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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer nichtflüchtigenSpeicherzelle (10). Bei dem Verfahren wird als Speicherelement (11)der Speicherzelle (10) ein durch Einbringen mindestens einer Speziesaktivierter Bereich (16') eines Festkörperelektrolyten (16) vorgesehenund/oder ausgebildet. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das geometrischeAusgestalten und/oder das Strukturieren des Speicherelements (11)und/oder des aktivierten Bereiches (16') des Festkörperelektrolyten(16) durch das geometrische Ausgestalten des Einbringens der denFestkörperelektrolyten(16) aktivierenden Spezies erfolgt.
    公开号:DE102004014965A1
    申请号:DE200410014965
    申请日:2004-03-26
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Thomas Happ；Cay-Uwe Pinnow
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G11C16-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einernichtflüchtigenSpeicherzelle gemäß dem Oberbegriffvon Anspruch 1.
    [0002] BeimHerstellen von nichtflüchtigenSpeicherzellen wird bei manchen Typen ein Speicherelement dadurchausgebildet, dass in einen Festkörperelektrolytenmindestens eine Spezies eingebracht wird, wodurch im Festkörperelektrolytenin dem Bereich, in welchem die mindestens eine Spezies eingebrachtwird, ein aktivierter Bereich entsteht, der als eigentliches Speicherelementverwendet werden kann und verwendet wird.
    [0003] Problematischist dabei, dass bei herkömmlichenHerstellungsverfahren das Material des Festkörperelektrolyten selbst zunächst abgeschieden, dannaktiviert und dann auch strukturiert wird. Im Rahmen der Herstellungsschrittebeim Strukturieren des Materials des aktivierten Festkörperelektrolyten sowiebei nachfolgenden Weiterverarbeitungsschritten, insbesondere beimPolieren, könnenjedoch unerwünschteVeränderungendes Materials des aktivierten Festkörperelektrolyten oder gar Schädigungendieses Materials entstehen, zum Beispiel durch Verunreinigungen,durch induzierte Randeffekte oder Kanteneffekte und dergleichen.
    [0004] DiesesProblem tritt beim Strukturieren des aktivierten Festkörperelektrolytenund beim Strukturieren des nicht aktivierten Festkörperelektrolyten auf.
    [0005] Darüber hinaussind die Fülleigenschaften bekannterAbscheideprozesse von Materialien für Festkörperelektrolyten nicht geeignet,besonders klein ausgebildete Strukturen, wie Ausnehmungen oder dergleichenzu verfüllen,um eine möglichst hoheIntegrationsdichte zu erreichen.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstelleneiner nichtflüchtigen Speicherzelleder eingangs erwähntenArt anzugeben, bei welchem eine möglichst hohe Integrationsdichteder auszubildenden Speicherzelle ohne Schädigungen des vorgesehenen aktiviertenFestkörperelektrolytmaterialserreicht werden kann.
    [0007] DieAufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Arterfindungsgemäß durchdie kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. VorteilhafteWeiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstelleneiner nichtflüchtigenSpeicherzelle sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
    [0008] Beimgattungsgemäßen Verfahrenzum Herstellen einer nichtflüchtigenSpeicherzelle wird als Speicherelement ein durch Einbringen mindestens einerSpezies aktivierter Bereich eines Festkörperelektrolyten vorgesehenund/oder ausgebildet.
    [0009] Daserfindungsgemäße Verfahrenzum Herstellen einer nichtflüchtigenSpeicherzelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das geometrischeAusgestalten und/oder das Strukturieren des Speicherelements und/oderdes aktivierten Bereichs des Festkörperelektrolyten durch dasgeometrische Ausgestalten des Einbringens der mindestens einen den Festkörperelektrolytenaktivierenden Spezies erfolgt.
    [0010] Esist somit eine Kernidee der vorliegenden Erfindung, das geometrischeAusgestalten und/oder das Strukturieren des Speicherelements selbst,zum Beispiel zum Erzielen einer möglichst hohen Integrationsdichte,durch geeignetes räumlichesBeschränkender Ausdehnung des Speicherelements, dadurch zu erreichen, dassentsprechend das geometrische Ausgestalten des Einbringens der mindestenseinen den Festkörperelektrolytenaktivierenden Spezies gewähltund realisiert wird.
