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DE102021002725A1 - Process for the production of capacitive synaptic components - Google Patents

Process for the production of capacitive synaptic components Download PDF

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DE102021002725A1
DE102021002725A1 DE102021002725.6A DE102021002725A DE102021002725A1 DE 102021002725 A1 DE102021002725 A1 DE 102021002725A1 DE 102021002725 A DE102021002725 A DE 102021002725A DE 102021002725 A1 DE102021002725 A1 DE 102021002725A1
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Semron GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven synaptischen Bauelements, welches aus einem Schichtaufbau mit einer Ausleseelektrode, einer vergrabenen Isolationsschicht, einer Abschirmschicht, einem Speicherdielektrikum und einer Gateelektrode besteht.The present invention relates to a method for producing a capacitive synaptic component, which consists of a layer structure with a readout electrode, a buried insulation layer, a shielding layer, a storage dielectric and a gate electrode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven synaptischen Bauelements, welches aus einem Schichtaufbau mit einer Ausleseelektrode, einer vergrabenen Isolationsschicht, einer Abschirmschicht, einem Speicherdielektrikum und einer Gateelektrode besteht.The present invention relates to a method for producing a capacitive synaptic component, which consists of a layer structure with a readout electrode, a buried insulation layer, a shielding layer, a storage dielectric and a gate electrode.

Unter einem kapazitiven synaptischen Bauelement wird ein Bauelement zur gewichteten Multiplikation in künstlichen neuronalen Netzen verstanden, welches auf einem kapazitiven Prinzip beruht.A capacitive synaptic component is understood to mean a component for weighted multiplication in artificial neural networks, which component is based on a capacitive principle.

Künstliche Neuronalen Netze haben in den vergangenen Jahren eine steigende Bedeutung in Bild- und Objekterkennung und Datenverarbeitung gewonnen und werden zukünftig eine wichtige Relevanz haben in der Implementierung von künstlicher Intelligenz.Artificial neural networks have gained increasing importance in image and object recognition and data processing in recent years and will have an important relevance in the implementation of artificial intelligence in the future.

In künstlichen Neuronalen Netzen werden die Ausgänge von künstlichen Neuronen über synaptische Verknüpfungen mit Eingängen von weiteren künstlichen Neuronen verbunden. Die synaptischen Verknüpfungen bewerkstelligen eine gewichtete Multiplikation mit den Ausgangssignalen der künstlichen pre-Neuronen.In artificial neural networks, the outputs of artificial neurons are connected to inputs of other artificial neurons via synaptic connections. The synaptic connections effect a weighted multiplication with the output signals of the artificial pre-neurons.

Zur physikalischen Implementation werden häufig resistive Bauelemente, wie z.B. Memristoren ( US20180019011A1 ), Phase-Change-Memory oder Floating Gate Transistoren eingesetzt. Ebenso denkbar ist die Ausnutzung memkapazitiver Bauelemente ( US20120014170A1 , WO2011025495A1 , DE102014105639B3 , US5524092A1 , US2019303744A1 , Ventra et al.: Circuit elements with memory- memristors, memcapacitors, and meminductors, Proceedings of the IEEE), welche den Vorteil eines geringeren statischen Stromverbrauches haben und dynamische Verluste können mit einer adiabatischen Aufladung zum Großenteil beseitigt werden.For physical implementation, resistive components such as memristors ( US20180019011A1 ), phase change memory or floating gate transistors are used. Equally conceivable is the use of memcapacitive components ( US20120014170A1 , WO2011025495A1 , DE102014105639B3 , US5524092A1 , US2019303744A1 , Ventra et al.: Circuit elements with memory- memristors, memcapacitors, and meminductors, Proceedings of the IEEE), which have the advantage of lower static power consumption and dynamic losses can be largely eliminated with adiabatic charging.

In WO002018069359A1 wurde bereits eine günstige Anordnung zur Erzielung eines hohen Hubverhältnisses beschrieben, welche aus einem Speicherdielektrikum, einer Gateelektrode, einer Abschirmschicht, aus einem Halbleiter, einem vergrabenen Isolator und einer unteren Ausleseelektrode besteht. Diese Matrixanordnung besteht aus vielen kapazitiven synaptischen Bauelementen an den Kreuzungspunkten.In WO002018069359A1 a favorable arrangement for achieving a high lift ratio has already been described, which consists of a storage dielectric, a gate electrode, a shielding layer, a semiconductor, a buried insulator and a lower readout electrode. This matrix arrangement consists of many capacitive synaptic components at the crossing points.

