer 9, der bei­ spielsweise ein Oxid aufweist.To protect this layer stack or strip-shaped memory cell stack, a protective layer is used which essentially consists of a mask layer 6 and a side wall protective layer 8 and 9 . The mask layer 6 serves, for example, as a hard mask and can have an oxide. Furthermore, a side wall insulating layer 8 , which has, for example, an oxide, can be formed on the side walls of the memory cell stack, as a result of which damage to the first and second insulating layers and the charge-storing layer 3 can be prevented during ion implantation to form the source / drain regions S / D , Furthermore, the side wall protective layer sits a spacer 9 , which has an oxide in example.

Anschließend wird auf den streifenförmig ausgebildeten Spei­ cherzellenstapeln ganzflächig eine erste leitende Schicht 7 ausgebildet, die beispielsweise eine hochdotierte bzw. elekt­ risch leitende Halbleiterschicht aufweist. Vorzugsweise wird (z. B. mit Phosphor) insitu-dotiertes Polysilizium als erste leitende Schicht 7 abgeschieden, wodurch an den Kontaktflä­ chen zu den Source/Draingebieten bei nachfolgenden thermi­ schen Behandlungsschritten Dotierstoffe in die Sour­ ce/Draingebiete ausdiffundieren und somit einen nahezu Ohm­ schen Kontakt ermöglichen.A first conductive layer 7 is then formed over the entire surface of the strip-shaped memory cell stacks, which has, for example, a highly doped or electroconductive semiconductor layer. Preferably, (e.g. with phosphorus) in situ-doped polysilicon is deposited as the first conductive layer 7 , as a result of which dopants diffuse into the source / drain regions at the contact surfaces to the source / drain regions in subsequent thermal treatment steps and thus have an almost ohmic resistance Allow contact.

Gemäß Fig. 6A und 6B erfolgt in einem nachfolgenden Her­ stellungsschritt eine Rückbildung der ersten leitenden Schicht 7, wobei beispielsweise zunächst mittels eines CMP- Verfahrens unter Verwendung der vorzugsweise aus einem Nitrid bestehenden Maskenschicht 6 als Detektionsmedium und Stopp­ schicht ein Rückpolieren der ersten leitenden Schicht 7 stattfindet. Darüber hinaus kann gemäß Fig. 6B eine an­ schließende weitere Dünnung der ersten leitenden Schicht 7 wiederum selektiv zur Maskenschicht 6 und zum Spacer 9 erfol­ gen, wodurch eventuelle Kurzschlüsse bzw. restliche Verbin­ dungsbereiche zwischen den jeweiligen Bitleitungen zuverläs­ sig verhindert werden können. Beispielsweise wird hierfür ei­ ne zeitlich begrenzte Trockenätzung durchgeführt. Gemäß Fig. 6B liegt die als Bitleitung wirkende erste leitende Schicht 7 somit unmittelbar auf den Source/Draingebieten S/D und kann eine Strukturbreite aufweisen, die unterhalb einer minimalen fotolithografischen Strukturbreite F liegt. According to FIG. 6A and 6B in a subsequent Her provision step a rear formation of the first conductive layer 7, said layer-for example, first by means of a CMP process using the preferably made of a nitride mask layer 6 as a detection medium and stop a polishing back the first conductive layer 7 takes place. In addition, according to FIG. 6B, a further thinning of the first conductive layer 7 can in turn be carried out selectively with respect to the mask layer 6 and the spacer 9 , as a result of which possible short circuits or remaining connection regions between the respective bit lines can be reliably prevented. For example, a temporary dry etching is carried out for this purpose. According to FIG. 6B, the first conductive layer 7, which acts as a bit line, lies directly on the source / drain regions S / D and can have a structure width which is below a minimum photolithographic structure width F.