    [0011] ImGegensatz zu Verfahren aus dem Stand der Technik entfallen somitdiejenigen Verfahrensschritte, die ein räumliches Partitionieren desSpeicherelements und des damit in Zusammenhang stehenden aktiviertenBereichs des Festkörperelektrolytenin materieller Hinsicht vorsehen. Insbesondere können somit bestimmte Strukturierungsschritte, Ätzschritteund Polierschritte entfallen, die beim Stand der Technik zu denoben bereits erwähntenNachteilen führen.
    [0012] Beieiner bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensist es vorgesehen, dass das Einbringen der mindestens einen Spezies durchDiffundieren, Implantieren, insbesondere maskiert, und/oder durchLegieren erfolgt, wobei sich insbesondere ein thermisches Annealenund/oder thermisches Aktivieren anschließt.
    [0013] Vorzugsweisewird das Diffundieren der mindestens einen Spezies aus einem primären Reservoiroder aus einem Teil davon heraus realisiert.
    [0014] Entsprechendist es gemäß einerbevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenszum Herstellen einer nichtflüchtigenSpeicherzelle möglich,das geometrische Ausgestalten des Einbringens der mindestens einenden Festkörperelektrolytenaktivierenden Spezies überdas geometrische Ausgestalten des Diffundierens und/oder über dasgeometrische Ausgestalten des primären Reservoirs oder des mitdem Festkörperelektrolyten inKontakt stehenden Bereichs oder Teils des primären Reservoirs zu realisieren.
    [0015] Vonbesonderem Vorteil ist es, wenn das Diffundieren durch Bestrahlenmit Strahlung und/oder thermisch initiiert und/oder unterhaltenwird, insbesondere durch Bestrahlen bzw. thermisches Behandeln desprimärenReservoirs.
    [0016] Dabeikann als das Diffundieren initiierende und/oder unterhaltende Strahlungelektromagnetische Strahlung, Teilchen strahlung, Elektronenstrahlungund/oder Neutronenstrahlung verwendet werden.
    [0017] Fernerist es dabei von Vorteil, wenn als das Diffundieren initiierendeund/oder unterhaltende Strahlung UV-Strahlung verwendet wird.
    [0018] Dabeiist es insbesondere denkbar, dass das geometrische Ausgestaltendes Einbringens der mindestens einen den Festkörperelektrolyten aktivierendenSpezies überdas geometrische Ausgestalten des Bestrahlens selbst, der Strahlungund/oder der Strahlungsquelle erfolgt.
    [0019] Beieiner anderen Alternative oder einer zusätzlichen Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensist es vorgesehen, dass das geometrische Ausgestalten des Einbringensder mindestens den Festkörperelektrolytenaktivierenden Spezies überdas Vorsehen und das geeignete Strukturieren eines Maskenbereichserfolgt.
    [0020] ZumBeispiel kann auf diese Art und Weise die räumliche Ausdehnung des bestrahltenBereichs des primärenReservoirs durch Beschränkungdes Strahlungsbündelserreicht werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann durch denMaskenbereich auch derjenige Bereich des Festkörperelektrolyten definiertwerden, der in Kontakt gebracht wird mit dem Material des primären Reservoirsder mindestens einen den Festkörperelektrolytenaktivierenden Spezies.
    [0021] Esist bei einer anderen Ausführungsform vorgesehen,dass das Speicherelement im Wesentlichen zwischen einer ersten oderunteren Elektrodeneinrichtung oder einem ersten oder unteren Elektrodenbereichund einer zweiten oder oberen Elektrodeneinrichtung oder einem zweitenoder oberen Elektrodenbereich und/oder seitlich oder lateral davonausgebildet wird.