In US6586284 und US6627519 wurden bereits Herstellungsverfahren zur Herstellung von Silizium-auf-Isolator Substraten vorgestellt.In US6586284 and US6627519 manufacturing processes for the production of silicon-on-insulator substrates have already been presented.

Ebenso bekannt ( US4859617 , US20090004788A1 ) sind Herstellungsverfahren zur Fabrikation von Dünnfilm-transistoren für Displays unter Ausnutzung von amorphem Silizium oder poly-kristallinem Silizium.Also known ( US4859617 , US20090004788A1 ) are manufacturing processes for the fabrication of thin-film transistors for displays using amorphous silicon or polycrystalline silicon.

Aufgabe dieser Erfindung war es ein Herstellungsverfahren für das in WO002018069359A1 beschriebene kapazitive synaptische Bauelement an den Kreuzungspunkten zu entwickeln und dabei eine einfache Integration in einen CMOS Prozess zu ermöglichen.The object of this invention was a manufacturing process for the WO002018069359A1 to develop the capacitive synaptic component described at the crossing points, thereby enabling simple integration into a CMOS process.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem Verfahren des Anspruches 1 gelöst. Ausführungsformen hierzu sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 dargestellt.According to the invention, this object is achieved according to a method of claim 1. Embodiments of this are presented in dependent claims 2-11.

Ein Verfahren der eingangsgenannten Art wird erfindungsgemäß dadurch gestaltet, dass

  • - in einer ersten Ausführungsform ein beliebiges Substrat benutzt wird, und zunächst die rückseitige Ausleseelektrode entweder abgeschieden oder durch Ionenimplantation in einem Halbleiter generiert wird, als zweites eine vergrabene Isolatorschicht abgeschieden wird, als drittes die Abschirmschicht als amorpher, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter abgeschieden oder gebonded wird, als viertes das Speicherdielektrikum abgeschieden wird und als letztes die Gateelektrode,
  • - in einer zweiten Ausführungsform, ein Silizium-auf-Isolator Substrat benutzt wird, und als erstes die rückseitige Ausleseelektrode mittels Ionenimplantation in das untere Siliziumsubtrat durchimplantiert wird, anschließend das Speicherdielektrikum abgeschieden wird und als letztes die Gateelektrode abgeschieden wird.
A method of the type mentioned is designed according to the invention in that
  • - In a first embodiment, any substrate is used, and first the rear readout electrode is either deposited or generated by ion implantation in a semiconductor, secondly a buried insulator layer is deposited, thirdly the shielding layer is deposited or bonded as an amorphous, polycrystalline or monocrystalline semiconductor , the storage dielectric is deposited fourth and the gate electrode last,
  • - In a second embodiment, a silicon-on-insulator substrate is used, and first the backside readout electrode is implanted through into the lower silicon substrate by means of ion implantation, then the storage dielectric is deposited and lastly the gate electrode is deposited.