Zur Verbesserung einer elektrischen Leitfähigkeit bzw. zur Verkürzung der Zugriffszeiten in der Halbleiterspeicherein­ richtung kann gemäß Fig. 7B optional die rückgebildete erste leitende Schicht 7 mit einer hochleitfähigen zweiten leiten­ den Schicht 10 versehen werden. Vorzugsweise wird zur Reali­ sierung einer derartigen zweiten leitenden Schicht 10 eine Silizierung der frei liegenden streifenförmigen Polyschichten bzw. ersten leitenden Schichten 7 durchgeführt. Die erste leitende Schicht 7 und die zweite leitende Schicht 10 reali­ sieren demzufolge bereits die Bitleitungen der Halbleiter­ speichereinrichtung, wobei zum Kontaktieren der dazugehörigen Source/Draingebiete S/D keine speziellen Kontakte wie beim Stand der Technik gemäß Fig. 2 notwendig sind. Dadurch er­ gibt sich bereits eine wesentliche Flächenersparnis und Ver­ ringerung der Defektdichte für eine Speicherzelle.To improve an electrical conductivity or to shorten the access times in the semiconductor memory device, the regenerated first conductive layer 7 can optionally be provided with a highly conductive second conductive layer 10 according to FIG. 7B. For realizing such a second conductive layer 10, siliconization of the exposed strip-shaped poly layers or first conductive layers 7 is preferably carried out. The first conductive layer 7 and the second conductive layer 10 consequently already implement the bit lines of the semiconductor memory device, no special contacts as in the prior art according to FIG. 2 being necessary for contacting the associated source / drain regions S / D. As a result, he already saves a substantial amount of space and reduces the defect density for a memory cell.

Gemäß Fig. 8B wird in einem nachfolgenden Schritt eine drit­ te Isolierschicht 11 zum Isolieren der Vielzahl von Bitlei­ tungen bzw. ersten und zweiten leitenden Schichten 7 und 10 durchgeführt. Beispielsweise wird mittels eines LPCVD- Verfahrens ein Oxid ganzflächig auf dem Wafer abgeschieden und anschließend mittels beispielsweise eines CMP-Verfahrens wiederum unter Verwendung der Maskenschicht 6 als Ätzstopp­ schicht und CMP-Detektionsmedium eine Planarisierung durchge­ führt. Entlang eines Schnitts B-B' ergibt sich demzufolge ei­ ne Schnittansicht, wie sie in Fig. 8B dargestellt ist.According to Fig. 8B is a drit th insulating layer 11 is to insulate the plurality of Bitlei obligations and first and second conductive layers 7 and 10 is performed in a subsequent step. For example, an oxide is deposited over the entire surface of the wafer by means of an LPCVD method and then, by means of, for example, a CMP method, again using the mask layer 6 as an etching stop and CMP detection medium, planarization is carried out. Along a section BB 'there is consequently a sectional view as shown in FIG. 8B.

Zur Realisierung einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Eintransistor-Speicherzellen muss jedoch anschließend die Maskenschicht 6 gemäß Fig. 8A spaltenweise strukturiert wer­ den, wobei beispielsweise eine Streifenmaske und eine selek­ tive anisotrope Ätzung der Maskenschicht 6 erfolgt, die vor­ zugsweise ein Nitrid aufweist. Durch die selektive Ätzung bleibt die zuletzt abgeschiedene dritte Isolierschicht 11 bzw. das Oxid bestehen und schützt somit die vergrabenen Bit­ leitungen BL bzw. die erste leitende Schicht 7 sowie die zweite leitende Schicht 10. To implement a large number of single-transistor memory cells arranged in the form of a matrix, however, the mask layer 6 must subsequently be structured in columns as shown in FIG. 8A, for example a stripe mask and a selective anisotropic etching of the mask layer 6 , which preferably has a nitride. Due to the selective etching, the last deposited third insulating layer 11 or the oxide remains and thus protects the buried bit lines BL or the first conductive layer 7 and the second conductive layer 10 .

Gemäß Fig. 9A und 9B wird in einem nachfolgenden Schritt eine Strukturierung der streifenförmigen Speicherzellenstapel in eine Vielzahl von Eintransistor-Speicherzellen durchge­ führt, wobei unter Verwendung der "Masken-Inseln" 6 selektiv zu Oxid und Nitrid nun die Opferschicht 5, die zweite Iso­ lierschicht 4 und die ladungsspeichernde Schicht 3 teilweise entfernt werden.According to FIGS. 9A and 9B, the stripe-shaped memory cell stacks are structured in a plurality of single-transistor memory cells in a subsequent step, the sacrificial layer 5 , the second insulating layer, now being selective to oxide and nitride using the “mask islands” 6 4 and the charge storage layer 3 are partially removed.