    [0022] Beieiner anderen Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstelleneiner nichtflüchtigenSpeicherzelle ist es vorgesehen, – dass zunächst einTrägermit einem Oberflächenbereichbereitgestellt und/oder ausgebildet wird, – dassauf dem Oberflächenbereichdes Trägers inim Wesentlichen elektrisch isolierter Form eine erste oder untereElektrodeneinrichtung mit einem Oberflächenbereich ausgebildet wird, – dassdann auf dem Oberflächenbereichder ersten oder unteren Elektrodeneinrichtung ein Festkörperelektrolytmit einem Oberflächenbereich ausgebildetwird, – dassdann auf dem Oberflächenbereichdes Festkörperelektrolytenein Maskenbereich ausgebildet und strukturiert wird, – dassdurch das Strukturieren an definierten Stellen im MaskenbereichAusnehmungen ausgebildet werden, durch welche der Festkörperelektrolyt mitseinem Oberflächenbereichlokal in einem Bereich oder in mehreren Bereichen freigelegt wird, andenen ein Speicherelement auszubilden ist, – dassdann auf den freiliegenden Bereichen des Oberflächenbereichs des Festkörperelektrolyten einprimäresReservoir ausgebildet wird, welches mindestens eine Spezies enthält, durchwelche der Festkörperelektrolytaktivierbar ist, – dassdann oder gleichzeitig mit dem vorangehenden Schritt das Diffundierender mindestens einen Spezies aus dem primären Reservoir in inhärent lokalerArt und Weise in den Festkörperelektrolytenhinein derart erfolgt, – dasszumindest ein Teil des Festkörperelektrolytenaktiviert und als aktivierter Bereich ausgebildet wird, und – dassdann das primäreReservoir oder der mit dem Festkörperelektrolytendirekt in Kontakt stehende Bereich davon in elektrischen Kontaktgebracht wird mit einer zweiten oder oberen Elektrodeneinrichtung.
    [0023] Dabeikann es erfindungsgemäß auch vorgesehensein, dass das primäreReservoir vollständigaufgebraucht wird und dass die zweite oder obere Elektrodeneinrichtungin direkten Kontakt gebracht wird mit dem aktivierten Bereich desFestkörperelektrolytenoder Festkörperelektrolytbereichs.
    [0024] Beieiner anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensist es vorgesehen, dass zwischen dem zweiten oder oberen Elektrodenbereichund dem primärenReservoir ein sekundäresReservoir vorgesehen wird, insbesondere unter Ausbilden und Vorseheneiner ein weiteres Diffundieren der mindestens einen Spezies modulierendenoder unterdrückendenDiffusionsbarriere zwischen dem primären Reservoir und dem sekundären Reservoirund/oder insbesondere im Inneren der Ausnehmung des Maskenbereichs.
    [0025] Beieiner anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrensist es vorgesehen, dass als eine den Festkörperelektrolyten aktivierendeSpezies Ionen verwendet werden. Diese Ionen können insbesondere Silberionensein, vorzugsweise Silberkationen.
    [0026] Dieseund weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch anhandder nachstehenden Bemerkungen weiter erläutert: Die Erfindungsmeldungbetrifft unter anderem auch die Integration einer nichtflüchtigenSpeicherzelle in einen CMOS Prozess. Die Speicherzelle wird auchals PMC oder programmable metallization cell bezeichnet, siehe (1), (2),(3), (4).
    [0027] Bislanggibt es auf dem Gebiet noch keine vollständig in einen CMOS-Prozessintegrierten Zellen und daher ebenfalls noch keine Produkte aufder PMC-Technologie, siehe (1), (2), (3), (4). Bisher wird für die Zelledas aktive Material, d.h. das Festkörperelektrolytmaterial) inein geätztesVialoch abgeschieden, siehe (1), (2), (3), (4). Dabei befindet sichdas Vialoch in einem Standarddielektrikum, wie beispielsweise Siliziumdioxidoder Siliziumnitrid. Daran anschließend wird das Festkörperelektrolytmaterial strukturiert,z.B. entweder durch einen geeigneten Ätzprozess oder einen chemisch-mechanischen Polierprozess,z.B. CMP. Beim Ätzenund/oder beim Polieren kann es jedoch zu unerwünschten Schädigungen des Materials kommen,z.B. durch Verunreinigungen, induzierte Rand/Kanteneffekte etc.Ein weiterer Nachteil kann darin gesehen werden, dass die Fülleigenschaftendes Festkörperelektrolytmaterials nichtoptimal sind, d.h. es kann zu unerwünschten Voids oder Saumbildungenbeim Zuwachsen des vorher geschaffenen Vialochs kommen. Weiterhin müssen diezur kritischen Strukturierung des aktiven Materials erforderlichenSonderprozesse u.U. erst neu entwickelt bzw. zusätzlich in den CMOS-Prozessflusseingebracht werden, was zusätzlicheKosten zur Folge hat.