Demnach wird der in WO002018069359A1 beschriebene Schichtaufbau entweder nacheinander gewachsen, wobei die Abschirmschicht als Halbleiter auch gebonded werden kann, oder es wird direkt ein SOI (silicon-on-insulator) Wafer als Grundlage genommen, den Schichtaufbau zu generieren. Die Ausleseelektrode kann in beiden Fällen entweder in einem Halbleiter durch Dotierung (Ionenimplantation) oder durch Abscheidung eines leitfähigen Materials hergestellt werden.Accordingly, the in WO002018069359A1 The layer structure described is either grown one after the other, whereby the shielding layer can also be bonded as a semiconductor, or an SOI (silicon-on-insulator) wafer is taken directly as the basis for generating the layer structure. In both cases, the readout electrode can be produced either in a semiconductor by doping (ion implantation) or by deposition of a conductive material.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Strukturierung der rückseitige Ausleseelektrode direkt nach der Abscheidung oder während der Implantation, die der Abschirmschicht zusammen mit der vergrabenen Isolatorschicht und die der Gateelektrode als letztes.In a further embodiment, the rear readout electrode is structured directly after the deposition or during the implantation, the shielding layer is structured together with the buried insulator layer and the gate electrode is structured last.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Schichten alle abgeschieden und am Ende wird zunächst die Gateelektrode zusammen mit dem Speicherdielektrikum strukturiert und dann wird die Abschirmschicht zusammen mit der vergrabenen Isolatorschicht und der Ausleseelektrode strukturiert, oder in umgekehrter Reihenfolge. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass weniger Masken notwendig sind für die Herstellung des Bauelementes.In a further embodiment, the layers are all deposited and at the end the gate electrode is first structured together with the storage dielectric and then the Shielding layer structured together with the buried insulator layer and the sense electrode, or in reverse order. This embodiment has the advantage that fewer masks are required to produce the component.

Die vergrabene Isolationsschicht kann dabei entweder bei hoher Temperatur mittels chemischer Gasphasenabscheidung abgeschieden und anschließend bei 900°C bis 1100°C ausgeheilt werden, oder thermisch gewachsen werden. Die Abscheidung mittels chemischer Gasphasenabscheidung hat dabei den Vorteil, dass Defekte im Vergleich zu einem thermischen Wachstum verringert werden können.The buried insulation layer can either be deposited at high temperature by means of chemical vapor deposition and then annealed at 900° C. to 1100° C., or grown thermally. Deposition by means of chemical vapor deposition has the advantage that defects can be reduced in comparison to thermal growth.

Die Abschirmschicht kann zunächst als amorphes Silizium bei maximal 510°C bis 560°C abgeschieden wird und anschließend bei 450°C bis 650°C die Keimbildung stattfindet und bei 800°C bis 950°C das Keimwachstum. Vorteil dieser Vorgehensweise, ist, dass das polykristalline Silizium hierdurch große Körner erhält und die Rauigkeit geringgehalten wird. Weiterhin werden Zwillingsversetzungen durch den 800°C bis 950°C Schritt ausgeheilt.The shielding layer can first be deposited as amorphous silicon at a maximum of 510° C. to 560° C. and then nucleation takes place at 450° C. to 650° C. and nucleus growth at 800° C. to 950° C. The advantage of this procedure is that the polycrystalline silicon has large grains and the roughness is kept low. Furthermore, twin dislocations are healed by the 800°C to 950°C step.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die vergrabene Isolatorschicht aus einem Material mit erhöhter Dielektrizitätszahl, beispielsweise Siliziumnitrid, Hafniumdioxid oder Titandioxid. Dies sorgt dafür, dass die kapazitive Kopplung erhöht werden kann. Die beschriebenen Materialien sind alle CMOS kompatibel.In a further embodiment, the buried insulator layer consists of a material with an increased dielectric constant, for example silicon nitride, hafnium dioxide or titanium dioxide. This ensures that the capacitive coupling can be increased. The materials described are all CMOS compatible.

In einer Ausführungsform werden nach der Abscheidung und Strukturierung der Gateelektrode, seitliche p- und n- dotierte Gebiete in die Abschirmschicht implantiert werden und die Implantationsmaske endet dabei auf der Gateelektroden Mitte. Die seitlichen p- und n- Gebiete den Vorteil einer weiteren Modulationsmöglichkeit und ermöglichen eine symmetrische Ansteuerung des Bauteils. Mit dem hier beschriebenen Verfahren, kann trotz asymmetrischer Dotierung auf ein selbstjustierendes Verfahren zurückgegriffen werden, wie es bei der Herstellung von Transistoren üblich ist.In one embodiment, after the deposition and structuring of the gate electrode, lateral p- and n-doped regions are implanted into the shielding layer and the implantation mask ends in the middle of the gate electrode. The p- and n-areas on the side have the advantage of a further modulation possibility and enable a symmetrical control of the component. With the method described here, a self-aligning method can be used, as is customary in the manufacture of transistors, despite asymmetric doping.