Gemäß Fig. 10A und 10B werden in einem nachfolgenden Schritt diese freigelegten Gräben mittels einer vierten Iso­ lierschicht 12 aufgefüllt, die beispielsweise eine HDP-TEOS- Schicht darstellt. Gemäß Fig. 10A und 10B sind zu diesem Zeitpunkt von der ursprünglichen Maskenschicht bzw. Hartmaske 6 nur noch Inselstücke vorhanden.Filled as shown in FIG. 10A and 10B such exposed trenches are in a subsequent step by means of a fourth lierschicht Iso 12, for example, represents a HDP-TEOS layer. According to FIGS. 10A and 10B, only island pieces of the original mask layer or hard mask 6 are present at this time.

Diese werden in einem nachfolgenden Schritt beispielsweise mit heißer Phosphor-Säure selektiv entfernt. Eine weitere se­ lektive Ätzung beispielsweise mit KOH entfernt die Opfer­ schicht 5 bzw. das "dummy-control gate" der jeweiligen Ein­ transistor-Speicherzellen, wobei die hervorragende Selektivi­ tät von KOH zum Oxid benutzt wird und somit beispielsweise bei Verwendung einer ONO-Schichtenfolge als zweiter Isolier­ schicht 4 diese praktisch nicht angegriffen wird. Auf diese Weise erhält man die in Fig. 11A und 11B dargestellten Schnittansichten.These are selectively removed in a subsequent step, for example with hot phosphoric acid. Another selective etching, for example with KOH, removes the sacrificial layer 5 or the "dummy control gate" of the respective one-transistor memory cells, the excellent selectivity of KOH being used for the oxide and thus, for example, when using an ONO layer sequence as second insulating layer 4 this is practically not attacked. In this way, the sectional views shown in Figs. 11A and 11B are obtained.

Gemäß Fig. 12A und 12B wird in einem nachfolgenden Schritt für die jeweiligen Eintransistor-Speicherzellen eine Steuer­ schicht 13 ausgebildet, wobei vorzugsweise eine Abscheidung einer Metallschicht oder metallaufweisenden Schicht erfolgt, welche beispielsweise mittels eines CMP-Verfahrens unter Ver­ wendung der dritten Isolierschicht 11 als Stoppschicht plan­ arisiert wird. Auf Grund der Verwendung eines Metalls bzw. einer metallaufweisenden Schicht für die Steuerschicht 13 der Eintransistor-Speicherzelle erhält man eine besonders hohe Leitfähigkeit und somit besonders kurze Zugriffszeiten. Unter Umständen wird hierbei ein Stapel aus einer nicht dargestell­ ten Barrierenschicht wie z. B. TiN und einem Metall abgeschie­ den, wodurch die Zuverlässigkeit der Halbleiterspeicherein­ richtung verbessert werden kann.Referring to FIG. 12A and 12B in a subsequent step for the respective one-transistor memory cells, a control layer 13, preferably being carried out a deposition of a metal layer or metal-containing layer which application for example by means of a CMP method under Ver the third insulating layer 11 as a stop layer plan is aryanized. Due to the use of a metal or a metal-containing layer for the control layer 13 of the single-transistor memory cell, a particularly high conductivity and thus particularly short access times are obtained. Under certain circumstances, a stack of a barrier layer, not shown, such as, for. B. TiN and a metal the, whereby the reliability of the semiconductor device can be improved.