    [0028] Dievorliegende Erfindung beschreibt unter anderem einen Integrationsprozess,bei dem das aktive Material, also die Festkörperelektrolytschicht im Speicherzellenfeldoder Array nicht geätztwerden muss. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil einer signifikanterhöhtenSkalierbarkeit, da sich die Zelle im Wesentlichen durch die Eindiffusionz.B. des Silbers in die Festkörperelektrolytschichtselbstjustiert ausbildet.
    [0029] GrundlegendeIdeen der Erfindung sind also unter anderem die Anleitung zur Herstellungeiner exzellent skalierbaren PMC Speicherzelle, die Ausbildung einersolchen Speicherzelle durch einen selbstjustierten Diffusionsprozess,bei dem z.B. das Silber als aktivierende Spezies nur in Festkörperelektrolytbereicheeindiffundiert, die direkt unter einem in das Dielektrikum geätzten Lochliegen, die Ausbildung einer PMC-Speicherzelle,bei der das Abscheiden des Festkörperelektrolytmaterialsin ein zuvor geätztes Lochvermieden wird, und die Ausbildung einer PMC-Speicherzelle, beider das Ätzendes Festkörperelektrolytmaterialsim Speicherzellenfeld oder Array vermieden wird und daher eine hoheSpeicherdichte erreichbar ist.
    [0030] Nachfolgendwird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf derGrundlage bevorzugter Ausführungsformendes erfindungsgemäßen Verfahrensnäher erläutert.
    [0031] 1 – 8 sindgeschnittene Seitenansichten von Zwischenstufen, die bei der Herstellung einernichtflüchtigenSpeicherzelle gemäß einerbevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenserreicht werden können.
    [0032] Nachfolgendwerden strukturell und/oder funktionell ähnliche, vergleichbare oder äquivalente Elementemit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihresAuftretens wird eine Detailbeschreibung dieser Elemente wiederholt.
    [0033] DieAbfolge der 1 bis 8 zeigtin seitlicher Querschnittsansicht Zwischenstufen, die bei einerbevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenszum Herstellen einer nichtflüchtigenSpeicherzelle 10 erreicht werden können.
    [0034] In 1 istein Zwischenzustand gezeigt, bei welchem zunächst ein Träger 20 vorgegebenwird. Dieser Träger 20 kannein Halbleitermaterialbereich sein, der entsprechend vorgefertigteine zugrunde liegende CMOS-Schaltung in seinem Inneren oder imOberflächenbereich 20a davonenthält.Auf dem vorhandenen Träger 20 oderHalbleitermaterialbereich 20 mit den bereits vorgefertigtenCMOS-Elementen werden dann eine Schicht eines dielektrischen Materials 12,eine Schicht eines ersten oder unteren Elektrodenbereichs 14 sowieeine Schicht eines Festkörperelektrolyten 16 innicht aktivierter Form ausgebildet. Dabei liegt die dielektrische Schicht 12 aufdem Oberflächenbereich 20a desTrägers 20 aufund besitzt selbst einen Oberflächenbereich 12a.die Schicht der ersten oder unteren Elektrodeneinrichtung 14 oderdes ersten oder unteren Elektrodenbereichs 14 liegt aufdem Oberflächenbereich 12a derdielektrischen Schicht 12 auf und besitzt selbst einen Oberflächenbereich 14a,auf welchem die Schicht des Festkörperelektrolyten 16 mit seinemOberflächenbereich 16a aufgebrachtist.
    [0035] Im Übergangzum Zwischenzustand, welcher in der 2 dargestelltist, wird dann auf dem Oberflächenbereich 16a desFestkörperelektrolyten 16 einMaskenbereich 17 ausgebildet. Dies geschieht in dem Ausführungsbeispiel,welches in den 1 bis 8 dargestelltist, durch aufeinander folgendes und ganzflächiges Ausbilden einer ersten weiterenDielektrikumsschicht 17-1 mit einem Oberflächenbereich 17-1a undeinem darauf folgenden zweiten weiteren Dielektrikumsbereich 17-2 miteinem Oberflächenbereich 17-2a.Es wird also auf die Anordnung der 1 eine dielektrischeSchicht oder eine Kombination mehrerer dielektrischer Schichten aufgebracht,um das Festkörperelektrolytmaterial 16 abzudecken.Das erste Dielektrikum 17-1 kann zum Beispiel ein SiliziumnitridSi3N4 sein. Daszweite Dielektrikum 17-2 kann zum Beispiel ein Siliziumoxid SiO2 sein. Es sind aber auch andere dielektrische Kombinationendenkbar.
    [0036] Im Übergangzum Zwischenzustand der 3 wird dann an einer definiertenStelle X im Maskenbereich 17 eine Ausnehmung 17-3 miteinem Wandbereich 17-3w und mit einem Bodenbereich 17-3b geschaffen,durch welche die Position des auszubildenden Speicherelements 11 wiedergegebenwird. Diese Ausnehmung 17-3 kann mittels eines Lithografieprozessesdargestellt werden, wobei in das zweite weitere Dielektrikum 17-2 zumBeispiel Löchergeätztwerden, wobei es dann bei einer vorteilhaften Ausführungsformin Bezug auf das erste weitere Dielektrikum 17-1 zu einerhohen Ätzselektivität derartkommt, dass das erste weitere Dielektrikum 17-1 als Ätzstoppschichtdient und zunächst höchstenszum Teil rückgeätzt wird,so dass der Festkörperelektrolyt 16 bedecktbleibt.
    [0037] Im Übergangzum Zwischenzustand der 4 wird dann das verbleibendeMaterial der ersten weiteren Dielektrikumss chicht 17-1 aufdem Grund 17-3b der geschaffenen Ausnehmung 17-3 durcheinen geeigneten Prozess entfernt, zum Beispiel durch ein nasschemisches Ätzverfahren,so dass der Festkörperelektrolyt 16 zueinem Teil 16' mitdem Oberflächenbereich 16a' freigelegtwird, und zwar ohne dass die Festkörperelektrolytschicht 16 geschädigt wird odernennenswert geschädigtwird.
    [0038] Beider Verwendung einer einzigen Dielektrikumsschicht für den Maskenbereich 17 über dem Festkörperelektrolyten 16 endetdie beschriebene Ätzungfür dieAusnehmung 17-3 oder die entsprechende Reinigung des Bodenbereichsder Ausnehmung 17-3 durch nasschemisches Ätzen direktauf der Oberfläche 16a bzw.in eingeschränkterForm 16a' desFestkörperelektrolyten 16.
    [0039] Im Übergangzum Zwischenzustand der 5 wird dann in konformer Artund Weise eine Schicht 20 für ein primäres Reservoir 20' abgeschieden.In dem in diesem Ausführungsbeispielgezeigten Prozess wird dabei eine Anodenschicht ausgebildet, dieals Ionenspender in Bezug auf das Festkörperelektrolytmaterial 16 dienenkann und zum Beispiel aus Silber, Kupfer oder dergleichen gebildetist oder diese Materialien enthält.Bei diesem Ausbildungsvorgang in Bezug auf die Schicht 20 desprimärenReservoirs 20' werdensowohl die noch bestehenden Oberflächenbereiche 17a desMaskenbereichs 17 als auch die Wände 17-3w und derBodenbereich 17-3b der Ausnehmung 17-3 und mithinder freigelegte Oberflächenbereich 16a' des Festkörperelektrolytenmit dem Material 20 des primären Reservoirs 20' abgedeckt.Die Schicht 20 des primärenReservoirs 20' mussdünn genugsein, damit sich Transparenz zum Beispiel für UV-Strahlung ergibt, damit ander Grenzfläche 16a' zum Festkörperelektrolyten 16 einProzess der so genannten Fotodiffusion aus dem primären Reservoir 20' als Ionenspenderangeregt werden kann, wodurch dann eine Eindiffusion der aktivierendenSpezies, insbesondere also der Ionen in das Festkörperelektrolytmaterial 16 erfolgen kann.