In einer weiteren Ausführung, erfolgt die Abscheidung, Strukturierung der Gatelektrode und die Implantation der seitlichen p- und n- Gebiete entsprechend einem CMOS Teil und mit diesem gleichzeitig. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Abscheidung der Ausleseelektrode, der vergrabenen Isolationsschicht und der Abschirmschicht, vor der Herstellung der CMOS Transistoren erfolgt, und die p- und n- Gebiete, den Source- und Drain gebieten entsprechend ausgeführt sind. Die Gatelektroden vom CMOS Teil und dem kapazitiven synaptischen Bauelement sind gleich ausgeführt. Mit diesem Verfahren wird ein hohes Maß an CMOS Kompatibilität sichergestellt, trotz einer Front-end-of-line (FEOL) Integration.In a further embodiment, the deposition, structuring of the gate electrode and the implantation of the lateral p and n regions take place in accordance with a CMOS part and with it at the same time. This ensures that the readout electrode, the buried insulation layer and the shielding layer are deposited before the CMOS transistors are manufactured, and that the p and n regions, the source and drain regions are designed accordingly. The gate electrodes of the CMOS part and the capacitive synaptic component have the same design. This process ensures a high level of CMOS compatibility despite front-end-of-line (FEOL) integration.

Eine weitere Möglichkeit eine CMOS Kompatibilität zu erzielen ist, dass die Materialabscheidung nach den Hochtemperaturprozessen, aber vor den Metallisierungsebenen erfolgt, und das amorphe Silizium der Abschirmschicht zusammen mit der Dotierung bei 450°C bis 650°C am Ende rekristallisiert und aktiviert wird. Hierbei wird die Temperatur auf maximal 650°C begrenzt, was den FEOL CMOS Teil nicht mehr beeinflusst. Da in amorphes Silizium implantiert wird, erfolgt die Aktivierung der Dotanten mit der Rekristallisation des amorphen Siliziums zusammen.Another way to achieve CMOS compatibility is that the material is deposited after the high-temperature processes but before the metallization levels, and the amorphous silicon of the shielding layer is recrystallized and activated together with the doping at 450°C to 650°C at the end. The temperature is limited to a maximum of 650°C, which no longer affects the FEOL CMOS part. Since amorphous silicon is implanted, the activation of the dopants occurs together with the recrystallization of the amorphous silicon.

Eine vollständige back-end-of-line (BEOL) Integration kann dadurch erzielt werden, dass die Abscheidung der Schichten: Ausleseelektrode, vergrabener Isolatorschicht, Abschirmschicht, Speicherdielektrikum und Gateelektrode mittels Atomlagenabscheidung bei niedriger Temperatur (<400°C) erfolgt.A complete back-end-of-line (BEOL) integration can be achieved by depositing the layers: readout electrode, buried insulator layer, shielding layer, storage dielectric and gate electrode using atomic layer deposition at low temperature (<400°C).

In einer Ausführungsform besteht die Ausleseelektrode und Gateelektrode aus Titannitrid und die Abschirmschicht aus einem halbleitenden Oxid, beispielsweise Titandioxid, Indium-Gallium-Zink-Oxid oder Strontiumtitanat. Mit TiN wird einerseits eine recht hohe Leitfähigkeit erzielt, zum anderen ist das Material sehr gut CMOS kompatibel, als auch zu anderen Oxiden. Die Abschirmschicht aus halbleitenden Oxiden herzustellen hat den Vorteil, dass zum einen die Abscheidetemperatur verringert wird, zum anderen, dass eine höhere endurance mit dem Speichermaterial erzielt werden kann.In one embodiment, the sense electrode and gate electrode are made of titanium nitride and the shielding layer is made of a semiconducting oxide, for example titanium dioxide, indium gallium zinc oxide or strontium titanate. With TiN, on the one hand, a very high conductivity is achieved, on the other hand, the material is very well compatible with CMOS, as well as with other oxides. Producing the shielding layer from semiconducting oxides has the advantage that, on the one hand, the deposition temperature is reduced and, on the other hand, greater endurance can be achieved with the storage material.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