Gemäß Fig. 13A und 13B wird in einem abschließenden Herstel­ lungsschritt eine weitere Metallschicht oder metallaufweisen­ de Schicht abgeschieden, die nach ihrer Strukturierung die eigentlichen Wortleitungen WL1, WL2, WL3 usw. ausbilden. Auch in diesem Fall kann wiederum ein Stapel aus einer nicht dar­ gestellten Barrierenschicht wie beispielsweise TiN und einem Metall abgeschieden werden, wodurch sich die elektrischen Ei­ genschaften weiter verbessern lassen. Eine Dejustage kann hierbei in gewissem Maße toleriert werden, da die Steuer­ schicht 13 eine außerordentlich hohe Leitfähigkeit aufweist und unmittelbar von der vierten Isolierschicht 12 begrenzt wird.According to Fig. 13A and 13B is in a final herstel treatment step a further metal layer or metal-wise de layer is deposited after its structuring, the actual word lines WL1, WL2, WL3, etc. form. In this case too, a stack can again be deposited from a barrier layer, not shown, such as TiN and a metal, whereby the electrical properties can be further improved. A misalignment can be tolerated to a certain extent, since the control layer 13 has an extraordinarily high conductivity and is directly limited by the fourth insulating layer 12 .

Gemäß Fig. 12A bis 13B werden die Steuerschicht 13 und die Wortleitungen WL1 bis WL3 in unterschiedlichen Schritten her­ gestellt. Das Ausbilden der Steuerschicht 13 und der Wortlei­ tungen WL1 bis WL3 kann jedoch auch in einem gleichzeitigen Schritt erfolgen, wobei jedoch auf Grund der nun engeren Wortleitungs/Wortleitungs-Abstände eine kapazitive Last auf den Wortleitungen erhöht ist und die Zugriffszeiten sich da­ durch wieder verschlechtern.According to Figs. 12A to 13B, the control layer 13 and the word lines WL1 to WL3 are made in different steps forth. The formation of the control layer 13 and the word lines WL1 to WL3 can, however, also take place in a simultaneous step, but due to the now narrower word line / word line spacing, a capacitive load on the word lines is increased and the access times deteriorate as a result.

Die restliche Prozessführung erfolgt wiederum wie beim Stand der Technik, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung nach­ folgend verzichtet wird.The rest of the process management takes place in the same way as for the stand the technology, which is why after a detailed description is subsequently waived.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Silizium-Halblei­ tern beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise alle weiteren Halbleitermateria­ lien. Ferner wurde für die Wortleitungen und die Steuer­ schicht ein Metall verwendet. Es kann jedoch in gleicher Weise auch ein elektrisch leitendes Halbleitermaterial verwendet werden.The invention has been described above on the basis of silicon semi-lead described. However, it is not limited to this and includes all other semiconductor materials in the same way lien. Furthermore, for the word lines and the tax layer uses a metal. However, it can be done in the same way  also used an electrically conductive semiconductor material become.

Claims (20)

1. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle mit
einem in einem Halbleitersubstrat (1) ausgebildeten aktiven Bereich (AA);
voneinander beabstandeten Source/Draingebieten (S/D), die im aktiven Bereich (AA) ausgebildet sind;
einer ersten Isolierschicht (2);
einer ladungsspeichernden Schicht (3);
einer zweiten Isolierschicht (4);
einer Steuerschicht (13);
einer Wortleitung (WL) zum spaltenweisen Ansteuern der Steu­ erschicht (13); und
zumindest einer Bitleitung (BL) zum zeilenweisen Ansteuern der Source/Draingebiete (S/D),
dadurch gekennzeichnet, dass die zumin­ dest eine Bitleitung (BL, 7) im Wesentlichen unterhalb der Wortleitung (WL) und oberhalb der Source/Draingebiete (S/D) angeordnet ist.
1. Non-volatile NOR single transistor semiconductor memory cell with
an active region (AA) formed in a semiconductor substrate ( 1 );
spaced-apart source / drain regions (S / D) which are formed in the active region (AA);
a first insulating layer ( 2 );
a charge storage layer ( 3 );
a second insulating layer ( 4 );
a control layer ( 13 );
a word line (WL) for column-wise control of the control layer ( 13 ); and
at least one bit line (BL) for driving the source / drain regions (S / D) line by line,
characterized in that the at least one bit line (BL, 7) is arranged essentially below the word line (WL) and above the source / drain regions (S / D).
2. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin­ dest eine Bitleitung (BL) die Source/Draingebiete (S/D) un­ mittelbar berührt.2. Non-volatile NOR single transistor semiconductor memory cell according to claim 1, characterized in that the at at least one bit line (BL) the source / drain regions (S / D) un indirectly touched. 3. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin­ dest eine Bitleitung (BL) eine insitu-dotierte Polysilizium­ schicht (7) aufweist.3. Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one bit line (BL) has an in-situ doped polysilicon layer ( 7 ). 4. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin­ dest eine Bitleitung (BL) eine Silizidschicht (10) aufweist. 4. Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the at least one bit line (BL) has a silicide layer ( 10 ). 5. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steu­ erschicht (13) ein Metall aufweist.5. Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the control layer ( 13 ) has a metal. 6. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steu­ erschicht (13) eine Barrierenschicht aufweist.6. Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the control layer ( 13 ) has a barrier layer. 7. Nichtflüchtige NOR-Eintransistor-Halbleiterspeicherzelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die la­ dungsspeichernde Schicht (3) eine elektrisch leitende oder nicht leitende Schicht aufweist.7. Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the charge-storing layer ( 3 ) has an electrically conductive or non-conductive layer. 8. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterspeicherein­ richtung mit den Schritten:
  • a) Ausbilden einer Vielzahl von streifenförmigen Speicher­ zellenstapeln in einem Halbleitersubstrat (1) mit in aktiven Bereichen (AA) ausgebildeten Source/Draingebieten (S/D);
    einer ersten Isolierschicht (2);
    einer ladungsspeichernden Schicht (3);
    einer zweiten Isolierschicht (4);
    einer Gateschicht (5); und
    einer Schutzschicht mit einer Maskenschicht (6) und einer Seitenwand-Schutzschicht (8, 9), wobei die Gateschicht (5) eine Opferschicht darstellt;
  • b) Ausbilden einer Vielzahl von Bitleitungen (BL) zwischen den streifenförmigen Speicherzellenstapeln;
  • c) Ausbilden einer dritten Isolierschicht (11) zum Isolie­ ren der Vielzahl von Bitleitungen (BL);
  • d) Strukturieren der streifenförmigen Speicherzellenstapel in eine Vielzahl von Eintransistor-Halbleiterspeicherzellen;
  • e) Entfernen der Maskenschicht (6) und der Opferschicht (5) der Eintransistor-Halbleiterspeicherzellen;
  • f) Ausbilden einer Steuerschicht (13) für die Eintransis­ tor-Halbleiterspeicherzellen; und
  • g) Ausbilden einer Vielzahl von Wortleitungen (WL) zum An­ schließen der Steuerschicht (13).
8. A method for producing a semiconductor memory device with the steps:
  • a) forming a plurality of strip-shaped memory cell stacks in a semiconductor substrate ( 1 ) with source / drain regions (S / D) formed in active regions (AA);
    a first insulating layer ( 2 );
    a charge storage layer ( 3 );
    a second insulating layer ( 4 );
    a gate layer ( 5 ); and
    a protective layer with a mask layer ( 6 ) and a side wall protective layer ( 8 , 9 ), the gate layer ( 5 ) representing a sacrificial layer;
  • b) forming a plurality of bit lines (BL) between the stripe-shaped memory cell stacks;
  • c) forming a third insulating layer ( 11 ) for isolating the plurality of bit lines (BL);
  • d) structuring the strip-shaped memory cell stacks into a multiplicity of single-transistor semiconductor memory cells;
  • e) removing the mask layer ( 6 ) and the sacrificial layer ( 5 ) of the single-transistor semiconductor memory cells;
  • f) forming a control layer ( 13 ) for the single transistor semiconductor memory cells; and
  • g) forming a plurality of word lines (WL) to close the control layer ( 13 ).