    [0040] Beieinem Spezialfall werden die Abscheidung der Ionenspezies und dieFotodiffusion in einem einzigen Schritt realisiert, z.B. durch Sputtern,wobei das Ionenspendermaterial im Beisein eines UV-haltigen Plasmasabgeschieden wird.
    [0041] Im Übergangzur Zwischenstufe der 6 wird dann die Bestrahlungmittels UV-Strahlung durchgeführt,so dass die Teilchen der Spezies, die zu einer Aktivierung des Festkörperelektrolytmaterials 16 führen können, ander Grenzfläche 16a' zwischen demFestkörperelektrolytmaterial 16 unddem dort aufliegenden Teil des primären Reservoirs 20' durch die Bestrahlungzum Eindiffundieren in das Festkörperelektrolytmaterial 16 angeregtwerden. Zusätzlichkönnendas Halbleitersubstrat oder der Halbleitermaterialbereich 20 dabeierwärmtwerden, um die Eindiffusion der aktivierenden Spezies und insbesondereIonen in das Festkörperelektrolytmaterial 16 zuunterstützen.
    [0042] Im Übergangzum Zwischenzustand der 7 kann dann optional zunächst eineDiffusionsbarriere 21 ausgebildet werden, welche das Innere derAusnehmung 17-3 im Wandbereich 17-3w und im Bodenbereich 17-3b konformauskleidet. Es folgt dann ein Prozessschritt, bei welchem in dieAusnehmung 17-3 Material für ein sekundäres Reservoir 20'' als weiteren Ionenspender abgeschiedenwird, wodurch die Ausnehmung 17-3 vollständig gefüllt wird, sodass sich ein sekundäresReservoir 20'' ergibt. Dieoptionale Diffusionsbarriere 21 kann zum Beispiel durcheine Metallabscheidung, zum Beispiel unter Verwendung von Titanoder Titannitrid, und/oder durch einen Oxidationsvorgang an derOberfläche 16a' des freigelegtenFestkörperelektrolytmaterials 16 erfolgen,so dass sich dort eine GeOx-Schichteinstellt. Dies hat den Vorteil, dass eine unerwünschte übermäßige Diffusion der Ionen oderder aktivierenden Spezies währendnachfolgender Prozessschritte vermieden werden kann oder unterdrückt werden kann.Durch anschließendesPolieren erreicht man dann die in der 7 gezeigteStruktur, wobei der Poliervorgang auf der Oberfläche 17-2a des zweiten weiterenDielektrikums 17-2 des Maskenbereichs 17 endet.
    [0043] Im Übergangzum Zwischenzustand der 8 wird dann noch das Materialfür diezweite oder obere Elektrodeneinrichtung 18 oder für den zweiten oderoberen Elektrodenbereich 18 mit dem Oberflächenbereich 18a ausgebildet.Dies folgt zum Beispiel durch Abscheiden und anschließendes Strukturieren. Damitwird die PMC-Speicherzelle 10 mit dem aktivierten Teil 16' des Festkörperelektrolytbereichs 16 alsSpeicherelement 11 abgeschlossen. Die weitere Prozessierungkann dann die Standard-CMOS-Back-End-Prozesseumfassen, wie das Ausbilden einer oder mehrerer Isolationsschichten, dasAusbilden einer oder mehrerer Metallisierungsschichten oder Metallisierungslagen,das Ausbilden einer oder mehrerer Kontaktlagen sowie einer Passivierung.
    [0044] Diein der Ausführungsformder 1 bis 8 dargestellten Prozessschrittekönnenauch mehrmals nacheinander auf einem Halbleitermaterialbereich odereinem Halbleitersubstrat ausgeführt werden,um PMC-Zellen 10 gemäß einerweiteren Ausführungsformder vorliegenden Erfindung übereinanderzu stapeln und somit die Integrationsdichte der Zellen 10 zuerhöhen.
    [0045] Zwischenden oben beschriebenen ausgeführteneinzelnen Prozessschritten der beschriebenen Ausführungsformkann es zweckmäßig und/oder vorteilhaftsein, thermische Nachbehandlungsschritte und/oder Reinigungsschritteeinzufügen.Diese sind ohne weitere Einschränkungenals weitere Ausführungsformender vorliegenden Erfindung denkbar.
    [0046] Alsweitere Ausgestaltung sind ebenfalls Abänderungen des Prozessflussesdenkbar, die mehrere Schritte kombinieren, so z.B. das Abscheidenund das gleichzeitige Eintreiben oder Aktivieren, z.B. durch Fotodiffusion,des bzw. durch das Ionenspendermaterial in die Festkörperelektrolytschichtdurch geeignete Abscheidemethoden.
    [0047] Alsweitere Ausgestaltung sind ebenfalls Abänderungen des Prozessflussesdenkbar, bei denen einzelne Prozessschritte weg gelassen werden,um eine PMC-Zelle auszubilden, so z.B. die Ausbildung einer Diffusionsbarrierenschichtoder das Ausbilden eines Ionenspenderreservoirs.
    Zitierte Literatur:
    (1) : [Kozicki1999] M.N. Kozicki, M. Yun, L.Hilt, A. Singh, Electrochemical Society Proc., Vol. 99–13, (1999)298(2) : [Kozicki2000] M.N. Kozicki, M. Yun, S.J. Yang, J.P. Aberouette,J.P. Bird, Superlattices and Microstructures, Vol. 27, No.5/6, (2000)485–488(3) : [Kozicki2002] M.N. Kozicki, M. Mitkova, J. Zhu, M. Park,C. Gopalan, „CanSolid State Electrochemistry Eliminate the Memory Scaling Quandry ", Proc. VLSI (2002)(4) : [Neale2002] R. Neale, "Micronto look again at nonvolatile amorphous memory", Electronic Engineering Design (2002)
    10 erfindungsgemäße nichtflüchtige Halbleiterspei cherzelle 11 Speicherelement 12 dielektrischeSchicht 12a Oberflächenbereich 14 ersteoder untere Elektrodeneinrichtung, erster oderunterer Elektrodenbereich 14a Oberflächenbereich 16 Festkörperelektrolyt,Festkörperelektrolytbe reich,Festkörperelektrolytmaterial 16a Oberflächenbereich 17 Maskenbereich 17a Oberflächenbereich 17-1 ersteweitere Dielektrikumsschicht 17-1a Oberflächenbereich 17-2 zweiterweiterer Dielektrikumsbereich 17-2a Oberflächenbereich 17-3 Ausnehmungim Maskenbereich 17 17-3b Bodenbereich 17-3w Wandbereich 20 Materialbereichfür primäres Reservoir 20a Oberflächenbereich 20' primäres Reservoir,Teil des Materials 20 für dasprimäreReservoir, welches mit dem Festkör perelektrolyten 16 indirektem Kontakt steht 20'' sekundäres Reservoir 21 Diffusionsbarriere X DefinierteStelle fürSpeicherelement 11
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zum Herstellen einer nichtflüchtigen Speicherzelle(10), bei welchem als Speicherelement (11) eindurch Einbringen mindestens einer Spezies aktivierter Bereich (16') eines Festkörperelektrolyten (16)vorgesehen und/oder ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet,dass das geometrische Ausgestalten und/oder das Strukturieren desSpeicherelements (11) und/oder des aktivierten Bereichs(16') desFestkörperelektrolyten(16) durch das geometrische Ausgestalten des Einbringensder mindestens einen den Festkörperelektrolyten(16) aktivierenden Spezies erfolgt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Einbringen der mindestens einen Spezies durch Diffundieren,Implantieren, insbesondere maskiert, und/oder durch Legieren erfolgt,wobei sich insbesondere ein thermisches Annealen oder thermischesAktivieren anschließt.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Diffundieren aus einem primären Reservoir (20') oder einemTeil davon heraus erfolgt.
    [4] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das geometrische Ausgestalten des Einbringensder mindestens einen den Festkörperelektrolyten(16) aktivierenden Spezies über das geometrische Ausgestaltendes Diffundierens und/oder überdas geometrische Ausgestalten des primären Reservoirs (20)oder des mit dem Festkörperelektrolyten(16) in Kontakt stehenden Bereichs oder Teils des primären Reservoirs (20') erfolgt.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Diffundieren durch Bestrahlen mit Strahlung und/oder thermisch initiiertund/oder unterhalten wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass als das Diffundieren initiierende und/oder unterhaltende Strahlungelektromagnetische Strahlung, Teilchenstrahlung, Elektronenstrahlungund/oder Neutronenstrahlung verwendet wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass als das Diffundieren initiierende und/oder unterhaltende Strahlung UV-Strahlungverwendet wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das geometrische Ausgestalten des Einbringens der mindestenseinen den Festkörperelektrolyten(16) aktivierenden Spezies über das geometrische Ausgestaltendes Bestrahlens, der Strahlung und/oder der Strahlungsquelle erfolgt.
    [9] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das geometrische Ausgestalten des Einbringensder mindestens einen den Festkörperelektrolyten(16) aktivierenden Spezies über das Vorsehen und das geeigneteStrukturieren eines Maskenbereichs (17) erfolgt.
    [10] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Speicherelement (11) im Wesentlichenzwischen einer ersten oder unteren Elektrodeneinrichtung (14)und einer zweiten oder oberen Elektrodeneinrichtung (18) ausgebildetund/oder seitlich oder lateral davon wird.
    [11] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, – dasszunächstein Träger(20) mit einem Oberflächenbereich(20a) bereitgestellt und/oder ausgebildet wird, – dass aufdem Oberflächenbereich(20a) des Trägers(20) in im Wesentlichen elektrisch isolierter Form eineerste oder untere Elektrodeneinrichtung (14) mit einemOberflächenbereich(14a) ausgebildet wird, – dass dann auf dem Oberflächenbereich(14a) der ersten oder unteren Elektrodeneinrichtung (14)ein Festkörperelektrolyt(16) mit einem Oberflächenbereich(16a) ausgebildet wird, – dass dann auf dem Oberflächenbereich(16a) des Festkörperelektrolyten(16) ein Maskenbereich (17) ausgebildet und strukturiertwird, – dassdurch das Strukturieren an definierten Stellen im Maskenbereich(17) Ausnehmungen (17-3) ausgebildet werden, durchwelche der Festkörperelektrolyt(16) mit seinem Oberflächenbereich(16a) lokal in einem Bereich oder in mehreren Bereichen(16a') freigelegtwird, an denen ein Speicherelement (11) auszubilden ist, – dass dannauf den freiliegenden Bereichen (16a') des Oberflächenbereichs (16a)des Festkörperelektrolyten(16) ein primäresReservoir (20')ausgebildet wird, welches mindestens eine Spezies enthält, durchwelche der Festkörperelektrolyt(16) aktivierbar ist, – dass dann oder gleichzeitigmit dem vorangehenden Schritt das Diffundieren der mindestens einen Speziesaus dem primärenReservoir (20, 20')in inhärentlokaler Art und Weise in den Festkörperelektrolyten (16)hinein derart erfolgt, – dasszumindest ein Teil des Festkörperelektrolyten (16)aktiviert und als aktivierter Bereich (16') ausgebildet wird, und – dass danndas primäreReservoir (20, 20')oder der mit dem Festkörperelektrolyten(16) direkt in Kontakt stehende Bereich (20') davon in elektrischenKontakt gebracht wird mit einer zweiten oder oberen Elektrodeneinrichtung(18).
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, – dass dasprimäreReservoir (20, 20')vollständig aufgebrauchtwird und – dassdie zweite oder obere Elektrodeneinrichtung (18) in direktenKontakt gebracht wird mit dem aktivierten Bereich (16') des Festkörperelektrolyten(16) oder Festkörperelektrolytbereichs(16).
    [13] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 oder12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten oder oberenElektrodenbereich (18) und dem primären Reservoir (20, 20') ein sekundäres Reservoir(20'') vorgesehenwird, insbesondere unter Vorsehen einer ein weiteres Diffundierender mindestens einen Spezies modulierenden Diffusionsbarriere (21)zwischen dem primärenReservoir (20, 20')und dem sekundärenReservoir (20'') und/oder insbesondereim Inneren der Ausnehmung (17-3) des Maskenbereichs (17).
    [14] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurchgekennzeichnet, dass als eine den Festkörperelektrolyten (16)aktivierende Spezies Ionen verwendet werden, insbesondere Silberionen, vorzugsweiseSilberkationen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004014965B4|2007-12-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| ON| Later submitted papers|
    2005-10-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-11-08| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
    2008-06-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-01-21| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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