  • 1: Ablaufschema der Abscheidungen und Strukturierung der Schichten auf einem beliebigen Substrat, wobei die Ausleseelektrode entweder implantiert oder abgeschieden wird.
  • 2: Ablaufschema der Abscheidungen und Strukturierung der Schichten auf einem Silizium-auf-Isolator Substrat.
  • 3: Abscheidung aller Schichten, und anschließende Strukturierung.
  • 4: Generierung der seitlichen p- und n-dotierten Gebiete.
  • 5: Integration mit dem CMOS Teil zusammen.
The invention will be explained in more detail below using several exemplary embodiments. The accompanying drawings show:
  • 1 : Flow chart of the depositions and structuring of the layers on any substrate, whereby the readout electrode is either implanted or deposited.
  • 2 : Flow chart of the deposition and structuring of the layers on a silicon-on-insulator substrate.
  • 3 : Deposition of all layers, and subsequent structuring.
  • 4 : Generation of the lateral p- and n-doped regions.
  • 5 : Integration with the CMOS part together.

Wie in 1 dargestellt teilt sich der Herstellungsablauf in zwei Pfade auf: Entweder die Ausleseelektrode (2) wird in das beliebige Substrat (1) implantiert oder abgeschieden. Dabei wird in dem Fall die Ausleseelektrode direkt mit der Implantation oder nach der Abscheidung strukturiert. Der weitere Ablauf besteht aus der Abscheidung der vergrabenen Isolationsschicht (3) und der Abschirmschicht (4), wobei beide zusammen strukturiert werden. Danach folgt Abscheidung des Speicherdielektrikums (5) und der Gateelektrode (6), sowie jeweils der Strukturierung.As in 1 shown, the manufacturing process is divided into two paths: either the readout electrode (2) is implanted in any substrate (1) or deposited. In this case, the readout electrode is connected directly to the implantation or structured after deposition. The further process consists of the deposition of the buried insulation layer (3) and the shielding layer (4), both being structured together. This is followed by the deposition of the storage dielectric (5) and the gate electrode (6), as well as the structuring in each case.

In 2 ist eine Herstellungsweise im Falle eines Silizium-auf-Isolator Substrates (7) dargestellt. Hierbei wird die Ausleseelektrode (2) in das untere Siliziumsubstrat (8) implantiert und dabei auch strukturiert. Die Abschirmschicht (4) und die vergrabene Isolationsschicht (3) sind bereits vorhanden auf dem Silizium-auf-Isolator Substrat (7). Im weiteren Verlauf wird das Speicherdielektrikum (5) abgeschieden und alle Schichten strukturiert. Abschließend folgt die Gateelektrode (6).In 2 a production method in the case of a silicon-on-insulator substrate (7) is shown. In this case, the readout electrode (2) is implanted in the lower silicon substrate (8) and is also structured in the process. The shielding layer (4) and the buried insulating layer (3) are already present on the silicon-on-insulator substrate (7). In the further course, the storage dielectric (5) is deposited and all layers are structured. Finally, the gate electrode (6) follows.

In 3 werden die 5 genannten Schicht zuerst abgeschieden und dann werden das Speicherdielektrikum (5) mit der Gateelektrode (6) zusammen strukturiert. Am Ende werden die Abschirmschicht (4) mit der vergrabenen Isolationsschicht (3) und der Ausleseelektrode (2) zusammen strukturiert. Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass deutlich weniger Lithographie-Schritte notwendig sind.In 3 the 5-mentioned layers are deposited first and then the storage dielectric (5) is structured together with the gate electrode (6). At the end, the shielding layer (4) is structured together with the buried insulation layer (3) and the readout electrode (2). The advantage of this procedure is that significantly fewer lithography steps are necessary.

In 4 werden seitliche p (10) - und n (11) - Gebiete in der Abschirmschicht (4) durch eine Lackmaske (9), welche jeweils auf der Gate-Mitte endet, mittels Implantation generiert. Auf diese Weise ist trotz asymmetrischer Dotierung ein selbstjustierender Prozess möglich.In 4 lateral p (10) - and n (11) - areas in the shielding layer (4) through a resist mask (9), which ends in the middle of the gate, generated by implantation. In this way, a self-aligning process is possible despite asymmetric doping.

5 zeigt die Integration des Bauteils zusammen mit dem CMOS Teil (12): Hierbei wird die Ausleseelektrode (2), die vergrabene Isolationsschicht (3) und die Abschirmschicht (4) vor dem CMOS Teil (12) abgeschieden und strukturiert. Falls nötig, werden die Grabenisolationen (swallow trench insulation) ganz am Anfang erzeugt. Die Strukturierung und Abscheidung der Gateelektrode (6) erfolgt dabei zusammen mit dem CMOS Teil (12). Die Implantation der p (10)- und n (11)-Gebiete erfolgt dabei zusammen mit den Source-/Drain-Gebieten der PMOS- bzw. NMOS Transistor. 5 shows the integration of the component together with the CMOS part (12): Here, the readout electrode (2), the buried insulation layer (3) and the shielding layer (4) are deposited and structured in front of the CMOS part (12). If necessary, the trench insulation (swallow trench insulation) is created at the very beginning. The structuring and deposition of the gate electrode (6) takes place together with the CMOS part (12). The p(10) and n(11) regions are implanted together with the source/drain regions of the PMOS or NMOS transistor.

BezugszeichenlisteReference List

11
beliebiges Substratany substrate
22
Ausleseelektrodereadout electrode
33
vergrabene Isolationsschichtburied insulation layer
44
Abschirmschichtshielding layer
55
Speicherdielektrikumstorage dielectric
66
Gateelektrodegate electrode
77
Silizium-auf-Isolator Substratsilicon-on-insulator substrate
88th
unteres Siliziumsubstratlower silicon substrate
99
Lackmaskepaint mask
1010
p-Gebietp area
1111
n-Gebietn area
1212
CMOS TeilCMOS part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 20180019011 A1 [0005]US20180019011A1 [0005]
  • US 20120014170 A1 [0005]US20120014170A1[0005]
  • WO 2011025495 A1 [0005]WO 2011025495 A1 [0005]
  • DE 102014105639 B3 [0005]DE 102014105639 B3 [0005]
  • US 5524092 A1 [0005]US 5524092 A1 [0005]
  • US 2019303744 A1 [0005]US2019303744A1 [0005]
  • WO 002018069359 A1 [0006, 0009, 0012]WO 002018069359 A1 [0006, 0009, 0012]
  • US 6586284 [0007]US6586284 [0007]
  • US 6627519 [0007]US6627519 [0007]
  • US 4859617 [0008]US4859617 [0008]
  • US 20090004788 A1 [0008]US20090004788A1 [0008]

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven synaptischen Bauelements, dadurch gekennzeichnet, dass - in einer ersten Ausführungsform ein beliebiges Substrat (1) benutzt wird, und zunächst die rückseitige Ausleseelektrode (2) entweder abgeschieden oder durch Ionenimplantation in einem Halbleiter generiert wird, als zweites eine vergrabene Isolatorschicht (3) abgeschieden wird, als drittes die Abschirmschicht (4) als amorpher, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter abgeschieden oder gebonded wird, als viertes das Speicherdielektrikum (5) abgeschieden wird und als letztes die Gateelektrode (6), - in einer zweiten Ausführungsform ein Silizium-auf-Isolator Substrat (7) benutzt wird, und als erstes die rückseitige Ausleseelektrode (2) mittels Ionenimplantation in das untere Siliziumsubtrat (8) durchimplantiert wird, anschließend das Speicherdielektrikum (5) abgeschieden wird und als letztes die Gatelektrode (6) abgeschieden wird.Method for producing a capacitive synaptic component, characterized in that - in a first embodiment, any desired substrate (1) is used, and first the rear readout electrode (2) is either deposited or generated by ion implantation in a semiconductor, secondly a buried insulator layer (3) is deposited, thirdly the shielding layer (4) is deposited or bonded as an amorphous, polycrystalline or monocrystalline semiconductor, fourthly the storage dielectric (5) is deposited and finally the gate electrode (6), - in a second embodiment a silicon -on-insulator substrate (7) is used, and first the rear readout electrode (2) is implanted through into the lower silicon substrate (8) by means of ion implantation, then the storage dielectric (5) is deposited and finally the gate electrode (6) is deposited . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Ausleseelektrode (2) direkt nach der Abscheidung oder während der Implantation strukturiert wird, die Abschirmschicht (3) zusammen mit der vergrabenen Isolatorschicht (4) strukturiert wird und die Gateelektrode (6) als letztes strukturiert wird.procedure after claim 1 , characterized in that the rear readout electrode (2) is structured directly after the deposition or during the implantation, the shielding layer (3) is structured together with the buried insulator layer (4) and the gate electrode (6) is structured last. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten alle abgeschieden werden und am Ende zunächst die Gatelektrode (6) zusammen mit dem Speicherdielektrikum (5) strukturiert wird und dann die Abschirmschicht (4) zusammen mit der vergrabenen Isolatorschicht (3) und der Ausleseelektrode (2) strukturiert wird, oder in umgekehrter Reihenfolge.procedure after claim 1 , characterized in that the layers are all deposited and at the end first the gate electrode (6) is structured together with the storage dielectric (5) and then the shielding layer (4) is structured together with the buried insulator layer (3) and the readout electrode (2). will, or in reverse order. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Isolatorschicht (3) entweder bei hoher Temperatur mittels chemischer Gasphasenabscheidung abgeschieden und anschließend bei 900°C bis 1100°C ausgeheilt wird, oder thermisch gewachsen wird.procedure after claim 1 , characterized in that the buried insulator layer (3) is either deposited at high temperature by means of chemical vapor deposition and then annealed at 900°C to 1100°C, or is grown thermally. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (4) zunächst als amorphes Silizium bei maximal 510°C bis 560°C abgeschieden wird und anschließend bei 450°C bis 650°C die Keimbildung stattfindet und bei 800°C bis 950°C das Keimwachstum.procedure after claim 1 , characterized in that the shielding layer (4) is first deposited as amorphous silicon at a maximum of 510°C to 560°C and then nucleation takes place at 450°C to 650°C and nucleus growth at 800°C to 950°C. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Isolatorschicht (3) aus einem Material mit erhöhter Dielektrizitätszahl besteht, beispielsweise Siliziumnitrid, Hafniumdioxid oder Titandioxid.procedure after claim 1 , characterized in that the buried insulator layer (3) consists of a material with an increased dielectric constant, for example silicon nitride, hafnium dioxide or titanium dioxide. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Abscheidung und Strukturierung der Gateelektrode (6), seitliche p- (10) und n- (11) dotierte Gebiete in die Abschirmschicht (4) implantiert werden und die Implantationsmaske (9) auf der Gateelektroden (6) Mitte endet.procedure after claim 1 , characterized in that after the deposition and structuring of the gate electrode (6), lateral p- (10) and n- (11) doped areas are implanted in the shielding layer (4) and the implantation mask (9) on the gate electrode (6) middle ends. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung, Strukturierung der Gatelektrode (6) und die Implantation der seitlichen p- (10) und n- (11) Gebiete einem CMOS Teil (12) entsprechend ausgeführt ist und mit diesem gleichzeitig erfolgt.procedure after claim 1 and 7 , characterized in that the deposition, structuring of the gate electrode (6) and the implantation of the lateral p- (10) and n- (11) regions is carried out in accordance with a CMOS part (12) and takes place simultaneously with it. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialabscheidung nach den Hochtemperaturprozessen, aber vor den Metallisierungsebenen erfolgt, und das amorphe Silizium der Abschirmschicht (3) zusammen mit der Dotierung bei 450°C bis 650°C am Ende rekristallisiert und aktiviert wird.procedure after claim 1 , characterized in that the material is deposited after the high-temperature processes but before the metallization levels, and the amorphous silicon of the shielding layer (3) is recrystallized and activated together with the doping at 450°C to 650°C at the end. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Schichten: Ausleseelektrode (2), vergrabener Isolatorschicht (3), Abschirmschicht (4), Speicherdielektrikum (5) und Gateelektrode (6) mittels Atomlagenabscheidung bei niedriger Temperatur (<400°C) erfolgt.procedure after claim 1 , characterized in that the layers: readout electrode (2), buried insulator layer (3), shielding layer (4), storage dielectric (5) and gate electrode (6) are deposited by means of atomic layer deposition at low temperature (<400°C). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseelektrode (2) und Gateelektrode (6) aus Titannitrid besteht und die Abschirmschicht (4) aus einem halbleitenden Oxid, beispielsweise Titandioxid, Indium-Gallium-Zink-Oxid oder Strontiumtitanat.procedure after claim 1 , characterized in that the readout electrode (2) and gate electrode (6) consists of titanium nitride and the shielding layer (4) consists of a semiconducting oxide, for example titanium dioxide, indium gallium zinc oxide or strontium titanate.
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859617A (en) 1987-06-09 1989-08-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Thin-film transistor fabrication process
US5524092A (en) 1995-02-17 1996-06-04 Park; Jea K. Multilayered ferroelectric-semiconductor memory-device
US6077716A (en) 1996-10-31 2000-06-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Matrix type multiple numeration system ferroelectric random access memory using leakage current
US6586284B2 (en) 2000-03-30 2003-07-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Silicon-on-insulator (SOI) substrate, method for fabricating SOI substrate and SOI MOSFET using the SOI substrate
US6627519B2 (en) 2001-01-18 2003-09-30 Comtecs Co., Ltd. Method of manufacturing an SOI (silicon on insulator) wafer
US20090004788A1 (en) 2002-07-08 2009-01-01 Raminda Udaya Madurawe Thin film transistors and fabrication methods
WO2011025495A1 (en) 2009-08-28 2011-03-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Two terminal memcapacitor device
US20120014170A1 (en) 2009-06-12 2012-01-19 Hewlet- Packard Developement Company L.P. Capacitive Crossbar Arrays
DE102014105639B3 (en) 2014-03-07 2015-03-05 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Capacitance diode, method for producing a capacitance diode, and memory and detector with such a capacitance diode
US20180019011A1 (en) 2016-07-01 2018-01-18 Konkuk University Industrial Cooperation Corp Selectively activated synaptic device with ultrasmall dimension and low power consumption
WO2018069359A1 (en) 2016-10-10 2018-04-19 Demasius Kai Uwe Capacitive matrix arrangement and method for actuation thereof
US20190303744A1 (en) 2018-03-30 2019-10-03 University Of Massachusetts Capacitive artificial neural networks
EP3826079A1 (en) 2019-11-21 2021-05-26 Semron GmbH High stroke ratio capacitive synaptic device and method of driving the same

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859617A (en) 1987-06-09 1989-08-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Thin-film transistor fabrication process
US5524092A (en) 1995-02-17 1996-06-04 Park; Jea K. Multilayered ferroelectric-semiconductor memory-device
US6077716A (en) 1996-10-31 2000-06-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Matrix type multiple numeration system ferroelectric random access memory using leakage current
US6586284B2 (en) 2000-03-30 2003-07-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Silicon-on-insulator (SOI) substrate, method for fabricating SOI substrate and SOI MOSFET using the SOI substrate
US6627519B2 (en) 2001-01-18 2003-09-30 Comtecs Co., Ltd. Method of manufacturing an SOI (silicon on insulator) wafer
US20090004788A1 (en) 2002-07-08 2009-01-01 Raminda Udaya Madurawe Thin film transistors and fabrication methods
US20120014170A1 (en) 2009-06-12 2012-01-19 Hewlet- Packard Developement Company L.P. Capacitive Crossbar Arrays
WO2011025495A1 (en) 2009-08-28 2011-03-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Two terminal memcapacitor device
DE102014105639B3 (en) 2014-03-07 2015-03-05 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Capacitance diode, method for producing a capacitance diode, and memory and detector with such a capacitance diode
US20180019011A1 (en) 2016-07-01 2018-01-18 Konkuk University Industrial Cooperation Corp Selectively activated synaptic device with ultrasmall dimension and low power consumption
WO2018069359A1 (en) 2016-10-10 2018-04-19 Demasius Kai Uwe Capacitive matrix arrangement and method for actuation thereof
US20190303744A1 (en) 2018-03-30 2019-10-03 University Of Massachusetts Capacitive artificial neural networks
EP3826079A1 (en) 2019-11-21 2021-05-26 Semron GmbH High stroke ratio capacitive synaptic device and method of driving the same

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