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) eine erste leitende Schicht (7) ganzflächig abgeschieden und anschließend zurückgebildet wird.9. The method according to claim 8, characterized in that in step b) a first conductive layer ( 7 ) is deposited over the entire surface and then re-formed. 10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als erste leitende Schicht (7) eine insitu-dotierte Polysiliziumschicht abgeschieden wird.10. The method according to claim 9, characterized in that an in-situ doped polysilicon layer is deposited as the first conductive layer ( 7 ). 11. Verfahren nach Patentanspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rück­ bilden der ersten leitenden Schicht (7) ein CMP-Verfahren aufweist.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that forming the back of the first conductive layer ( 7 ) has a CMP method. 12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rück­ bilden der ersten leitenden Schicht (7) ferner eine Dünnung selektiv zur Schutzschicht (6, 9) aufweist.12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the back of the first conductive layer ( 7 ) further comprises a thinning selectively to the protective layer ( 6 , 9 ). 13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) ferner eine zweite leitende Schicht (10) ausgebildet wird.13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that a second conductive layer ( 10 ) is further formed in step b). 14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite leitende Schicht (10) durch Silizierung der rückgebildeten ersten leitenden Schicht (7) ausgebildet wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the second conductive layer ( 10 ) is formed by siliconizing the re-formed first conductive layer ( 7 ). 15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die dritte Isolierschicht (11) mittels eines LPCVD-Verfah­ rens ganzflächig abgeschieden und anschließend mittels eines CMP-Verfahrens selektiv zur Maskenschicht (6) planarisiert wird.15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that in step c) the third insulating layer ( 11 ) is deposited over the entire surface by means of an LPCVD method and is then selectively planarized to the mask layer ( 6 ) by means of a CMP method. 16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) Teilbereiche der Opferschicht (5) der zweiten Isolier­ schicht (4) und der ladungsspeichernden Schicht (3) bis zu einer Grabenisolierung (STI) entfernt werden.16. The method according to any one of claims 8 to 15, characterized in that in step d) portions of the sacrificial layer ( 5 ) of the second insulating layer ( 4 ) and the charge-storing layer ( 3 ) are removed up to a trench insulation (STI). 17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) die Maskenschicht (6) und die Opferschicht (5) selektiv zur Seitenwand-Schutzschicht (8, 9) und zur dritten Isolier­ schicht (11) entfernt wird.17. The method according to any one of claims 8 to 16, characterized in that in step e) the mask layer ( 6 ) and the sacrificial layer ( 5 ) to the side wall protective layer ( 8 , 9 ) and the third insulating layer ( 11 ) is removed , 18. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 17, 1 dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) und/oder g) metallaufweisendes Material für die Steuer­ schicht (13) und/oder die Wortleitungen (WL) verwendet wird.18. The method according to any one of claims 8 to 17, 1 characterized in that in step f) and / or g) metal-containing material for the control layer ( 13 ) and / or the word lines (WL) is used. 19. NOR-Halbleiterspeichereinrichtung mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten nichtflüchtigen NOR-Eintransistor- Halbleiterspeicherzelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, die über die Vielzahl von Wortleitungen (WL) und Bitlei­ tungen (BL) spalten- und zeilenweise angeschaltet sind.19. NOR semiconductor memory device with a variety of non-volatile NOR single transistor Semiconductor memory cell according to one of the claims 1 to 7, the variety of word lines (WL) and bitlei lines (BL) are switched on in columns and rows. 20. Verfahren zur Programmierung einer ausgewählten Zelle (AZ) in einer NOR-Halbleiterspeichereinrichtung nach Patent­ anspruch 19 mit den Schritten:
  • a) Anlegen eines ersten Potentials an eine ausgewählte Wortleitung (WL2) der ausgewählten Zelle (AZ);
  • b) Anlegen eines zweiten Potentials an alle auf einer Seite der ausgewählten Zelle (AZ) befindlichen Bitleitungen (BL1, BL2); und
  • c) Anlegen eines dritten Potentials an alle weiteren auf der anderen Seite der ausgewählten Zelle (AZ) befindlichen Bitleitungen (BL3, BL4).
20. A method for programming a selected cell (AZ) in a NOR semiconductor memory device according to claim 19 with the steps:
  • a) applying a first potential to a selected word line (WL2) of the selected cell (AZ);
  • b) applying a second potential to all bit lines (BL1, BL2) located on one side of the selected cell (AZ); and
  • c) Applying a third potential to all further bit lines (BL3, BL4) located on the other side of the selected cell (AZ).
DE10058947A 2000-11-28 2000-11-28 Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it Withdrawn DE10058947A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10058947A DE10058947A1 (en) 2000-11-28 2000-11-28 Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it
PCT/DE2001/004007 WO2002045169A1 (en) 2000-11-28 2001-10-22 Non-volatile nor single-transistor semiconductor memory cell
TW090126894A TW526611B (en) 2000-11-28 2001-10-30 Manufacturing method and program method of non-volatile NOR-type chip, semiconductor memory module and semiconductor storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10058947A DE10058947A1 (en) 2000-11-28 2000-11-28 Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10058947A1 true DE10058947A1 (en) 2002-07-18

Family

ID=7664907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10058947A Withdrawn DE10058947A1 (en) 2000-11-28 2000-11-28 Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE10058947A1 (en)
TW (1) TW526611B (en)
WO (1) WO2002045169A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474915A (en) * 1987-09-16 1989-03-20 Iseki Agricult Mach Line sensor for mobile agricultural machine or the like
US5053840A (en) * 1988-09-26 1991-10-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a gate electrode consisting of a plurality of layers
US5235200A (en) * 1990-01-29 1993-08-10 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device
JPH10107230A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Nec Corp Semiconductor device and its manufacture

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368097A3 (en) * 1988-11-10 1992-04-29 Texas Instruments Incorporated A cross-point contact-free floating-gate memory array with silicided buried bitlines
US5635415A (en) * 1994-11-30 1997-06-03 United Microelectronics Corporation Method of manufacturing buried bit line flash EEPROM memory cell
US6063675A (en) * 1996-10-28 2000-05-16 Texas Instruments Incorporated Method of forming a MOSFET using a disposable gate with a sidewall dielectric

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474915A (en) * 1987-09-16 1989-03-20 Iseki Agricult Mach Line sensor for mobile agricultural machine or the like
US5053840A (en) * 1988-09-26 1991-10-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a gate electrode consisting of a plurality of layers
US5235200A (en) * 1990-01-29 1993-08-10 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device
JPH10107230A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Nec Corp Semiconductor device and its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
TW526611B (en) 2003-04-01
WO2002045169A1 (en) 2002-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10194689B4 (en) Non-volatile semiconductor memories with two storage units and method for their production
DE19600423C2 (en) Electrically programmable memory cell arrangement and method for its production
DE4219854C2 (en) Electrically erasable and programmable semiconductor memory device and a method for producing the same
DE19603810C1 (en) Memory cell arrangement and method for its production
DE102005029493A1 (en) Integrated memory circuit arrangement and method
DE102008018744A1 (en) SONOS stack
DE10220923B4 (en) Method for producing a non-volatile flash semiconductor memory
DE102008021396B4 (en) Memory cell, memory cell array and method of manufacturing a memory cell
DE102006034263A1 (en) Non-volatile memory cell, e.g. for smart cards and mobile phones, has spacings between cell gate structure and selection lines made less than width of selection lines
EP0946985B1 (en) Memory cell arrangement and process for manufacturing the same
DE102008032551B4 (en) Memory device chip and method of manufacturing integrated memory devices
DE19807010B4 (en) Method of manufacturing a non-volatile memory device
DE69329088T2 (en) Process for producing an AMG EPROM with fast access time
DE102004060697A1 (en) Semiconductor circuit arrangement and method for producing a semiconductor circuit arrangement
DE19807009A1 (en) Non volatile memory e.g. EEPROM production
EP1259964B1 (en) Non-volatile nor two-transistor semiconductor memory cell, a corresponding nor semiconductor memory device and a method for the production thereof
DE102005008058A1 (en) Method of manufacturing semiconductor memory devices and integrated memory device
WO2002049113A1 (en) Non-volatile semiconductor memory cell and method for producing the same
DE112013006008B4 (en) Process charge protection for charge trapping memory with split gate and method of manufacture
EP1623459B1 (en) Bit line structure and method for the production thereof
DE10058947A1 (en) Non-volatile NOR single-transistor semiconductor memory cell and associated semiconductor memory device, production method and method for programming it
WO2003030268A1 (en) Flash memory cell with entrenched floating gate and method for operating said flash memory cell
EP1342270B1 (en) Flash-eeprom storage device and corresponding production method
DE19929618A1 (en) Method for producing a non-volatile semiconductor memory cell with a separate tunnel window
DE102006036098A1 (en) Reprogrammable non-volatile memory cell

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee