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DE102006040238A1 - Transistor arrangement for selecting one memory cell from multiple memory cells in substrate, has memory cell, and one wordline forms in one wordline trench of multiple gate electrodes at side panel of active areas of two adjacent set - Google Patents

Transistor arrangement for selecting one memory cell from multiple memory cells in substrate, has memory cell, and one wordline forms in one wordline trench of multiple gate electrodes at side panel of active areas of two adjacent set Download PDF

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DE102006040238A1
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Abstract

The transistor arrangement has memory cell (110,111), where each memory cell of a transistor (140,141) is connected by a memory element (120,121) with a bit line (130) and is addressable by selecting two word lines (160,161) and the bit line. The one wordline forms in one wordline trench of multiple gate electrodes at a side panel of active areas of two adjacent set of transistor cells in wordline direction. INDEPENDENT CALIMS are also included for the following: (1) a vertical transistor arrangement in a substrate (2) a method for manufacturing an arrangement of vertical transistor cells in a substrate (3) a method for the operation of a double gate transistor (4) a method for the operation of two adjacent double gate transistor in an arrangement of double gate transistors.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistor, eine Speicherzellenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Speicherelements mit mindestens einer Speicherzelle, insbesondere einer resistiv schaltenden, beispielsweise einer Phasenwechselspeicherzelle, und ein Speicherelement.The The invention relates to a transistor, a memory cell arrangement and a method of manufacturing and operating a memory element with at least one memory cell, in particular a resistive switching, for example, a phase change memory cell, and a memory element.

Konventionelle Speicherelemente, insbesondere Halbleiterspeicherelemente, können unterteilt werden in eine erste Gruppe von sogenannten funktionalen Speicherelementen, beispielsweise PLAs, PALs, usw. und eine zweite Gruppe sogenannter Tabellenspeicherelemente, beispielsweise ROM-Elemente, wie zum Beispiel PROMs, EPROMs, EEPROMs, Flashspeicher usw. Weiterhin gibt es eine dritte Gruppe sogenannter RAM-Elemente, wie zum Beispiel DRAMs und SRAMs.conventional Memory elements, in particular semiconductor memory elements, can be subdivided into a first group of so-called functional memory elements, For example, PLAs, PALs, etc. and a second group of so-called Table storage elements, for example ROM elements, such as PROMs, EPROMs, EEPROMs, flash memory, etc. There is also a third group so-called RAM elements, such as DRAMs and SRAMs.

In jüngerer Zeit sind sogenannte resistiv oder resistiv schaltende Speicherelemente bekannt geworden, beispielsweise sogenannte Phasenwechselspeicher (PCMs) oder Brückenleiterspeicher (conducting bridge = CB) Speicher oder magnetoresistive Speicher (MRAM) oder resistives RAM (RRAM).In younger Time are so-called resistive or resistively switching memory elements become known, for example, so-called phase change memory (PCMs) or bridge conductor memory (conducting bridge = CB) memory or magnetoresistive memory (MRAM) or resistive RAM (RRAM).

In einer resistiv oder resistiv schaltenden Speicherzelle kann ein aktives oder aktiv schaltendes Material, welches üblicherweise zwischen zwei entsprechenden Elektroden, d.h. einer Anode und einer Kathode positioniert ist, zwischen ei nem leitenden und einem weniger leitenden Zustand durch einen geeigneten Schaltprozess umgeschaltet werden. Dem leitenden Zustand kann eine logische 1 und dem weniger leitenden Zustand kann eine logische 0 zugeordnet werden, oder umgekehrt, was einer logischen Anordnung eines Bits entspricht.In a resistive or resistive switching memory cell may be active or active switching material, which is usually between two corresponding electrodes, i. an anode and a Cathode is positioned, between a nem conductive and a less conductive state switched by a suitable switching process become. The conductive state can be a logical 1 and less conductive state can be assigned a logical 0, or vice versa, which corresponds to a logical arrangement of a bit.

Für Phasenwechselspeicher (PCRAMs) kann beispielsweise ein geeignetes Chalcogenidegemisch, z.B. Ge-Sb-Te (GST) oder ein IN-SB-TE-Gemisch als schaltaktives Material genutzt werden, welches zwischen zwei entsprechenden Elektroden positioniert ist. Dieses schaltaktive, also beispielsweise das chalgonide Material kann zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand umgeschaltet werden, wobei der amorphe Zustand vergleichsweise gering leitend ist und dem eine logische 0 zugeordnet werden kann, und der kristalline Zustand der vergleichsweise gut leitende Zustand ist, dem entsprechend eine logische 1 zugeordnet werden kann. Im folgenden wird dieses Material als schaltaktives Material bezeichnet.For phase change memory (PCRAMs), for example, a suitable chalcogenide mixture, e.g. Ge-Sb-Te (GST) or an IN-SB-TE mixture as a switching active Material to be used, which is between two corresponding electrodes is positioned. This switching active, so for example the chalgonide Material can be between an amorphous and a crystalline state be switched, the amorphous state comparatively low is conductive and to which a logical 0 can be assigned, and the crystalline state of the comparatively well-conductive state is, to which a logical 1 can be assigned accordingly. in the Following this material is referred to as a switching active material.

Um einen Wechsel von dem amorphen, also dem vergleichsweise schwach leitenden Zustand des schaltaktiven Materials, zu dem kristallinen, also dem vergleichsweise gut leitenden Zustand herbeizuführen, muss das Material erhitzt werden. Zu diesem Zweck wird ein erhitzender Stromimpuls durch das Material geleitet, der das schaltaktive Material über seine Kristallisationstemperatur hinaus erhitzt und damit den Widerstand verringert. Auf diese Weise kann die Speicherzelle in einen ersten logischen Zustand gesetzt werden. Umgekehrt kann das schaltaktive Material durch Anlegen eines relativ hohen Stromes an die Zelle erhitzt werden, was ein Schmelzen des schaltaktiven Materials bewirkt und durch anschließendes Abschrecken kann das Material in einen amorphen, d.h. einen relativ schwach leitenden Zustand gebracht werden, dem ein zweiter logischer Zustand zugeordnet werden kann, sodass der erste logische Zustand zurückgesetzt wird.Around a change from the amorphous, so the comparatively weak conductive state of the switching active material, to the crystalline, So bring about the comparatively well-conductive state, must the material will be heated. For this purpose, a heated Current pulse passed through the material, which is the switching active material on his Crystallization temperature also heated and thus the resistance reduced. In this way, the memory cell in a first logical state are set. Conversely, the switching active Material by applying a relatively high current to the cell are heated, causing a melting of the switching active material and by subsequent quenching For example, the material can be transformed into an amorphous, i. a relatively weak one be brought to a conductive state, the second logical state can be assigned so that the first logical state is reset becomes.

Für PCRAM-Zellen sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, beispielsweise von S.J. Ahn, "Highly Manufacturable High Density Phase Change Memory of 64MB and Beyond", IEDM 2004 , und H. Horii et al. "A novel cell technology using N-doped GeSbTe films for Phase change RAM", VLSI, 2003 , sowie Y.N. Hwang et al "Full integration and reliability evaluation of Phase-change RAM based an 0.24 um-CMOS technologies", VLSI, 2003 , oder S. Lai et al "OUM – a 180 nm nonvolatile memory cell element technology for stand alone and embedded applications", IEDM 2001 , oder von Y.H. Ha et al "An edge contact cell type cell for Phase change RAM featuring very low Power consumption", VLSI, 2003 .Various proposals have been made for PCRAM cells, for example from SJ Ahn, "Highly Manufacturable High Density Phase Change Memory of 64MB and Beyond", IEDM 2004 , and H. Horii et al. "A novel cell technology using N-doped Spectral Films for Phase Change RAM", VLSI, 2003 , such as YN Hwang et al. "Phase-change RAM based on 0.24 μm CMOS technologies", VLSI, 2003 , or S. Lai et al "OUM - a 180 nm nonvolatile memory cell element technology for stand-alone and embedded applications", IEDM 2001 , or from YH Ha et al "An edge contact cell type cell for phase change RAM featuring very low power consumption", VLSI, 2003 ,

Aus Kostengründen ist eine kleine Zellengröße notwendig, die eine hohe Dichte von Speicherzellen in einem Speicherelement ermöglicht.Out cost reasons a small cell size is necessary the high density of memory cells in a memory element allows.

Ein Nachteil der vorgeschlagenen Speicherzellen ist die Verwendung planarer array Transistoren oder Transistoren mit einem Source/Drain-Kontakt in derselben horizontalen Ebene, beispielsweise FinFETs. Eine solche Bauweise verhindert aus geometrischen Gründen das Schrumpfen der Zelle unter eine Größe von 6F2, da die Größe einer Zelle die Fläche umfasst, die für den Transistor zum Auswählen der Zelle benötigt wird.One Disadvantage of the proposed memory cells is the use of planar array transistors or transistors with a source / drain contact in the same horizontal plane, for example FinFETs. Such Construction prevents geometric shrinkage of the cell under a size of 6F2, because the size of a Cell the area includes that for the transistor for selecting the Cell needed becomes.

Die US 2005/0001257 A1 offenbart eine DRAM-Speicherzelle mit einer vertikalen Transistorzelle, die in einem Substrat ge bildet ist, und die eine untere Source/Drain-Region umfasst, die mit einer gemeinsamen Verbindungsplatte verbunden ist. Obere Source/Drain-Regionen der Transistorzelle weisen einen Kontakt auf, der mit einer Speicherkapazität verbunden ist. Die Anordnung der Transistorzellen ist gebildet durch Wortleitungsgräben, wobei die Wortleitungen in den Gräben Gateelektroden des Transistors bilden, und durch Isolierungsgräben (shallow trench insulation STI), die senkrecht zu den Wortleitungsgräben verlaufen. Ein Nachteil dieser Struktur ist die Notwendigkeit, zwei voneinander elektrisch isolierte Wortleitungsspacer in einem Wortleitungsgraben unterzubringen.The US 2005/0001257 A1 discloses a DRAM memory cell having a vertical transistor cell formed in a substrate and having a lower source / drain region connected to a common connection plate. Upper source / drain regions of the transistor cell have a contact connected to a storage capacity. The arrangement of the transistor cells is formed by word line trenches, wherein the word lines in the trenches form gate electrodes of the transistor, and by shallow trench isolation (STI), which run perpendicular to the word line trenches. A disadvantage of this structure is the need to accommodate two electrically isolated word line spacers in a wordline trench.

Es ist damit ein Ziel dieser Erfindung, ein neues Design eines Auswahltransistors für ein Speicherelement mit einer Vielzahl an Speicherzellen vorzuschlagen, insbesondere Phasenwechselspeicherzellen, und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Transistoren, wobei die oben genannten Probleme vermieden werden.It Thus, it is an object of this invention to provide a new design of a selection transistor for a To propose memory element with a multiplicity of memory cells, in particular phase change memory cells, and a corresponding Method for manufacturing the transistors, the problems mentioned above be avoided.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung vertikaler Transistoren in einem Substrat zur Auswahl einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen vorgeschlagen, wobei jede Speicherzelle eine Transistorzelle über ein Speicherelement mit einer Bitleitung verbindet und über zwei Wortleitungen und die Bitleitung adressierbar ist, wobei die Anordnung der vertikalen Transistoren bestimmt ist durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben und eine Vielzahl von senkrecht kreuzenden Isolierungsgräben in dem Substrat. In Richtung der Isolierungsgräben separieren die Wortleitungsgräben die Transistorzellen voneinander, und in Richtung der Wortleitungsgräben separieren die Isolierungsgräben die Transis torzellen voneinander, wobei ein Wortleitungsgraben eine Wortleitung aufnimmt und wobei eine erste Wortleitung in einem ersten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an einer Seitenwand aktiver Gebiete einer ersten und einer zweiten benachbarten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und wobei eine zweite Wortleitung in einem benachbarten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden auf der gegenüberliegenden Seitenwand der aktiven Gebiete der zweiten und einer dritten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet.To In a first aspect of the invention, an arrangement becomes vertical Transistors in a substrate for selecting one of a plurality proposed by memory cells, each memory cell one Transistor cell over a memory element connects to a bit line and over two Word lines and the bit line is addressable, the arrangement the vertical transistors is determined by a variety of Word line trenches and a plurality of vertically crossing isolation trenches in the Substrate. In the direction of the isolation trenches, the word line trenches separate the Transistor cells from each other, and in the direction of the word line trenches separate the isolation trenches the Transis torzellen from each other, wherein a word line trench a Word line and wherein a first word line in a first Wordline trench a plurality of gate electrodes on a sidewall more active Areas of a first and a second adjacent row of transistor cells in the word line direction, and wherein a second word line in a neighboring word line trench, a plurality of gate electrodes on the opposite side Sidewall of the active areas of the second and third row of transistor cells in the word line direction forms.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung stellt auf eine Anordnung vertikaler Transistoren in einem Substrat zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen ab, wobei jede Speicherzelle einen Transistor über ein Speicherelement mit einer Bitleitung verbindet und durch Auswählen der Bitleitung und zweier Wortleitungen adressierbar ist, wobei die Anordnung der vertikalen Transistoren bestimmt ist durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben und eine Vielzahl von senkrecht kreuzenden Isolierungsgräben in dem Substrat. Die Wortleitungsgräben separieren die Transistorzellen in Richtung der Isolierungsgräben voneinander, und die Isolierungsgräben separieren die Transistorzellen in Richtung der Wortleitungsgräben voneinander, wobei ein Wortleitungsgraben eine Reihe von Gate-Elektroden einer Reihe benachbarter Transistorzellen in Wortleitungsrichtung aufnimmt, wobei die Gate-Elektroden elektrisch an eine Gate-Leitung gekoppelt sind, die über dem Wortleitungsgraben positioniert ist, und wobei eine erste Reihe von Gate-Elektroden in einem ersten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an einer ersten Seitenwand aktiver Gebiete einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe von Transistorzellen in Wortlei tungsrichtung bildet und wobei eine zweite Reihe von Gate-Elektroden in einem benachbarten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden auf der anderen Seitenwand der aktiven Gebiete der zweiten und einer dritten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet.A other embodiment The invention relates to an arrangement of vertical transistors in a substrate for selection one of a plurality of memory cells, each memory cell one Transistor over connects a memory element to a bit line and by selecting the Bit line and two word lines is addressable, the Arrangement of the vertical transistors is determined by a variety of word line trenches and a plurality of vertically crossing isolation trenches in the Substrate. The word line trenches Separate the transistor cells in the direction of the isolation trenches from each other, and the isolation trenches the transistor cells separate in the direction of the word line trenches, wherein a wordline trench is a series of gate electrodes of a row receiving adjacent transistor cells in the word-line direction, wherein the gate electrodes are electrically coupled to a gate line are over that Word line trench is positioned, and wherein a first row of gate electrodes in a first word line trench a plurality of gate electrodes on a first sidewall of active regions first and a second, adjacent row of transistor cells forms in Wortlei direction and wherein a second row of gate electrodes in one adjacent wordline trench a plurality of gate electrodes on the other side wall of the active areas of the second and one third row of transistor cells in the word line direction forms.

Weiterhin schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung vertikaler Transistorzellen in einem Substrat vor, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
Herstellen einer leitenden Schicht innerhalb des Substrats, wobei die leitende Schicht von einer weniger leitenden und zumindest teilweise gegensätzlich dotierten Substratschicht bedeckt ist;
Bilden einer Vielzahl paralleler Isolierungsgräben, die sich entlang einer ersten Richtung erstrecken und Füllen der Isolierungsgräben mit einem Isoliermaterial;
Bilden einer Vielzahl paralleler Wortleitungsgräben, die sich entlang einer zweiten, senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken, somit Säulen von Substratmaterial bilden, die aus dem Substrat heraustreten und als aktive Gebiete von Transistorzellen dienen;
Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum in einem Wortleitungsgraben und anschließendes Füllen mit einem leitenden Material, sodass Gate-Elektroden an einer Seitenwand einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung gebildet werden, die somit eine Wortleitung bilden;
Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum in mindestens einem zweiten, benachbarten Wortleitungsgraben und anschließendes Füllen mit einem leitfähigen Material, welches somit Gate-Elektroden an einer gegenüberliegenden Seitenwand der ersten Reihe von aktiven Gebieten und an einer Seitenwand einer dritten, benachbarten Reihe von aktiven Gebieten in Wortleitungsrichtung bildet und damit eine zweite Wortleitung bildet.
Furthermore, the invention proposes a method for producing an arrangement of vertical transistor cells in a substrate, comprising the following method steps:
Forming a conductive layer within the substrate, the conductive layer being covered by a less conductive and at least partially oppositely doped substrate layer;
Forming a plurality of parallel isolation trenches extending along a first direction and filling the isolation trenches with an insulating material;
Forming a plurality of parallel wordline trenches extending along a second, perpendicular to the first direction, thus forming columns of substrate material emerging from the substrate and serving as active regions of transistor cells;
Forming a layer of gate dielectric in a wordline trench and then filling with a conductive material such that gate electrodes are formed on a sidewall of a first and a second adjacent row of active regions in the wordline direction, thus forming a wordline;
Forming a layer of gate dielectric in at least one second adjacent wordline trench and then filling with a conductive material thus forming gate electrodes on an opposite sidewall of the first row of active areas and on a sidewall of a third, adjacent row of active areas in the wordline direction and thus forms a second word line.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung vertikaler Transistorzellen in einem Substrat vorgeschlagen, welches folgende Verfahrensschritte umfasst:
Bilden einer Vielzahl paralleler Isolierungsgräben, die sich in einer ersten Richtung erstrecken und Füllen der Isolierungsgräben mit einem Isoliermaterial;
Bilden einer Vielzahl paralleler Wortleitungsgräben, die sich in einer zweiten Richtung, senkrecht zur ersten Richtung erstrecken und somit Säulen von Substratmaterial bilden, die aus der leitfähigen Schicht in dem Substrat heraustreten und als aktive Gebiete von Transistorzellen dienen;
Herstellen einer Schicht von Gatedielektrikum in einem ersten Wortleitungsgraben und nachfolgendes Füllen mit einem leitfähigen Material, sodass damit Gate-Elektroden an einer Seitenwand einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung gebildet werden, die so eine Wortleitung bilden;
Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum in mindestens einem zweiten, benachbarten Wortleitungsgraben und nachfolgendes Füllen mit einem leitfähigen Material, sodass Gate-Elektroden an einer gegenüberliegenden Seitenwand der ersten Reihe der aktiven Gebiete und an einer Seitenwand einer dritten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung gebildet werden, sodass damit eine zweite benachbarte Wortleitung gebildet wird.
Furthermore, a method for producing an arrangement of vertical transistor cells in a substrate is proposed according to the invention, which method comprises the following method steps:
Forming a plurality of parallel isolation trenches extending in a first direction and filling the isolation trenches with an insulating material;
Forming a plurality of parallel wordline trenches extending in a second direction perpendicular to the first direction and thus forming columns of substrate material emerging from the conductive layer in the substrate and serving as active regions of transistor cells;
Producing a layer of gate dielectric in a first word line trench and subsequently filling it with a conductive material such that gate electrodes are formed thereon on a sidewall of a first and a second adjacent row of active regions in the word line direction form a wordline;
Forming a layer of gate dielectric in at least a second, adjacent wordline trench and then filling with a conductive material such that gate electrodes are formed on an opposite sidewall of the first row of active areas and on a sidewall of a third, adjacent row of active areas in the wordline direction; so that thus a second adjacent word line is formed.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines Doppelgate-Transistors vorgeschlagen, wobei der Transistor ein aktives Gebiet aufweist, eine erste Gate-Elektrode, die an einer ersten Seitenwand des aktiven Gebiets angeordnet ist und eine zweite Gate-Elektrode, die an der gegenüberliegenden Seitenwand des aktiven Gebiets angeordnet ist, wobei die erste Gate-Elektrode an eine erste Wortleitung gekoppelt und die zweite Gate-Elektrode an eine zweite Wortleitung gekoppelt ist, und wobei der Transistor einen ersten Zustand aufweisen kann, der durch eine erste zum Öffnen des Transistors an beide Wortleitungen angelegte Spannung bestimmt ist, und einen zweiten Zustand, der zum Absenken der Leitfähigkeit des Transistors um mindestens eine Größenordnung durch eine dritte an die erste Wortleitung angelegte Spannung und eine vierte an die zweite Wortleitung angelegte Spannung definiert ist.Farther a method for operating a double-gate transistor is proposed, wherein the transistor has an active region, a first gate electrode, which is arranged on a first side wall of the active area and a second gate electrode disposed on the opposite side wall of the active region is arranged, wherein the first gate electrode to coupled to a first word line and the second gate electrode a second word line is coupled, and wherein the transistor may have a first state, which by a first to open the Transistor to both word lines applied voltage is determined and a second state for lowering the conductivity of the transistor by at least an order of magnitude by a third voltage applied to the first word line and a fourth to the second word line applied voltage is defined.

Ebenso wird ein Verfahren zum Betreiben eines ersten und eines zweiten, benachbarten Doppelgate-Transistors in einer Anordnung von Doppelgate-Transistoren, wobei der erste Doppelgate-Transistor eine erste an eine erste Wortleitung gekoppelte Gate-Elektrode und eine zweite an eine zweite Wortleitung gekoppelte Gate-Elektrode aufweist, und der zweite Doppelgate-Transistor eine erste an eine dritte Wortleitung gekoppelte Gate-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode aufweist, die an die zweite Wortleitung gekoppelt ist, sodass der erste und der zweite Transistor die an die zweite Wortleitung gekoppelte Gate-Elektrode gemeinsam haben, wobei beim Öffnen des ersten Transistors eine positive Gatespannung an die erste und zweite Wortleitung angelegt wird und Erdpotential oder eine negative Spannung an die dritte Wortleitung zum Schließen des zweiten Transistors angelegt wird.As well A method for operating a first and a second, adjacent double gate transistor in an array of dual gate transistors, wherein the first dual gate transistor is a first to a first word line coupled gate electrode and a second to a second word line has coupled gate electrode, and the second double-gate transistor a first gate electrode coupled to a third word line and a second gate electrode connected to the second word line is coupled so that the first and the second transistor to the have the second word line coupled gate electrode in common, while opening of the first transistor, a positive gate voltage to the first and second word line is applied and earth potential or a negative voltage to the third word line for closing the second transistor is created.

In einer weiteren Ausführungsform wird weiterhin eine Anordnung von Transistoren in einem Substrat zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen vorgeschlagen, wobei jede Speicherzelle jeweils einen Transistor über jeweils ein Speicherelement an eine Bitleitung koppelt und durch Auswahl eines Paares von Wortleitungen und einer senkrecht dazu verlaufenden Bitleitung adressierbar ist, wobei die Transistoranordnung durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben gebildet ist, die Streifen von Substratmaterial bilden, die als aktive Transistorgebiete dienen, wobei die Streifen durch Abschnitte von Isoliergräben separiert sind, sodass die Wortleitungsgräben die Transistorzellen in einer ersten Richtung und die Abschnitte der Isoliergräben die Transistorzellen in der Richtung der Wortleitungsgräben separieren, wobei ein Wortleitungsgräben eine Wortleitung aufnimmt, und wobei eine erste Wortleitung eines Paares von Wortleitungen eine Vielzahl von Gate-Elektroden an einer Seitenwand von aktiven Gebieten einer Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und die andere Wortleitung des Paares eine Vielzahl von Gate-Elektroden auf der gegenüberliegenden Seitenwand der aktiven Gebiete der Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und wobei die Transistoren an jedem zweiten Schnittpunkt eines Paares von Wortleitungen mit einer Bitleitung platziert sind, wobei die Transistoren in benachbarten Reihen versetzt um eine Bitleitung angeordnet sind, sodass die Transistoren schachbrettartig angeordnet sind.In a further embodiment will further be an arrangement of transistors in a substrate to choose one proposed from a plurality of memory cells, wherein each memory cell each have a transistor via a respective memory element coupled to a bitline and by selecting a pair of wordlines and a bit line extending perpendicular thereto is addressable, wherein the transistor arrangement is formed by a plurality of word line trenches is that form strips of substrate material that act as active transistor regions serve, with the strips separated by sections of insulating trenches so that the wordline trenches the transistor cells in a first direction and the sections the isolation trenches separate the transistor cells in the direction of the wordline trenches, wherein a wordline trenches receives a word line, and wherein a first word line of a Pair of word lines connect a plurality of gate electrodes to one another Sidewall of active areas of a series of transistor cells in word line direction, and the other word line of the pair a plurality of gate electrodes on the opposite side wall of the active areas of the row of transistor cells in the word line direction forms, and wherein the transistors at every other point of intersection of a pair of word lines are placed with a bit line, wherein the transistors in adjacent rows are offset by one bit line are arranged so that the transistors arranged like a checkerboard are.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.in the The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

1 zeigt einen schematischen Schaltkreis einer Anordnung von Speicherzellen; 1 shows a schematic circuit of an arrangement of memory cells;

2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Anordnung eines Layouts von Doppelgate-Transistorzellen; 2 shows a schematic plan view of an arrangement of a layout of double-gate transistor cells;

3a, 3b zeigen einen schematischen Querschnitt einer Speicherzelle; 3a . 3b show a schematic cross section of a memory cell;

4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Speicherzelle zu einem ersten Produktionszeitpunkt; 4 shows a schematic cross section of a memory cell at a first production time;

5a, 5b zeigen schematische Schnittansichten einer Abwandlung einer Speicherzelle; 5a . 5b show schematic sectional views of a modification of a memory cell;

6 zeigt einen schematischen Querschnitt der Abwandlung der Speicherzelle zu einem Herstellungszeitpunkt; 6 shows a schematic cross section of the modification of the memory cell at a manufacturing time;

7 zeigt ein schematisches Schaltbild einer alternativen Ausführungsform der Erfindung; 7 shows a schematic diagram of an alternative embodiment of the invention;

8 zeigt eine Aufsicht auf das alternative Layout der Doppelgate-Transistorzellen; 8th shows a plan view of the alternative layout of the double gate transistor cells;

9a, 9b repräsentieren eine schematische Schnittansicht der alternativen Ausführungsform. 9a . 9b represent a schematic sectional view of the alternative embodiment.

1 zeigt einen schematischen Schaltkreis einer Anordnung von Speicherzellen, beispielhaft dargestellt durch eine erste und eine identische zweite Speicherzelle, umgeben von den Strichlinien 110 bzw. 111. 1 shows a schematic circuit of an arrangement of memory cells, exemplified by a first and an identical second memory cell, surrounded by the dashed lines 110 respectively. 111 ,

Jede Speicherzelle weist ein resistiv schaltendes Element 120, 121 auf, welches mit einer Bitleitung 130 und dem Drain eines Auswahltransistors 140 bzw. 141 verbunden ist. Die Auswahltransistoren 140, 141 sind jeweils mit ihrer Source an ein Source-Potential gekoppelt, nämlich an die Source-Leitung 150, wobei das Source-Potential das Erdpotential sein kann, entsprechend die Source-Leitung 150 eine Erdungsleitung sein kann. In dieser Anordnung von Speicherzellen sind alle Auswahltransistoren mit ihrer Source an eine einzige Source-Leitung 150 gekoppelt, die in dieser Ausführungsform eine Platte ist. Auf diese Weise verbindet eine Speicherzelle einen Transistor mit einer Bitleitung über ein resistiv schaltendes Speicherelement.Each memory cell has a resistive switching element 120 . 121 on which one with a bit line 130 and the drain of a selection transistor 140 respectively. 141 connected is. The selection transistors 140 . 141 are each coupled with their source to a source potential, namely to the source line 150 , wherein the source potential may be the ground potential, corresponding to the source line 150 a grounding line can be. In this arrangement of memory cells, all of the selection transistors have their source connected to a single source line 150 coupled, which is a plate in this embodiment. In this way, a memory cell connects a transistor to a bit line via a resistive switching memory element.

Die Auswahltransistoren 140, 141 sind – wie dargestellt – Doppelgate-Transistoren, wobei jedes der Gates eines Transistors mit einer anderen Wortleitung verbunden ist, d.h., das erste Gate – auf der linken Seite des Transistors 140 – ist galvanisch an eine erste Wortleitung 160 gekoppelt und das zweite Gate – auf der rechten Seite des Transistors 140 – ist mit einer zweiten Wortleitung 161 galvanisch verbunden. Um entsprechend den Transistor 140 durch Anlegen einer geeigneten Gate-Spannung an beide Gates voll zu öffnen, muss die Gate-Spannung an zwei Wortleitungen, nämlich die Wortleitungen 160 und 161 angelegt werden.The selection transistors 140 . 141 are - as shown - double-gate transistors, wherein each of the gates of one transistor is connected to another word line, that is, the first gate - on the left side of the transistor 140 - is galvanic to a first word line 160 coupled and the second gate - on the right side of the transistor 140 - is with a second word line 161 galvanically connected. To match the transistor 140 by fully applying a suitable gate voltage to both gates, the gate voltage must be applied to two word lines, namely the word lines 160 and 161 be created.

Die Auswahltransistoren 140, 141 sind vertikale Transistoren, wobei "vertikal" beschreibt, dass – nimmt man die Oberfläche des Wafers als horizontale Bezugsebene – ein wesentlicher Teil des Stromflusses vertikal ist oder in anderen Worten das Drain im wesentlichen oberhalb der Bodyregion angeordnet ist, in dem der leitende Kanal ausgebildet wird, welcher wiederum im wesentlichen oberhalb der Source des Transistors angeordnet ist.The selection transistors 140 . 141 are vertical transistors, where "vertical" describes that taking the surface of the wafer as a horizontal reference plane, a substantial portion of the current flow is vertical, or in other words, the drain is located substantially above the body region in which the conductive channel is formed , which in turn is disposed substantially above the source of the transistor.

Weiterhin sind die gegenüberliegenden Gates zweier benachbarter Transistoren, die mit der gleichen Bitleitung 130 verbunden sind, an dieselbe Wortleitung gekoppelt, d.h., das Gate auf der rechten Seite von Transistor 140 und das Gate auf der linken Seite des Transistors 141 sind an die Wortleitung 161 gekoppelt. Wenn also der Transistor 140 durch Anlegen einer geeigneten Gatespannung an die Wortleitungen 160 und 161 geöffnet wird, so wird die Gatespannung zur gleichen Zeit an ein Gate des Transistors 141 angelegt.Furthermore, the opposite gates of two adjacent transistors are connected to the same bit line 130 connected to the same word line, ie, the gate on the right side of the transistor 140 and the gate on the left side of the transistor 141 are at the word line 161 coupled. So if the transistor 140 by applying a suitable gate voltage to the word lines 160 and 161 is opened, the gate voltage at the same time to a gate of the transistor 141 created.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Transistoren vollständig verarmt, d.h., dass die Verarmungszonen, die durch die linke und rechte Gate-Elektrode induziert werden, in dem aktiven Transistorgebiet überlappen. Bei vollständig verarmten N-Typ Doppelgate-Transistoren ist zum Einschalten eine positive Spannung über der Schwellwertspannung an beide Gate-Elektroden anzulegen. Falls das Potential nur einer Gate-Elektrode hochgezogen wird, d.h., eine Gate-Spannung über der Schwellwertspannung des Doppelgate-Transistors nur an eine Gate-Elektrode angelegt wird, dann wird der Transistor als sogenannter backgate kontrollierter Transistor betrieben, d.h., die effektive Schwellwertspannung hängt von der Spannung ab, die an die andere Gate-Elektrode angelegt wird, sodass die Schwellwertspannung mit der erhöhten Spannung der Backgate-Elektrode abnimmt. Auf diese Weise kann die Schwellwertspannung eines Transistors durch Anlegen eines Erdpotentials oder einer negativen Spannung an eine Gate-Elektrode angehoben werden, sodass der Transistor nicht vollständig in den leitenden Zustand geschaltet wird, was zu einem erheblich geringeren Stromfluss führt. Falls eine Spannung, die erheblich unter der Schwellwertspannung liegt, welches Erdpotential oder eine negative Spannung sein kann, an beide Gate-Elektroden angelegt wird, so wird der Transistor ausgeschaltet, was zu einem vernachlässigbaren Stromfluss führt.In a preferred embodiment the transistors are complete depleted, that is, the depletion zones passing through the left and right gate electrode are overlapping in the active transistor area. At complete depleted N-type double-gate transistors is to turn one positive voltage over the threshold voltage to apply to both gate electrodes. If the potential of only one gate electrode is pulled up, i.e. one Gate voltage over the threshold voltage of the double gate transistor only to a gate electrode is applied, then the transistor is called a so-called backgate controlled transistor, that is, the effective threshold voltage depends on of the voltage applied to the other gate electrode, so that the threshold voltage with the increased voltage of the backgate electrode decreases. In this way, the threshold voltage of a transistor through Applying a ground potential or a negative voltage to a Gate electrode to be raised so that the transistor is not completely in the conductive state is switched, resulting in a significantly lower current flow. If a voltage well below the threshold voltage, which may be ground potential or a negative voltage to both Gate electrodes is applied, the transistor is turned off, what to a negligible Current flow leads.

Beim Schreiben einer Zelle, d.h., beim Setzen oder Zurücksetzen einer Zelle durch Leiten eines vergleichsweise hohen Stromimpulses durch das Volumen des resistiv schaltenden Materials, muss die Spannung der beiden entsprechenden Wortleitungen heraufgesetzt werden, um den Auswahltransistor einzuschalten. Entsprechend muss für das Schreiben der ersten Zelle 110 die Spannung der Wortleitungen 160 und 161 heraufgesetzt werden, um den Auswahltransistor 140 einzuschalten und die Spannung der Bitleitung 130 muss auf eine angemessene Spannung heraufgesetzt werden, sodass ein Stromimpuls durch das resistiv schaltende Element 120 fließt.When writing a cell, ie, setting or resetting a cell by passing a comparatively high current pulse through the volume of the resistive switching material, the voltage of the two corresponding word lines must be increased to turn on the selection transistor. Accordingly, for writing the first cell 110 the voltage of the word lines 160 and 161 be raised to the selection transistor 140 turn on and the bit line voltage 130 must be increased to an appropriate voltage so that a current pulse through the resistive switching element 120 flows.

Entsprechend der Spannung, die an die Wortleitungen 160 und 161 angelegt ist, ist ebenso eine Spannung an ein Gate des Auswahltransistors der benachbarten Zelle angelegt. Dennoch, da die Spannung der gegenüberliegenden Gate-Elektrode der benachbarten Speicherzelle niedrig gehalten wird, d.h., auf Erd- oder sogar geringerem Potential, ist der Stromfluss durch den Auswahltransistor der benachbarten Speicherzelle unterhalb des Schwellwerts zum Schreiben der Zelle, sodass der Stromfluss, der durch diese Zellen fließt, den Zustand dieser unverändert lässt.According to the voltage applied to the word lines 160 and 161 is applied, a voltage is also applied to a gate of the selection transistor of the adjacent cell. Nevertheless, since the voltage of the opposite gate of the adjacent memory cell is kept low, ie at ground or even lower potential, the current flow through the selection transistor of the adjacent memory cell is below the threshold for writing the cell, so that the current flowing through these cells flows, leaving the state unchanged.

Der ungünstigste Fall für das Lesen einer Speicherzelle ist, falls die ausgewählte Zelle einen hohen Widerstandswert aufweist, wohingegen die benachbarten Speicherzellen, die mit derselben Bitleitung verbunden sind, in einem Zustand geringer Leitfähigkeit sind. Um in diesem Fall den Stromfluss durch die benachbarten Speicherzellen gering zu halten, sind die Auswahltransistoren so ausgelegt, dass beim Lesen einer Zelle die Auswahltransistoren der benachbarten Speicherzellen in einem Bereich unterhalb des Schwellwerts arbeiten, sodass der Widerstand eines Transistors um ein bis zwei Größenordnungen vergrößert werden kann, der Signalabstand groß genug für eine sichere Erkennung ist.The worst case for reading a memory cell is if the selected cell has a high resistance, whereas the adjacent memory cells connected to the same bitline are in a low conductivity state. In order to minimize the current flow through the adjacent memory cells in this case, the selection transistors are designed to that when reading a cell, the selection transistors of the adjacent memory cells operate in a range below the threshold, so that the resistance of a transistor can be increased by one or two orders of magnitude, the signal distance is large enough for reliable detection.

Eine weitere Eigenschaft der beschriebenen Speicherzellen mit zwei Gate-Elektroden, die mit zwei elektrisch unabhängigen Wortleitungen verbunden sind, ist, dass zwei unterschiedliche Spannungen an die beiden Gate-Elektroden eines Auswahltransistors angelegt werden können.A further property of the described memory cells with two gate electrodes, those with two electrically independent Word lines are connected, that is two different voltages applied to the two gate electrodes of a selection transistor can be.

Die beiden Speicherzellen in 1 sind repräsentativ für eine Vielzahl von Speicherzellen, die mit einer Bitleitung verbunden sind und so eine Reihe von Speicherzellen bilden. Eine Vielzahl dieser Reihen kann in einem einzigen Speicherelement integriert werden, welches eine Vielzahl von Bitleitungen und Wortleitungen aufweist, wobei eine Speicherzelle ausgewählt werden kann durch die Auswahl zweier entsprechender Wortleitungen und einer entsprechenden Bitleitung.The two memory cells in 1 are representative of a plurality of memory cells connected to a bit line to form a series of memory cells. A plurality of these rows may be integrated into a single memory element having a plurality of bitlines and wordlines, wherein a memory cell may be selected by selecting two corresponding wordlines and a corresponding bitline.

2 ist eine schematische Aufsicht auf einen Ausschnitt einer Anordnung von Speicherzellen 200, die Doppelgate-Auswahltransistoren aufweist. Die Volumen resistiv schaltenden Materials sind nicht dargestellt, da diese durch die Bitleitungen verdeckt werden. Ebenso ist isolierendes Material, in welches beispielsweise die Bitleitungen eingebettet sind, nur teilweise dargestellt. Weiterhin sind die Source-Platte, auf welcher die Strukturen gebildet werden, ebenso wie die Metallisierungsschichten oberhalb der Bitleitung ausgelassen. 2 is a schematic plan view of a section of an arrangement of memory cells 200 comprising dual gate selection transistors. The volume resistive switching material are not shown because they are hidden by the bit lines. Likewise, insulating material, in which, for example, the bit lines are embedded, only partially shown. Furthermore, the source plate on which the structures are formed, as well as the metallization layers are omitted above the bit line.

Eine erste und eine zweite Bitleitung 210, 220, die die obersten Elemente in dieser Aufsicht sind, sind exemplarisch dargestellt. Eine Vielzahl identischer Bitleitungen ist benachbart angeordnet und parallel zu diesen. Wie in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird, sind die Bitleitungen oberhalb der Oberfläche des ursprünglichen Wafers angeordnet.A first and a second bit line 210 . 220 , which are the topmost elements in this supervision, are exemplified. A plurality of identical bit lines are arranged adjacent and parallel to them. As will be explained in more detail in the following description, the bit lines are arranged above the surface of the original wafer.

Bezugszeichen 230 und 240 bezeichnen eine erste und eine zweite Wortleitung, die exemplarisch für eine Vielzahl paralleler Wortleitungen sind. Die Wortleitungen 230, 240 sind unterhalb der Bitleitungen 210, 220 platziert und zumindest teilweise unterhalb der Oberflächenebene des ursprünglichen Wafers, sodass die Wortleitungen unterhalb der Oberflächenebene des ursprünglichen Wafers vergraben sind.reference numeral 230 and 240 denotes a first and a second word line, which are exemplary of a plurality of parallel word lines. The wordlines 230 . 240 are below the bitlines 210 . 220 placed and at least partially below the surface plane of the original wafer so that the wordlines are buried below the surface plane of the original wafer.

Die Seitenflächen der Wortleitungen sind von einer Schicht isolierenden Oxids 250 bedeckt, welche das Gate-Oxid der Auswahltransistoren bildet. Somit bildet jede Wortleitung eine Vielzahl von Gate-Elektroden der Auswahltransistoren. Die aktiven Gebiete der Transistoren, nämlich das Source, Drain und der Body der Auswahltransistoren, sind – wie durch Pfeil 260 dargestellt – unter den Bitleitungen und zwischen einem Paar von Wortleitungen angeordnet. Die Gebiete zwischen den Bitleitungen und ebenso zwischen den Wortleitungen, angedeutet durch den Pfeil 270, sind mit einem Isoliermaterial gefüllt und bilden damit eine flache Grabenisolierung (shallow trench isolation = STI).The side surfaces of the word lines are of a layer of insulating oxide 250 which forms the gate oxide of the selection transistors. Thus, each word line forms a plurality of gate electrodes of the selection transistors. The active regions of the transistors, namely the source, drain and the body of the selection transistors, are as indicated by arrow 260 shown - arranged below the bit lines and between a pair of word lines. The areas between the bit lines and also between the word lines, indicated by the arrow 270 , are filled with an insulating material and thus form a shallow trench isolation (STI).

Obwohl die Zeichnung nicht maßstabsgetreu ist, bezeichnet die Ziffer 260 die Periodizität der Bitleitungen 210 und 220 und der Wortleitungen 230 und 240 als 2F, wobei F die minimale Merkmalsgröße (mininum feature size) bezeichnet, die durch herkömmliche Herstellungsverfahren bestimmt ist. Dementsprechend ist die Zellgröße 4F2.Although the drawing is not to scale, the numeral indicates 260 the periodicity of the bit lines 210 and 220 and the wordlines 230 and 240 as 2F, where F denotes the minimum feature size determined by conventional manufacturing methods. Accordingly, the cell size is 4F2.

Die Erfindung wird in diesem Fall anhand einer Phasenwechselspeicherzelle erläutert, jedoch ist sie nicht auf Phasenwechselspeicherzellen beschränkt, sondern kann für alle resistiv schaltenden 1TnR Speicher verwendet werden, die dieselbe Zellarchitektur erlauben, d.h., Zellen, deren Bitleitung direkt mit dem Speicherelement verbunden ist, und bei denen die Transistor-Source mit einem gemeinsamen (Erd-)Potential verbunden ist.The Invention is in this case based on a phase change memory cell explains however, it is not limited to phase change memory cells, but rather can for All resistive switching 1TnR memories are used the same Cell architecture, i.e., cells whose bit line directly is connected to the memory element, and in which the transistor source connected to a common (earth) potential.

Es ist anzumerken, dass eine Anordnung, wie in 2 dargestellt, durch zwei verschiedene Strukturen erreicht werden kann, nämlich mittels einer ersten Ausführungsform, die eine vergrabene Wortleitung aufweist, oder mittels einer zweiten Struktur, die eine konventionelle Wortleitung aufweist. Beide Ausführungsformen werden im folgenden näher beschrieben.It should be noted that an arrangement, as in 2 can be achieved by two different structures, namely by means of a first embodiment having a buried word line, or by means of a second structure having a conventional word line. Both embodiments will be described in more detail below.

3a repräsentiert einen Querschnitt durch zwei Speicherzellen 300, wobei die Richtung der Schnittlinie parallel zu einer Bitleitung ist. 3a represents a cross section through two memory cells 300 , where the direction of the cut line is parallel to a bit line.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf einen N-Typ Transistor. Wenngleich hier nicht beschrieben, so kann der Transistor auch als T-Typ Transistor mit angepasster Dotierung und entsprechenden Spannungen ausgebildet sein.The The following description refers to an N-type transistor. Although not described here, the transistor can also be called T-type transistor formed with adapted doping and corresponding voltages be.

In einem Wafer 310 ist eine Platte 320 von N+ dotiertem Halbleitermaterial mit Erdpotential verbunden und dient als Masse- oder Erdleitung. In der folgenden Beschreibung wird die Oberfläche dieser Platte 320 als horizontale Bezugsebene verwendet, da diese in jeder Zeichnung enthalten ist.In a wafer 310 is a plate 320 of N + doped semiconductor material connected to ground potential and serves as ground or ground line. In the following description will be the surface of this plate 320 used as the horizontal reference plane, as it is included in each drawing.

In der Zeichnung sind zwei aktive Gebiete 330a und 330b zweier entsprechender Auswahltransistoren dargestellt. Das Drain 360a, 360b – N+ dotiertes SI – eines Auswahltransistors ist oben an einem aktiven Gebiet 330a, 330b angeordnet. Am unteren Ende des aktiven Gebietes ist das Source-Gebiet des Auswahltransistors gebildet, welches Teil der oder direkt mit der Platte 320 verbunden ist. Zwischen dem N+ dotierten Source und dem Draingebiet 360, ist der Transistorbody angeordnet. Das Material der Bodys ist P-Typ dotiert.In the drawing are two active areas 330a and 330b two corresponding selection transistors shown. The drain 360a . 360b N + doped SI - of a selection transistor is at the top of an active region 330a . 330b arranged. At the un The lower end of the active region, the source region of the selection transistor is formed, which is part of or directly to the plate 320 connected is. Between the N + doped source and the drain region 360 , the transistor body is arranged. The material of the bodys is doped P-type.

Die beiden Gate-Elektroden 340a und 340b bilden die Doppelgate-Elektrode an den beiden Seitenwänden des aktiven Gebiets 230a, sodass dieser Transistor ein Doppelgate-Transistor ist. Jede Gate-Elektrode 340a, 340b ist durch eine Gateoxidschicht 350a, 350b gegenüber dem aktiven Gebiet 330a elektrisch isoliert.The two gate electrodes 340a and 340b form the double gate electrode on the two sidewalls of the active area 230a so that this transistor is a double gate transistor. Every gate electrode 340a . 340b is through a gate oxide layer 350a . 350b opposite the active area 330a electrically isolated.

Die Gate-Elektrode 340a ist weiterhin eine von zwei Gate-Elektroden eines – nicht dargestellten – benachbarten Transistors auf der linken Seite der Zeichnung und ist damit die Gate-Elektrode auf der rechten Seitenwand des entsprechenden aktiven Gebiets. Ebenso ist die Gate-Elektrode 340 eine von zwei Gate-Elektroden eines Transistors, der das aktive Gebiet 330b umfasst, wobei die Gate-Elektrode auf der rechten Seite des aktiven Gebiets 330b in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dementsprechend dient jede Gate-Elektrode als Gate-Elektrode für zwei benachbarte Transistoren, wobei die entsprechenden Speicherzellen an eine einzige Bitleitung 390 angeschlossen sind. Wie oben erwähnt, sind die Gate-Elektroden an einer Seitenwand der aktiven Gebiete der Transistoren galvanisch miteinander verbunden, insbesondere bilden die miteinander verbundenen Gate-Elektroden an einer Seitenwand der aktiven Gebiete eine Wortleitung. D.h., die Gate-Elektrode 340a in 3a ist mit den benachbarten Gate-Elektroden verbunden, die vor und hinter der Papierebene angeordnet sind, sodass diese Gate-Elektroden eine Wortleitung bilden, die in die Papierebene hineinläuft. In gleicher Weise ist die Gate-Elektrode 340b, die auf der gegenüberliegenden Seite des aktiven Gebiets 330a platziert ist, mit den benachbarten Gate-Elektroden – nicht dargestellt – verbunden, die vor und hinter der Papierebene platziert sind, und die somit eine weitere in die Papierebene hineinlaufende Wortleitung bilden.The gate electrode 340a is further one of two gate electrodes of a - not shown - adjacent transistor on the left side of the drawing and thus is the gate electrode on the right side wall of the corresponding active region. Likewise, the gate electrode 340 one of two gate electrodes of a transistor, which is the active area 330b includes, wherein the gate electrode on the right side of the active region 330b not shown in the drawing. Accordingly, each gate electrode serves as a gate electrode for two adjacent transistors, with the corresponding memory cells connected to a single bit line 390 are connected. As mentioned above, the gate electrodes are galvanically connected to one another on a side wall of the active regions of the transistors, in particular, the interconnected gate electrodes form a word line on a sidewall of the active regions. That is, the gate electrode 340a in 3a is connected to the adjacent gate electrodes, which are arranged in front of and behind the plane of the paper, so that these gate electrodes form a word line, which runs into the plane of the paper. In the same way is the gate electrode 340b on the opposite side of the active area 330a is placed, with the adjacent gate electrodes - not shown - connected, which are placed in front of and behind the plane of the paper, and thus form another running into the paper plane word line.

Dementsprechend ist zum Ansteuern der Transistorzelle, die das aktive Gebiet 330a umfasst, eine Gatespannung an zwei Wortleitungen anzulegen, nämlich an jene Wortleitungen, welche die Gate-Elektroden an den gegenüberliegenden Seitenwänden des aktiven Gebiets 330a bilden.Accordingly, for driving the transistor cell, which is the active region 330a comprises applying a gate voltage to two word lines, namely to those word lines which comprise the gate electrodes on the opposite sidewalls of the active area 330a form.

Jedes Drain 360a, 360b ist an einen Bodenelektrodenkontakt 370a, 370b einer Speicherzelle gekoppelt, wobei der Bodenelektronenkontakt wiederum auf dem Drain platziert ist und an ein Volumen schaltaktiven Materials 380a, 380b gekoppelt ist. Jedes Volumen schaltaktiven Materials 380a, 380b ist wiederum an eine Bitleitung 390 gekoppelt, die auf dem Volumen des schaltaktiven Materials platziert ist.Every drain 360a . 360b is to a bottom electrode contact 370a . 370b coupled to a memory cell, wherein the ground electron contact is again placed on the drain and to a volume of switching active material 380a . 380b is coupled. Each volume of switching active material 380a . 380b is again to a bit line 390 coupled, which is placed on the volume of the switching active material.

Entsprechend der Richtung der Schnittlinie in der Zeichnung sind beide Volumen schaltaktiven Materials 380a, 380b direkt an eine einzige Bitleitung 390 gekoppelt. Diese Volumen veranschaulichen eine Vielzahl von Volumen schaltaktiven Materials, die direkt mit einer einzigen Bitleitung verbunden sind.Corresponding to the direction of the cutting line in the drawing, both volumes of switching active material 380a . 380b directly to a single bit line 390 coupled. These volumes illustrate a variety of volume switching active materials connected directly to a single bit line.

3b zeigt einen Querschnitt durch eine Struktur mit einer Schnittlinie senkrecht zu einer Bitleitung, d.h. in Richtung einer Wortleitung. 3b shows a cross section through a structure with a section line perpendicular to a bit line, ie in the direction of a word line.

Wie oben beschrieben, ist eine Bodyregion eines aktiven Gebiets 330a eines Auswahltransistors auf der Platte 320a platziert und mit dieser galvanisch verbunden, die als Sourceplatten-Elektrode dient. Das obere Ende des Bodygebietes des aktiven Gebiets 330a des Auswahltransistors ist mit einem Drain 360a verbunden, welches wiederum an eine Bodenelektrode 370a gekoppelt ist, die wiederum mit einem Volumen schaltaktiven Materials 380a verbunden ist.As described above, a body region of an active region is 330a a selection transistor on the plate 320a placed and galvanically connected to this, which serves as a source plate electrode. The upper end of the body area of the active area 330a of the selection transistor is connected to a drain 360a connected, which in turn to a bottom electrode 370a coupled, in turn, with a volume switching active material 380a connected is.

In dieser Ansicht ist, wie durch die gestrichelte Linie und Bezugszeichen 340 angedeutet, eine erste Gate-Elektrode und somit eine erste Wortleitung vor der Papierebene der Zeich nung angeordnet und eine zweite Gate-Elektrode, mit anderen Worten eine zweite Wortleitung, ist hinter der Papierebene angeordnet, so dass die beiden Gates somit eine Doppelgate-Elektrode für das aktive Gebiet 330a bilden.In this view, as indicated by the dashed line and reference numerals 340 indicated, a first gate electrode and thus arranged a first word line in front of the paper plane of the drawing voltage and a second gate electrode, in other words a second word line, is arranged behind the plane of the paper, so that the two gates thus a double gate electrode for the active area 330a form.

Eine flache Grabenisolierung (shallow trench isolation = STI) 350 verläuft in einem Isoliergraben parallel zu der Bitleitung 390, die somit aktive Gebiete von Transistoren von Speicherzellen gegeneinander isoliert, die mit verschiedenen Bitleitungen verbunden sind.A shallow trench isolation (STI) 350 runs in an isolation trench parallel to the bit line 390 thus isolating active areas of transistors of memory cells which are connected to different bit lines.

In diesem Ausführungsbeispiel reicht der Isoliergraben nicht bis in die Sourceplatten-Elektrode 320, sodass Bodygebiete benachbarter Transistoren in einem unteren Bereich der aktiven Gebiete elektrisch miteinander verbunden sind. Dementsprechend können beim Betreiben der Transistoren Ladungsträger von einem aktiven Gebiet in benachbarte aktive Gebiete wandern, sodass auf diese Weise eine Ansammlung von Ladungsträgern in einem aktiven Gebiet vermieden wird und somit die Auswirkungen eines "floating body" Transistors vermieden werden.In this embodiment, the isolation trench does not reach into the source plate electrode 320 such that body regions of adjacent transistors in a lower region of the active regions are electrically connected to one another. Accordingly, during operation of the transistors, charge carriers can migrate from one active region into adjacent active regions, thus avoiding an accumulation of charge carriers in an active region and thus avoiding the effects of a "floating body" transistor.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Erstreckung des STI in die Sourceplatten-Elektrode 320 hineinreichen, sodass hierdurch einzelne Säulen von Si aus der Sourceplatten-Elektrode 320 herausragen.In an alternative embodiment, the extension of the STI into the source plate electrode 320 extend, so that thereby individual columns of Si from the source plate electrode 320 protrude.

Die in den 3a, 3b gezeigte und beschriebene Struktur beschreibt damit einen vertikalen Doppelgate-Transistor, wobei vertikal die Richtung des Stromflusses von der Sourceplatten-Elektrode durch den Transistorbodyteil 330a, 330b und des Drain 360a, 360b zur Bodenelektrode 370a, 370b be schreibt-, welche mit einem Volumen schaltaktiven Materials 380a, 380b verbunden ist, welches wiederum an Bitleitungen 390 (390a/390b) gekoppelt ist.The in the 3a . 3b As shown and described structure thus describes a vertical double-gate transistor, wherein vertically the direction of current flow from the source plate electrode through the transistor body part 330a . 330b and the drain 360a . 360b to the bottom electrode 370a . 370b be writing- which with a volume of switching active material 380a . 380b which in turn is connected to bit lines 390 ( 390a / 390b ) is coupled.

Die Gate-Elektroden 340a, 340b bilden damit eine Doppelgate-Elektrode für jeden Auswahltransistor an den Seitenwänden eines aktiven Gebiets 330a, 330b, mit den oben beschriebenen Vorteilen. Die Gate-Elektroden 340a, 340b sind als Streifen ausgebildet und bilden die Wortleitungen, die senkrecht zu den Bitleitungen 390 verlaufen. Da jede Wortleitung unabhängig an eine Spannung gekoppelt werden kann, können die beiden Gates an den Seitenwänden des aktiven Gebiets eines Auswahltransistors unabhängig voneinander mit Spannungen belegt werden.The gate electrodes 340a . 340b thus form a dual gate electrode for each select transistor on the sidewalls of an active area 330a . 330b , with the advantages described above. The gate electrodes 340a . 340b are formed as strips and form the word lines perpendicular to the bit lines 390 run. Since each word line can be independently coupled to a voltage, the two gates on the sidewalls of the active region of a selection transistor can be independently supplied with voltages.

4 zeigt einen Querschnitt durch eine Struktur während der Produktion der Auswahltransistoren auf einem Siliziumwafer. Die Richtung der Schnittlinie ist parallel zu einer Bitleitung und damit gleich der in 3a. Die Bezugszeichen sind entsprechend für gleiche Elemente gleich denen in 3a. 4 shows a cross section through a structure during the production of the selection transistors on a silicon wafer. The direction of the section line is parallel to a bit line and thus equal to the in 3a , The reference numerals are correspondingly the same for elements in those 3a ,

Die Herstellung der dargestellten Struktur beginnt an der Oberfläche eines Siliziumwafers 310, wobei die Ebene der ursprünglichen Oberfläche des Wafers durch Pfeil 311 angegeben ist.The fabrication of the illustrated structure begins at the surface of a silicon wafer 310 , wherein the plane of the original surface of the wafer by arrow 311 is specified.

Ausgehend von einem schwach dotierten Substrat, erhält der Wafer eine N+ Implantation, um eine N+ dotierte Schicht auszubilden, die als Sourceplatten-Elektrode 320 dient, wobei das N+ tief in das Wafermaterial zu implementieren ist, also in das Si des Wafers. Dies kann entweder erreicht werden durch ein hochenergetisches Implantieren, welches das N+ tief in das Si transportiert, oder alternativ durch ein Implantieren und ein epitaktisches Aufwachsen von P-Typ dotiertem Silizium auf der Oberfläche, sodass die N+ implantierte Schicht durch eine Si Ablagerung bedeckt wird.Starting from a lightly doped substrate, the wafer receives an N + implant to form an N + doped layer, which serves as a source plate electrode 320 serves, with the N + is to implement deep into the wafer material, ie in the Si of the wafer. This can be achieved either by high energy implantation which transports the N + deep into the Si, or alternatively by implanting and epitaxially growing P-type doped silicon on the surface such that the N + implanted layer is covered by a Si deposition.

Alternativ kann die leitende Schicht auch Teil des ursprünglichen Substrats sein. Hierzu kann eine P-Typ epitaktische Schicht auf einem N+ Typ Substratwafer abgeschieden werden.alternative For example, the conductive layer may also be part of the original substrate. For this may be a P-type epitaxial layer on an N + type substrate wafer be deposited.

Die Sourceplatten-Elektrode dient zum Anschließen der Source eines Transistors an eine geeignete Source-Spannung, dementsprechend wird eine geeignete Sourcespannung an die Sourceplatten-Elektrode angelegt, beispielsweise Masse- oder Erdpotential.The Source plate electrode is used to connect the source of a transistor to a suitable source voltage, accordingly, a suitable Source voltage applied to the source plate electrode, for example Ground or ground potential.

Auf der Oberfläche des Wafers können – wie durch Bezugsziffer 314 angegeben – eine Oxid und eine Nitritzwischenschicht und eine optionale Hartmaskenschicht in herkömmlicher Weise abgeschieden werden, die als Schutz und als Schablonierungsmittel dienen.On the surface of the wafer can - as indicated by reference numeral 314 - an oxide and a nitrite intermediate layer and an optional hard mask layer are deposited in a conventional manner, which serve as a protective and as a stenciling agent.

In einem nächsten Schritt wird ein Isoliergraben für eine flache Grabenisolierung (STI) geätzt. In dieser Zeichnung ist der Isoliergraben nicht dargestellt, da dieser parallel zur Papierebene und vor sowie hinter der Papierebene verläuft. Wie aus 3b ersichtlich und durch Bezugszeichen 350a angedeutet ist, beträgt die Tiefe des STI-Grabens mindestens die Hälfte der Kanallänge des Transistors und kann sich bis in die N+ dotierte Sourceplatten-Elektrode erstrecken. Anschließend wird dieser Graben mit einem herkömmli chen Material, welches für eine flache Grabenisolierung geeignet ist, beispielsweise einem Oxid wie SiO, gefüllt.In a next step, an isolation trench for shallow trench isolation (STI) is etched. In this drawing, the isolation trench is not shown because it is parallel to the paper plane and in front of and behind the plane of the paper. How out 3b visible and by reference numerals 350a is indicated, the depth of the STI trench is at least half the channel length of the transistor and may extend into the N + doped source plate electrode. Subsequently, this trench is filled with a conventional material which is suitable for shallow trench isolation, for example an oxide such as SiO 2.

In einem nachfolgenden Schritt werden Wortleitungsgräben für Wortleitungen in das Si und die Isoliergräben mittels eines herkömmlichen lithographischen Ätzverfahrens geätzt. Die Breite eines Grabens ist durch Bezugszeichen 312 angegeben. Da die Wortleitungsgräben senkrecht zu den Isoliergräben sind, kreuzen diese Gräben die Isoliergräben, die mit einem Oxid gefüllt sind, sodass beim Ätzen des Wafermaterials das STI-Material ebenso geätzt wird. Der Ätzprozess kann vor dem Erreichen der Sourceplatten-Elektrode beendet werden oder der Wortleitungsgraben kann sich bis in die Sourceplatten-Elektrode 320 erstrecken. Auf diese Weise bilden die Wortleitungsgräben Streifen in dem Substratmaterial, die als aktive Gebiete 330a und 330b der Transistoren dienen. Diese Streifen sind durch verbleibende Stücke der Isolierungsgräben in Transistorzellen separiert. Die Wortleitungen separieren damit die Transistorzellen in einer ersten Richtung und die verbleibenden Stücke der Isoliergräben separieren die Transistorzellen in Richtung der Wortleitungsgräben.In a subsequent step, word line trenches for word lines are etched into the Si and isolation trenches by a conventional lithographic etching process. The width of a trench is indicated by reference numerals 312 specified. Since the wordline trenches are perpendicular to the isolation trenches, these trenches intersect the isolation trenches that are filled with an oxide such that upon etching of the wafer material, the STI material is also etched. The etching process may be terminated before reaching the source plate electrode or the word line trench may extend into the source plate electrode 320 extend. In this way, the wordline trenches form strips in the substrate material that act as active areas 330a and 330b serve the transistors. These strips are separated by remaining pieces of the isolation trenches in transistor cells. The word lines thus separate the transistor cells in a first direction and the remaining pieces of the isolation trenches separate the transistor cells in the direction of the word line trenches.

Zur Verbesserung der Funktionalität der auf den gegenüberliegenden Seitenwänden der aktiven Gebiete positionierten Gate-Elektroden können die aktiven Gebiete weiter geschmälert werden. Ein weiterer Effekt des Schmälerns der aktiven Gebiete ist, dass mehr Platz für die Gateoxidschicht und die Gate-Elektroden geschaffen wird. Eine Opferoxidierung kann optional zur Erzeugung einer dünnen Oxidschicht erfolgen, die die aktiven Gebiete in nachfolgenden Verfahrensschritten schützt und vor Beschädigungen von Kanten der Si-Oberfläche schützt.to Improvement of functionality the one on the opposite sidewalls the active regions positioned gate electrodes can be the active Areas further diminished become. Another effect of narrowing the active areas is that more space for the gate oxide layer and the gate electrodes are provided. A Victim oxidation can optionally be used to create a thin oxide layer carried out the active areas in subsequent process steps protects and from damage from edges of the Si surface protects.

Falls das Ätzen der Wortleitungsgräben vor dem Erreichen der Sourceplatten-Elektrode 320 beendet wird, so wird der Boden des Grabens vertikal N+ implantiert, wobei eine optionale Opferseitenwandzwischenschicht verwendet werden kann, sodass der Boden des Grabens galvanisch an die Sourceplatten-Elektrode 320 gekoppelt wird.If the etching of the word line trenches before reaching the source plate electrode 320 is finished, the bottom of the trench is vertically implanted N + +, whereby an optional sacrificial sidewall interlayer can be used, so that the bottom of the trench galvanically to the source plate electrode 320 is coupled.

In diesem Herstellungszustand können weitere Implantierungen erfolgen, beispielsweise zum Erstellen und Justieren der NP-Übergänge in den Transistor.In this production state can other implants done, for example, for creating and Adjust the NP transitions in the transistor.

Nachfolgend wird die opferbare Oxidschicht entfernt und die Seitenwände der Wortleitungsgräben werden oxidiert, d.h., eine dünne Schicht elektrisch isolierenden Oxids wird aufgetragen, um eine dünne Schicht von Gateoxid in den Wortleitungsgräben zu erzeugen.following the sacrificial oxide layer is removed and the sidewalls of the Word line trenches are oxidized, that is, a thin one Layer of electrically insulating oxide is applied to a thin layer of gate oxide in the wordline trenches.

Dann wird das Material der Gates 340a, 340b, welches das Material der Wortleitungen ist, abgeschieden und die Gräben gefüllt. Um eine gute Leitfähigkeit der Wortleitung sicherzustellen, ist dieses Material vorzugsweise ein Metall, beispielsweise Wolfram. Falls sich jedoch die Verarbeitung von Metall zum Füllen der Wortleitungsgräben als zu komplex oder zu teuer herausstellt, so kann auch Polysilizium als Wortleitungsmaterial verwendet werden.Then the material becomes the gates 340a . 340b , which is the material of the word lines, deposited and filled the trenches. In order to ensure a good conductivity of the word line, this material is preferably a metal, for example tungsten. However, if the processing of metal to fill the wordline trenches proves too complex or too expensive, polysilicon may also be used as the wordline material.

Anschließend wird das Material der Gateelektroden, welches das Wortleitungsmaterial ist, mit Bezug zu der Nitritzwischenschicht planarisiert, wobei ein herkömmliches Verfahren verwendet wird, beispielsweise ein konventionelles chemisch mechanisches Polierverfahren (CMP).Subsequently, will the material of the gate electrodes, which is the word line material is planarized with respect to the nitrite intermediate layer, wherein a conventional one Method is used, for example, a conventional chemical mechanical polishing process (CMP).

Danach wird das Gateelektroden-Material zurückgenommen, sodass die Höhe der Wortleitung, welche ebenso die Höhe der Gateelektroden des Auswahltransistors ist, so ist wie in der Zeichnung dargestellt, nämlich, dass die Oberfläche der Wortleitung unterhalb der ursprünglichen Oberfläche des Wafers liegt, wie mittels Pfeil 311 dargestellt.Thereafter, the gate electrode material is withdrawn so that the height of the word line, which is also the height of the gate electrodes of the selection transistor, is as shown in the drawing, namely that the surface of the word line is below the original surface of the wafer, as by arrow 311 shown.

Nachfolgend kann eine Hilfsimplantierung durchgeführt werden, um das Drain des Transistors zu dotieren.following An auxiliary implantation may be performed to drain the drain To dope transistor.

Nachdem das Elektroden- bzw. Wortleitungsmaterial bis zu einer Höhe wie in der Zeichnung dargestellt zurückgenommen wurde, werden die Wortleitungen bzw. die Gate-Elektroden 340a und 340b mit einer elektrisch isolierenden Oxidkappe bedeckt, wie durch Bezugsziffer 313 angedeutet.After the electrode or word line material has been withdrawn to a height as shown in the drawing, the word lines and the gate electrodes, respectively 340a and 340b covered with an electrically insulating oxide cap as indicated by reference numeral 313 indicated.

In nachfolgenden Verfahrensschritten – deren Auswirkungen nicht in 4 dargestellt sind – werden die Nitrit- und Oxidzwischenschicht 314 entfernt, um die Oberfläche des aktiven Gebiets 330a, 330b freizulegen. Zur Dotierung des oberen Abschnitts eines aktiven Gebiets 330a bzw. 330b kann eine optionale N+ Hilfsimplantierung erfolgen. Weiterhin kann zur Vergrößerung der Kontaktfläche des aktiven Gebiets 330a bzw. 330b des Transistors eine weitere Schicht von Silizium mittels selektiven epitaktischen Wachstums abgeschieden werden.In subsequent process steps - their effects are not in 4 are shown - are the nitrite and oxide interlayer 314 removed to the surface of the active area 330a . 330b expose. For doping the upper portion of an active area 330a respectively. 330b An optional N + auxiliary implantation may be performed. Furthermore, to increase the contact area of the active area 330a respectively. 330b of the transistor, a further layer of silicon can be deposited by means of selective epitaxial growth.

Anschließend kann in herkömmlicher Weise zur Kontaktierung eines Volumens von Phasenwechselmaterial oberhalb des aktiven Gebiets 330a bzw. 330b der Bodenelektrodenkontakt gebildet werden. Ebenso können mittels herkömmlicher Verfahrens schritte die Volumen von Phasenwechselmaterial und die Begleitungen gebildet werden.Subsequently, in a conventional manner for contacting a volume of phase change material above the active region 330a respectively. 330b the bottom electrode contact are formed. Likewise, the volume of phase change material and the accompaniments can be formed by means of conventional process steps.

Auf diese Weise ist die Wortleitung, die durch Gate-Elektroden 340a und 340b gebildet wird, unterhalb der Oberfläche des ursprünglichen Wafers gebildet und damit vergraben. Ebenso sind auch die Sourceplatten-Elektrode 320, die aktiven Gebiete 330a bzw. 330b und die Gate-Elektroden, die die Wortleitungen bilden, unterhalb der Oberfläche 311 des ursprünglichen Wafers platziert.In this way, the word line is through gate electrodes 340a and 340b is formed below the surface of the original wafer and buried with it. Likewise, the source plate electrode 320 , the active areas 330a respectively. 330b and the gate electrodes forming the word lines below the surface 311 of the original wafer.

Für den Fall, dass eine Wortleitung mit einer guten Leitfähigkeit gewünscht ist und falls sich die Erstellung einer vergrabenen Metallwortleitung als zu komplex oder zu teuer erweist, ist eine zweite Struktur vorgesehen, die eine Doppelgate-Speicherzelle mit einer konventionellen Wortleitungsstick-Struktur vorschlägt, wie im folgenden beschrieben.In the case, that a word line with a good conductivity is desired and if the Creating a buried metal word line as too complex or is too expensive, a second structure is provided, the one Dual gate memory cell with a conventional word line stick structure suggests how described below.

5a und 5b zeigen eine Struktur, die Ähnlichkeit mit derjenigen der 3a und 3b aufweist, mit Ausnahme der herkömmlichen Wortleitungsschichtstruktur. 5a and 5b show a structure similar to that of the 3a and 3b having the exception of the conventional word line layer structure.

5a zeigt einen Querschnitt durch eine Speicherzelle, wobei die Schnittlinie parallel zu einer Bitleitung ist. Auf einem Siliziumwafer 510 dient eine N+ dotierte Siliziumschicht als Sourceplatten-Elektrode 520, auf der vertikale Transistoren gebildet sind, die ein P-Typ dotiertes Bodygebiet 530a bzw. 530b und ein N-Typ dotiertes Drain 560a, 560b aufweisen. 5a shows a cross section through a memory cell, wherein the cutting line is parallel to a bit line. On a silicon wafer 510 serves an N + doped silicon layer as a source plate electrode 520 on which are formed vertical transistors which are a P-type doped body region 530a respectively. 530b and an N-type doped drain 560a . 560b exhibit.

Gateoxidschichten 550a, 550b isolieren Gate-Elektroden 540a, 540b von den aktiven Gebieten 530a, 530b und der Sourceplatten-Elektrode 520 sowie dem Draingebiet 560a, 560b. Die Gate-Elektroden 540a und 540b bilden für den Transistor mit dem aktiven Gebiet 530a eine Doppelgate-Elektrode.gate oxide layers 550a . 550b isolate gate electrodes 540a . 540b from the active areas 530a . 530b and the source plate electrode 520 as well as the drainage area 560a . 560b , The gate electrodes 540a and 540b form for the transistor with the active area 530a a double gate electrode.

In dieser Ausführungsform ist das Material der Gate-Elektroden 540a, 540b Polysilizium (poly Si). Dies hat den Vorteil, dass beim Bilden der Gate-Elektroden das Polysilizium weniger aufwendig zu verarbeiten ist, insbesondere beim Füllen eines Grabens.In this embodiment, the material is the gate electrodes 540a . 540b Polysilicon (poly Si). This has the advantage that when forming the gate electrodes, the polysilicon is less expensive to process, especially when filling a trench.

Es ist jedoch unzureichend, eine Wortleitung aus den Gate-Elektroden und dementsprechend aus dem Material der Gate-Elektroden 540a und 540b, welches in diesem Fall Polysilizium ist, zu bilden, da die Leitfähigkeit von Polysilizium signifikant geringer als die Leitfähigkeit von Metall ist und weil eine gute Leitfähigkeit einer Wortleitung zur Verbindung einer Vielzahl von Gate-Elektroden notwendig ist.However, it is insufficient, a word line from the gate electrodes and, accordingly, from the material of the gate electrodes 540a and 540b , which in this case is polysilicon, since the conductivity of polysilicon is significantly less than the conductivity of metal, and because good word line conductivity is necessary to connect a plurality of gate electrodes.

Um in diesem Ausführungsbeispiel die Leitfähigkeit der Wortleitungen zu verbessern, wird eine Gateleitung 570a, 570b aus gut leitendem Material, beispielsweise einem Metall auf den Polysilizium-Gate-Elektroden 540a und 540b gebildet. Diese Schicht 570a, 570b ist oberhalb der Oberfläche – angedeutet durch Pfeil 511 – des ursprünglichen Wafers platziert, sodass in diesem Ausführungsbeispiel die Wortleitung nicht unterhalb der Oberfläche des Wafers vergraben ist. Da in dieser Ansicht die Gate-Elektroden in die Papierebene hineinlaufen, ist die Gateleitung 570a bzw. 570b in elektrisch isolierendes Material 580a, 580b eingebettet, um diese von umgebenden Elementen elektrisch zu isolieren, beispielsweise von den Bodenelektrodenkontakten 590a, 590b. Die Bodenelektroden 590a, 590b kontaktieren jeweils ein Volumen von Phasenwechselmaterial 5100a, 5100b an der Unterseite, welches wiederum jeweils direkt mit einer Bitleitung 5110 verbunden ist.In order to improve the conductivity of the word lines in this embodiment, a gate line 570a . 570b of highly conductive material, such as a metal on the polysilicon gate electrodes 540a and 540b educated. This layer 570a . 570b is above the surface - indicated by arrow 511 Of the original wafer, so that in this embodiment the word line is not buried beneath the surface of the wafer. Since in this view the gate electrodes run into the plane of the paper, the gate line is 570a respectively. 570b in electrically insulating material 580a . 580b embedded to electrically isolate them from surrounding elements, for example from the bottom electrode contacts 590a . 590b , The bottom electrodes 590a . 590b each contact a volume of phase change material 5100A . 5100B at the bottom, which in turn directly with a bit line 5110 connected is.

5b zeigt die Struktur einer Speicherzelle und eines zugehörigen Auswahltransistors in einer Schnittansicht durch die Speicherzelle und senkrecht zu einer Bitleitung und damit senkrecht zu der Ansicht wie in 5a. Wie zu 5a beschrieben, gibt es auf dem Siliziumwafer 510 eine Schicht von N+ dotiertem Silizium 520, die als Sourceplatten-Elektrode dient. Eine Säule schwach P-Typ dotierten Siliziums, die der Body des aktiven Gebiets 530a eines Auswahltransistors ist, erstreckt sich aus der Sourceplatten-Elektrode 520. Ein N+ dotiertes Drain 560a ist auf dem Body des Transistors platziert und koppelt an die Bodenelektrode 590a einer Speicherzelle, die ein Volumen von Phasenwechselmaterial oder schaltaktiven Materials 5100a aufweist und die wiederum an eine Bitleitung 5110 ankoppelt. 5b shows the structure of a memory cell and an associated selection transistor in a sectional view through the memory cell and perpendicular to a bit line and thus perpendicular to the view as in 5a , How to 5a described, exists on the silicon wafer 510 a layer of N + doped silicon 520 which serves as a source plate electrode. A column of weakly P-type doped silicon, which is the body of the active area 530a a selection transistor extends from the source plate electrode 520 , An N + doped drain 560a is placed on the body of the transistor and couples to the bottom electrode 590a a memory cell containing a volume of phase change material or switching active material 5100A and in turn to a bit line 5110 couples.

Die gestrichelte Linie der Gate-Elektroden 540a, 540b soll zeigen, dass in dieser Ansicht eine Gate-Elektrode sich vor und die andere Gate-Elektrode hinter der Papierebene befindet. Ein Isoliergraben für eine flache Grabenisolierung (STI) 5120 trennt das aktive Gebiet 530 elektrisch von den umgebenden Elementen, insbesondere von den Drains der benachbarten Auswahltransistoren.The dashed line of the gate electrodes 540a . 540b is intended to show that in this view one gate electrode is in front and the other gate electrode is behind the plane of the paper. An isolation trench for a shallow trench isolation (STI) 5120 separates the active area 530 electrically from the surrounding elements, in particular from the drains of the adjacent selection transistors.

Bei dieser Ausführungsform ist zu beachten, dass die flache Grabenisolierung 5120 sich bis in die Sourceplatten-Elektrode 520 erstreckt oder diese erreicht und somit das aktive Gebiet 530 des dargestellten Auswahltransistors von dem aktiven Gebiet eines benachbarten Transistors separiert. In einer nicht dargestellten Variante dieser Struktur reicht die Tiefe des Grabens der STI mindestens bis unterhalb des Draingebiets des Transistors, kann jedoch vor der Sourceplatten-Elektrode 520 enden, sodass die STI die aktiven Gebiete benachbarter Transistoren nicht voneinander separiert.In this embodiment, it should be noted that the shallow trench isolation 5120 down to the source plate electrode 520 extends or reaches and thus the active area 530 of the illustrated selection transistor is separated from the active region of an adjacent transistor. In a variant of this structure, not shown, the depth of the trench of the STI extends at least to below the drain region of the transistor, but may be in front of the source plate electrode 520 so that the STI does not separate the active regions of adjacent transistors.

6 zeigt eine Schnittansicht mit einer Schnittlinie parallel zu einer Bitleitung durch einen Transistor zu einem Verarbeitungszeitpunkt kurz bevor die Gateleitung geätzt wird, wobei der Transistor eine Doppelgate-Elektrode und eine herkömmliche Wortleitung aufweist. Wie oben zu 4 beschrieben, beginnt die Produktion mit einem undotierten oder schwach P-Typ dotierten Wafer 610, wobei die Ebene der ursprünglichen Oberfläche des Wafers durch den Pfeil 611 angegeben ist. 6 FIG. 12 shows a sectional view with a cut line parallel to a bit line through a transistor at a processing time just before the gate line is etched, the transistor having a double gate electrode and a conventional word line. FIG. As above 4 described production begins with an undoped or weak P-type doped wafer 610 , where the plane of the original surface of the wafer by the arrow 611 is specified.

Ebenso wie zu 4 beschrieben und mittels Durchführung der gleichen Verfahrensschritte erhält der Wafer in dieser Ausführungsform eine N+ dotierte Schicht, die als Sourceplatte dient.As well as too 4 described and carried out by performing the same process steps, the wafer in this embodiment, an N + doped layer, which serves as a source plate.

Ebenso wie oben beschrieben, können auf der Oberfläche des Wafers in herkömmlicher Weise als Schutz und Schablonierungsmittel eine Oxidschicht – bezeichnet durch Bezugszeichen 614 – und eine Nitritschicht sowie eine optionale Hartmaskenschicht, die jeweils nicht gezeigt sind, abgeschieden werden.As described above, on the surface of the wafer, in the conventional manner, as the protective and stenciling agent, an oxide layer may be designated by reference numerals 614 - And a nitrite layer and an optional hard mask layer, which are not shown, are deposited.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden mittels herkömmlicher Lithographie- und Ätzmethoden Isoliergräben für eine flache Grabenisolierung (STI) zwischen den aktiven Gebieten benachbarter Transistoren geätzt. Diese Gräben sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da diese parallel zu den Bitleitungen und vor oder hinter der Papierebene der Zeichnung verlaufen. Wie oben mit Bezug zu 5 erwähnt, muss die Tiefe des Grabens für die STI mindestens bis unter das Drain des Transistors reichen und kann vor der Sourceplatten-Elektrode 620 enden oder sich bis in diese erstrecken. Die Gräben für die STI werden anschließend mit einer herkömmlichen Methode und mit einem geeigneten Isoliermaterial gefüllt, welches typischerweise ein Oxid wie z.B. SiO ist.In a subsequent process step, isolation trenches for a shallow trench isolation (STI) are etched between the active regions of adjacent transistors by means of conventional lithography and etching methods. These trenches are not shown in the drawing, as they are parallel to the bit lines and in front of or behind the plane of the paper of the drawing. As above with respect to 5 mentioned, the depth of the trench for the STI must reach at least to below the drain of the transistor and can before the source plate electrode 620 end or extend into this. The trenches for the STI are then filled by a conventional method and with a suitable insulating material, which is typically an oxide such as SiO.

Danach werden mit herkömmlichen Lithographie- und Ätzverfahren senkrecht zu den Isoliergräben und senkrecht zu den Bitleitungen laufende Wortleitungsgräben gebildet. Da diese Gräben senkrecht zu den Isoliergräben verlaufen, müssen das Silizium des Wafers und das Oxid der STI geätzt werden. In der Zeichnung laufen die Wortleitungsgräben in die Papierebene hinein. Deren Breite ist durch Bezugszeichen 612 angegeben. Die Tiefe der Wortleitungsgräben kann sich entweder bis in die Sourceplatten-Elektrode 620 erstrecken oder kann vorher enden.Thereafter, word line trenches running perpendicular to the isolation trenches and perpendicular to the bit lines are formed by conventional lithography and etching techniques. Since these trenches are perpendicular to the isolation trenches, the silicon of the wafer and the oxide of the STI must be etched. In the drawing, the word line trenches run into the plane of the paper. Their width is indicated by reference numerals 612 specified. The depth of the wordline trenches can either extend into the source plate electrode 620 extend or may end before.

Auf diese Weise, d.h., durch Ätzen der Isoliergräben und der senkrecht dazu verlaufenden Wortleitungsgräben, wurden Säulen von Silizium geschaffen, die als aktive Gebiete 630a, 630b der zu bildenden Auswahltransistoren dienen.In this way, ie, by etching the iso trenches and the wordline trenches running perpendicularly to them, pillars of silicon have been created that act as active areas 630a . 630b serve to be formed selection transistors.

Ebenso wie zuvor beschrieben kann nach dem Bilden der aktiven Gebiete das Silizium der Säulen optional durch isotropes Ätzen geschmälert werden und die Nitrit- und die optionale Oxidzwischenschicht können entfernt werden. Danach kann optional eine opferbare Oxidschicht erstellt werden, die als Schutz bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten dient und die zu entfernen ist, bevor das Gateoxid für den Transistor produziert bzw. abgeschieden wird.As well As previously described, after forming the active regions, the Silicon of the columns optionally by isotropic etching diminished and the nitrite and optional oxide interlayers can be removed become. Thereafter, optionally a sacrifiable oxide layer can be created which serves as protection during subsequent processing steps and which is to be removed before the gate oxide for the transistor is produced or deposited.

In dem Fall, dass die Wortleitungsgräben sich nicht bis in die Sourceplatten-Elektrode erstrecken, wird der Boden der Wortleitungsgräben N+ implantiert, um den Boden eines Wortleitungsgrabens galvanisch mit der Sourceplatten-Elektrode 620 zu verbinden, wobei optional ein Seitenwandspacer – nicht dargestellt – gebildet werden kann, um sicherzustellen, dass nur der Boden implantiert wird.In the event that the wordline trenches do not extend into the source plate electrode, the bottom of the wordline trenches N + is implanted to galvanize the bottom of a wordline trench with the sourceplate electrode 620 optionally, a sidewall spacer (not shown) can be formed to ensure that only the floor is implanted.

Weiterhin können in diesem Herstellungszeitpunkt weitere Implantationen erfolgen, um die PN-Übergänge der Transistoren zu erstellen oder zu justieren.Farther can further implantations take place at this time of production, around the PN junctions of the Transistors to create or adjust.

Bevor die Gate-Oxidschicht produziert wird, ist die optionale opferbare Oxidschicht, sofern hergestellt, zu entfernen. Anschließend wird eine Schicht elektrisch isolierenden Materials, typischerweise ein Oxid, wie SiO, an den Seitenwänden des aktiven Gebiets gebildet, um so eine Schicht isolierenden Materials zu bilden, die als Gateoxidschicht 650a, 650b dient.Before the gate oxide layer is produced, remove the optional sacrificial oxide layer, if prepared. Subsequently, a layer of electrically insulating material, typically an oxide, such as SiO, is formed on the sidewalls of the active region so as to form a layer of insulating material, called the gate oxide layer 650a . 650b serves.

Nachdem die Gateoxidschicht gebildet wurde, wird das Verbleibende der Wortleitungsgräben mit Polysilizium gefüllt, um die Gate-Elektroden 640a und 640b zu bilden. In dieser Zeichnung bilden die Gate-Elektroden 640a und 640b eine Doppelgate-Elektrode für das aktive Gebiet 630a. Das abgeschiedene Gate-Elektroden-Material kann optional mittels herkömmlicher Planarisierungsprozesse, wie zum Beispiel einem chemisch mechanischen Polieren (CMP) mit Bezug zu der Nitritzwischenschicht planarisiert werden.After the gate oxide layer has been formed, the remainder of the wordline trenches is filled with polysilicon around the gate electrodes 640a and 640b to build. In this drawing, the gate electrodes form 640a and 640b a dual gate electrode for the active area 630a , The deposited gate electrode material may optionally be planarized by conventional planarization processes such as chemical mechanical polishing (CMP) with respect to the nitrite blanket layer.

Im Unterschied zu der Verarbeitung wie beschrieben in den Verfahrensschritten zur Herstellung der vergrabenen Metallwortleitung wird die Nitritzwischenschicht entfernt, sodass die dicke Oxidschicht 614 auf der Oberfläche des Chips verbleibt. Anschließend werden die Schichten für die Gateleitung abgeschieden. D.h., eine optionale Schicht von Polysilizium 660, eine Metallschicht 670 zum Bilden der Wortleitung und eine Schicht isolierenden Siliziumnitrits (SiN) 680 werden in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche des Chips mittels herkömmlicher Abscheidemethoden aufgetragen.In contrast to the processing as described in the process steps for the production of the buried metal word line, the nitrite intermediate layer is removed, so that the thick oxide layer 614 remains on the surface of the chip. Subsequently, the layers for the gate line are deposited. That is, an optional layer of polysilicon 660 a metal layer 670 for forming the word line and a layer of insulating silicon nitrite (SiN) 680 are applied in this order on the surface of the chip by conventional deposition techniques.

Anschließend wird dieser Stapel von Schichten mittels herkömmlicher Lithographie- und Ätzprozesse verarbeitet, um eine Gateleitung zu bilden. D.h., die drei Schichten werden zu Leitern geformt, die auf den Gate-Elektroden platziert sind und somit herkömmliche Wortleitungen aus Metall bilden, die auf den Gate-Elektroden 640a und 640b platziert und mit diesen elektrisch verbunden sind.Subsequently, this stack of layers is processed by conventional lithography and etching processes to form a gate line. That is, the three layers are formed into conductors that are placed on the gate electrodes and thus form conventional metal word lines that are on the gate electrodes 640a and 640b placed and electrically connected to these.

Während und nachdem die drei Schichten zu Leitern geformt wurden, werden geeignete Zwischenschichten und Seitenwandspacer aus Oxid und/oder Siliziumnitrit geformt, um die Seitenwände der Leiter gegenüber den aktiven Gebieten 630a, 630b und den Bodenelektroden elektrisch zu isolieren, die auf den aktiven Gebieten gebildet werden.During and after the three layers have been formed into conductors, suitable intermediate layers and sidewall spacers of oxide and / or silicon nitride are formed around the sidewalls of the conductors opposite the active regions 630a . 630b and electrically isolate the bottom electrodes formed on the active regions.

In nachfolgenden Verfahrensschritten werden die aktiven Gebiete 630a und 630b mit Volumen von beispielsweise Phasenwechselmaterial verbunden, welche wiederum mit einer Bitleitung verbunden werden. Dementsprechend kann es Hilfsimplantierungen geben, um die aktiven Gebiete mit N+ zu dotieren und die Kontaktfläche der aktiven Gebiete können durch selektives epitaktisches Aufwachsen von Silizium verbreitert werden. Zu diesem Zeitpunkt kann mittels eines Salizidierungsprozesses der Kontaktwiderstand verringert werden. Bereiche oder Räume zwischen den verschiedenen funktionalen Elementen, die bislang gebildet wurden, werden nun mit einem Fülldielektrikum gefüllt, welches typischerweise ein isolierendes Oxid wie Siliziumoxid SiO ist. Diese Schicht wird anschließend planarisiert.In subsequent process steps become the active areas 630a and 630b connected to volumes of, for example, phase change material, which in turn are connected to a bit line. Accordingly, there may be auxiliary implantations to dope the active regions with N + and the contact area of the active regions may be broadened by selective epitaxial growth of silicon. At this time, the contact resistance can be reduced by means of a salicidation process. Regions or spaces between the various functional elements that have been formed so far are now filled with a filling dielectric, which is typically an insulating oxide such as silicon oxide SiO 2. This layer is then planarized.

Anschließend und unter Verwendung von Kontaktlithographie wird eine selektive Ätzung durchgeführt, wobei die Ätzung selektiv zu dem die Gate-Elktroden bedeckenden Siliziumnitrit bzw. dem Gateleiter ist, um die Oberfläche der aktiven Gebiete freizulegen.Subsequently and using contact lithography, a selective etching is performed, wherein the etching selective to the gate electrodes covering silicon nitrite or the gate ladder is to expose the surface of the active areas.

Eine Anschlussimplantierung kann durchgeführt werden, um die Leitfähigkeit zwischen den aktiven Gebieten und den zu bildenden Bodenelektroden zu verbessern.A Follow-up implantation can be performed to increase the conductivity between the active areas and the ground electrodes to be formed improve.

Anschließend können unter Verwendung herkömmlicher Verfahrensschritte Bodenelektroden auf den aktiven Gebieten gebildet werden. Anschließend werden Volumen von Phasenwechselmaterial oder anderem geeigneten schaltaktiven Material gebildet und mit einem Ende mit den Bodenelektroden verbunden. Auf dem Volumen des schaltaktiven Materials werden Begleitungen gebildet.Subsequently, under Use of conventional Process steps formed bottom electrodes on the active areas become. Subsequently become volumes of phase change material or other suitable switching active material formed and connected at one end to the bottom electrodes. On the volume of switching active material become accompaniments educated.

7 zeigt einen schematischen Schaltkreis 700 einer alternativen Ausführungsform der zuvor beschriebenen Erfindung, wobei eine Anordnung von Speicherzellen exemplarisch dargestellt ist durch die Speicherzellensimulation 710, 711, 712, 713, 714. Die Speicherzellen sind identisch zu der Zelle 710 und weisen ein Volumen eines resistiv schaltenden Materials 720 und einen Doppelgate-Auswahltransistor 740 auf. Wie dargestellt, sind alle Auswahltransistoren mit einer gemeinsamen Sourceleitung verbunden, die als Sourceplatten-Elektrode ausgebildet ist und die mit Masse – bzw. Erdpotential verbunden sein kann. Das Drain eines jeden Auswahltransistors ist an ein Volumen schaltaktiven Materials gekoppelt, welches wiederum an eine Bitleitung gekoppelt ist, sodass auf die Weise jede Speicherzelle einen Transistor über ein resistiv schaltendes Speicherelement mit einer Bitleitung verbindet. 7 shows a schematic circuit 700 an alternative embodiment of the above described an arrangement of memory cells is exemplified by the memory cell simulation 710 . 711 . 712 . 713 . 714 , The memory cells are identical to the cell 710 and have a volume of resistive switching material 720 and a dual gate selection transistor 740 on. As shown, all of the selection transistors are connected to a common source line, which is formed as a source plate electrode and which may be connected to ground or ground potential. The drain of each selection transistor is coupled to a volume of switching active material, which in turn is coupled to a bit line, such that each memory cell connects a transistor to a bit line through a resistive switching memory element.

Die Auswahltransistoren sind Doppelgate-Transistoren. Jede Gate-Elektrode eines Transistors ist an eine andere Wortleitung gekoppelt. Dementsprechend ist zum Öffnen eines Auswahltransistors eine Gatespannung an zwei – benachbarte – Wortleitungen anzulegen.The Selection transistors are dual-gate transistors. Every gate electrode a transistor is coupled to another word line. Accordingly is to open a selection transistor, a gate voltage to two - adjacent - word lines to apply.

Die Speicherzellen sind so angeordnet, dass die Drains der Auswahltransistoren benachbarter Speicherzellen in Richtung der Wortleitungen 760 bis 764, deren Gate-Elektroden entsprechend an die gleiche Wortleitung gekoppelt sind, an verschiedene Bitleitungen gekoppelt sind, wobei die nächste Zelle an die übernächste Bitleitung gekoppelt ist.The memory cells are arranged such that the drains of the selection transistors of adjacent memory cells in the direction of the word lines 760 to 764 whose gate electrodes are respectively coupled to the same word line are coupled to different bit lines, the next cell being coupled to the next but one bit line.

Ebenso sind in Richtung der Bitleitungen 730, 731 benachbarte Speicherzellen, die mit der gleichen Bitleitung verbunden sind, an verschiedene Wortleitungen gekoppelt. So sind zum Beispiel 710 und 712 beide mit der Bitleitung 730 verbunden und sind in Richtung der Bitleitung benachbart zueinander. Die Gate-Elektroden des Auswahltransistors der Zelle 710 sind an die Wortleitungen 760 bzw. 761 gekoppelt und die Gate-Elektroden des Auswahltransistors der Zelle 712 sind an die Wortleitungen 762 bzw. 763 gekoppelt. Auf diese Weise sind Speicherzellen, die an gleiche Bitleitungen gekoppelt sind, an verschiedene Wortleitungen gekoppelt und – in anderen Worten – Zellen, die an dieselbe Wortleitung gekoppelt sind, sind an verschiedene Bitleitungen gekoppelt.Likewise are in the direction of the bit lines 730 . 731 adjacent memory cells connected to the same bitline are coupled to different wordlines. Such are, for example 710 and 712 both with the bit line 730 and are adjacent to each other in the direction of the bit line. The gate electrodes of the selection transistor of the cell 710 are to the wordlines 760 respectively. 761 coupled and the gate electrodes of the selection transistor of the cell 712 are to the wordlines 762 respectively. 763 coupled. In this way, memory cells coupled to the same bitlines are coupled to different wordlines and, in other words, cells coupled to the same wordline are coupled to different bitlines.

Folglich kann eine Speicherzelle durch Auswählen einer Bitleitung und eines Paares von Wortleitungen ausgewählt werden, wobei jedoch im Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform beim Auswählen einer Speicherzelle durch Anlegen einer Spannung an die Bitleitung und die entsprechenden Wortleitungen, die Gatespannung einer benachbarten Speicherzelle in Bitleitungsrichtung unberührt bleibt. Dementsprechend müssen in dieser Ausführungsform die Transistoren nicht als vollständig verarmte Transistoren ausgebildet sein.consequently For example, a memory cell may be selected by selecting a bit line and a bit line Pair of word lines selected However, unlike the embodiment described above in the Choose a memory cell by applying a voltage to the bit line and the corresponding word lines, the gate voltage of an adjacent one Memory cell in the bit line direction remains untouched. Accordingly have to in this embodiment the transistors are not considered completely depleted transistors be educated.

Die Speicherzellen und damit die entsprechenden Transistorzellen sind an den Schnittpunkten von Wortleitungspaaren mit Bitleitungen platziert, wobei die Zellen schachbrettartig angeordnet sind. D.h., in Wortleitungsrichtung sind die Zellen von jedem zweiten Schnittpunkt eines Paares von Wortleitungen und einer Bitleitung platziert und um jeweils einen Schnittpunkt versetzt zur benachbarten Reihe von Zellen an geordnet, sodass also in Bitleitungsrichtung die Zellen ebenfalls an jedem zweiten Schnittpunkt platziert sind.The Memory cells and thus the corresponding transistor cells are placed at the intersections of word line pairs with bit lines, wherein the cells are arranged like a checkerboard. That is, in the word line direction are the cells of every second intersection of a pair of Word lines and a bit line placed and each one intersection offset to the adjacent row of cells, so that In the bit line direction, the cells are also placed at every second intersection are.

8 zeigt eine Aufsicht auf eine Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform, welche eine Anordnung von Speicherzellen 800 ist, die Doppelgate-Transistoren und Volumen schaltaktiven Materials aufweisen. Ähnlich wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind eine erste und eine zweite Bitleitung 810 bzw. 820 die obersten Elemente in dieser Ansicht, die beispielhaft eine Vielzahl paralleler Bitleitungen zeigen und die oberhalb der Oberfläche des ursprünglichen Wafers platziert sind. Eine erste und eine zweite Wortleitung 830 bzw. 840 veranschaulichen eine Vielzahl paralleler Wortleitungen, die unterhalb der Bitleitungen und zumindest teilweise unterhalb der Oberflächenebene des ursprünglichen Wafers und somit unter der Oberflächenebene vergraben sind. Jede Wortleitung bildet eine Vielzahl von Gate-Elektroden, die gegenüber den aktiven Gebieten durch eine Schicht von Gatedielektrikum 850 isoliert ist, welches ein Oxid, wie zum Beispiel Siliziumoxid sein kann. 8th Fig. 10 is a plan view showing a modification of the above-described embodiment, showing an arrangement of memory cells 800 that has dual gate transistors and bulk switching active material. Similar to the embodiment described above, a first and a second bit line are 810 respectively. 820 the topmost elements in this view, which exemplarily show a plurality of parallel bitlines and which are placed above the surface of the original wafer. A first and a second wordline 830 respectively. 840 illustrate a plurality of parallel wordlines buried beneath the bitlines and at least partially buried beneath the surface plane of the original wafer, and thus below the surface plane. Each wordline forms a plurality of gate electrodes facing the active regions through a layer of gate dielectric 850 is isolated, which may be an oxide such as silica.

Gebiete zwischen den Bitleitungen und ebenso zwischen den Wortleitungen – referenziert durch Bezugszeichen 870 – sind mit einem Isoliermaterial gefüllt, welches eine flache Grabenisolierung (STI) bildet. Bezugszeichen 860 bezeichnet die Platzierung – in der Zeichnung eingekreist – der aktiven Gebiete von Transistoren, die unter den Bitleitungen und zwischen den Wortleitungen platziert sind.Areas between the bit lines and also between the word lines - referenced by reference numerals 870 - are filled with an insulating material, which forms a shallow trench isolation (STI). reference numeral 860 denotes the placement - circled in the drawing - of the active areas of transistors placed under the bitlines and between the wordlines.

In dieser Ausführungsform sind die aktiven Gebiete versetzt zueinander angeordnet. Im Vergleich mit der zuvor beschrie benen Ausführungsform ist jeder zweite Transistor ausgelassen, entweder in Bitleitungs- oder in Wortleitungsrichtung.In this embodiment the active areas are offset from one another. Compared with the previously described embodiment is surrounded every second transistor omitted, either in bit line or in word line direction.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass jeder Transistor und dementsprechend jede Speicherzelle, die einen Transistor umfasst, durch Anlegen einer geeigneten Spannung in eine Bitleitung und zwei Wortleitungen ausgewählt werden kann, wobei die an die Wortleitungen angelegte Spannung den in Bitleitungsrichtung benachbarten Transistor unberührt lässt, d.h., die an die Wortleitungen angelegte Gatespannung hat keinen Einfluss auf eine Gate-Elektrode eines benachbarten Transistors. Folglich bleibt beim Auswählen eines Transistors die Leitfähigkeit des benachbarten Transistors unberührt und dementsprechend brauchen die Transistoren nicht vollständig verarmte Transistoren zu sein.This arrangement has the advantage that each transistor, and accordingly each memory cell comprising a transistor, can be selected by applying a suitable voltage to a bit line and two word lines, the voltage applied to the word lines leaving the transistor adjacent in the bit line direction untouched, ie , the gate voltage applied to the word lines has no influence on a gate electrode of an adjacent transistor. Consequently, in selecting a transistor, the conductivity of the adjacent transistor remains unaffected and accordingly, the transistors need not be completely depleted transistors.

Die Bezugszeichenliste 880 bezeichnen Pfeile, die die Periodizität von Bitleitungen in Wortleitungen angeben, die jeweils 2 F betragen, wenngleich die Zeichnung nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist. Dementsprechend beträgt die Zellengröße einer Speicherzelle ungefähr 8F2.The list of reference numerals 880 arrows indicate the periodicity of bit lines in word lines, each being 2 F, although the drawing is not drawn to scale. Accordingly, the cell size of a memory cell is about 8F2.

9a zeigt einen Querschnitt durch eine Speicherzelle, umfassend einen Transistor, wobei die Richtung der Schnittlinie in Richtung einer Bitleitung liegt. 9a shows a cross section through a memory cell comprising a transistor, wherein the direction of the cutting line is in the direction of a bit line.

Ähnlich wie bei der Anordnung in 3 gibt es in dem Wafer 910 eine Sourceplatte 920 aus N+ dotiertem Halbleitermaterial, wobei die Sourceplatte beispielsweise an Masse- oder Erdpotential gekoppelt sein kann und damit als Erd- oder Masse-Elektrode dient. Ein Transistorbody 930 aus leicht P-Typ dotiertem Silizium ist an seinem unteren Ende an die Sourceplatten-Elektrode 920 und an seinem gegenüberliegenden Ende, welches das Drain 960 des Transistors bildet, an eine Bodenelektrode 970 gekoppelt, welche wiederum an ein Volumen resistiv schaltenden Materials 980 gekoppelt ist. Das Volumen resistiv schaltenden Materials ist wiederum an eine Bitleitung 990 gekoppelt. Wortleitungen 940a, 940b sind an gegenüberliegenden Seitenwänden des TransistorBodys 930 angeordnet und bilden damit die Gate-Elektroden des Transistors und sind gegenüber dem Transistorbody durch ein Gatedielektrikum 950a bzw. 950b elektrisch von diesem isoliert.Similar to the arrangement in 3 exist in the wafer 910 a source plate 920 made of N + doped semiconductor material, wherein the source plate may be coupled, for example, to ground or ground potential and thus serves as ground or ground electrode. A transistor body 930 of lightly P-type doped silicon is at its lower end to the source plate electrode 920 and at its opposite end, which is the drain 960 of the transistor, to a bottom electrode 970 coupled, which in turn to a volume resistive switching material 980 is coupled. The volume of resistive switching material is in turn connected to a bit line 990 coupled. word lines 940a . 940b are on opposite sidewalls of the transistor body 930 arranged and thus form the gate electrodes of the transistor and are opposite the Transistorbody by a gate dielectric 950a respectively. 950b electrically isolated from this.

Wie in 7 gezeigt, stoßen die Gate-Elektroden gegen isolierendes Material der flachen Grabenisolierung 9100. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weisen benachbarte Zellen in Bitleitungsrichtung keine gemeinsame oder geteilte Gate-Elektrode auf. Stattdessen weisen benachbarte Transistoren in Bitleitungsrichtung ein Paar Gate-Elektroden auf, die durch ein Paar paralleler Wortleitungen gebildet sind, die in dieser Ansicht nicht dargestellt sind.As in 7 As shown, the gate electrodes abut shallow trench isolation insulating material 9100 , In contrast to the first embodiment, adjacent cells in the bit line direction have no common or shared gate electrode. Instead, adjacent transistors in the bit line direction have a pair of gate electrodes formed by a pair of parallel word lines, not shown in this view.

9b zeigt einen Querschnitt durch die Struktur in Wortleitungsrichtung, also senkrecht zu der Schnittlinie wie in 9a. Ein Transistorbody 930, gebildet aus leicht P dotiertem Halbleitermaterial, eines Auswahltransistors, ist auf einer N+ dotierten Sourceplatten-Elektrode gebildet und elektrisch an diese gekoppelt, die in dem Substrat 910 des Wafers gebildet ist. Das untere Ende des Bodys 930 bildet damit die Source des Transistors. Das obere Ende des Transistorbodys 930, angegeben durch Ziffer 960, ist N+ dotiert und bildet das Drain des Transistors, welches an eine Bodenelektrode 970 gekoppelt ist, die wiederum mit einem Volumen resistiv schaltenden Materials 980 verbunden ist. Das Volu men resistiv schaltenden Materials ist mit einer Bitleitung 990 verbunden. Das isolierende Material einer flachen Grabenisolierung 9100 ist zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden eines Transistorbodys 930 platziert und separiert damit diesen Transistorbody von einem in Wortleitungsrichtung benachbarten Transistorbody. 9b shows a cross section through the structure in the word line direction, ie perpendicular to the section line as in 9a , A transistor body 930 formed of lightly P doped semiconductor material, a selection transistor, is formed on and electrically coupled to an N + -type source plate electrode formed in the substrate 910 is formed of the wafer. The bottom of the body 930 thus forms the source of the transistor. The upper end of the transistor body 930 , indicated by numeral 960 , N + is doped and forms the drain of the transistor, which is connected to a bottom electrode 970 coupled, in turn, with a volume resistive switching material 980 connected is. The volume of resistively switching material is a bit line 990 connected. The insulating material of a shallow trench isolation 9100 is between two opposite sidewalls of a transistor body 930 places and thus separates this transistor body from a transistor body adjacent in the word line direction.

In dieser Ansicht sind die die Gate-Elektroden bildenden Wortleitungen vor und hinter der Papierebene platziert. Die gestrichelte Linie 940 soll die Platzierung der Gate-Elektroden vor und hinter der Papierebene anzeigen.In this view, the word lines forming the gate electrodes are placed in front of and behind the plane of the paper. The dashed line 940 intended to indicate the placement of the gate electrodes in front of and behind the plane of the paper.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Ausdehnung des Transistorbodys 930 in Richtung der Schnittlinie erheblich größer als in Bitleitungsrichtung und ebenso größer als in der ersten Ausführungsform gezeigt. Auf diese Weise kann ein Transistorbody mit einem in Stromflussrichtung größeren Querschnitt erreicht werden, wobei in dieser Ansicht der Stromfluss vertikal ist. Dies ist insbesondere für resistiv schaltende Speicherzellen vorteilhaft, weil zum Wechseln des Widerstands in dem Volumen der resistiv schaltenden Speicherzelle ein großer Strom notwendig ist. Somit kann in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform die Ausdehnung des Transistorbodys in Wortleitungsrichtung bis zu 3 F betragen.As shown in the drawing, the extension of the transistor body is 930 in the direction of the cutting line considerably larger than in the bit line direction and also larger than shown in the first embodiment. In this way, a transistor body can be achieved with a cross section larger in the current flow direction, in which view the current flow is vertical. This is advantageous in particular for resistively switching memory cells, because a large current is necessary for changing the resistance in the volume of the resistively switching memory cell. Thus, in the exemplary embodiment illustrated, the extension of the transistor in the word-line direction may be up to 3F.

Die beschriebene alternative Ausführungsform der Anordnung von vertikalen Transistoren kann erreicht werden mittels einer der beiden für die erste Ausführungsform beschriebenen Methode, wobei jedoch die Masken zum Erstellen der Transistoren und zum nachfolgenden Erstellen der Speicherelemente so zu ändern sind, dass jede zweite Zelle ausgelassen wird, um eine versetzte Anordnung von Speicherzellen wie auf einem Schachbrett zu erreichen.The described alternative embodiment the arrangement of vertical transistors can be achieved by means of one of the two for the first embodiment However, using the masks to create the Transistors and to subsequently create the memory elements so to change are that every other cell is left out to an offset Arrangement of memory cells like to reach on a chessboard.

Claims (42)

Anordnung von Transistoren (140, 141) in einem Substrat zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen (110, 111), wobei jede Speicherzelle (110, 111) einen Transistor (140, 141) über ein Speicherelement (120, 121) mit einer Bitleitung (130) verbindet und durch Auswählen zweier Wortleitungen (160, 161) und der Bitleitung (130) adressierbar ist, wobei die Anordnung von Transistoren durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben gebildet ist, die Streifen von Substratmaterial bilden und die als aktive Gebiete (330a, 330b) von Transistoren (140, 141) dienen, wobei die Streifen durch Abschnitte von Isoliergräben separiert sind, sodass die Wortleitungsgräben Transistorzellen in einer ersten Richtung voneinander trennen und die Abschnitte der Isoliergräben die Transistorzellen in Richtung der Wortleitungen (160, 161, 162, 340) separieren, wobei ein Wortleitungsgraben eine Wortleitung (340) aufnimmt, und wobei eine erste Wortleitung (340) in einem ersten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an einer Seitenwand von aktiven Gebieten (330a, 330b) einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und wobei eine zweite Wortleitung in einem benachbarten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an der gegenüberliegenden Seitenwand der aktiven Gebiete (330a, 330b) der zweiten und einer dritten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet.Arrangement of transistors ( 140 . 141 ) in a substrate for selecting one of a plurality of memory cells ( 110 . 111 ), each memory cell ( 110 . 111 ) a transistor ( 140 . 141 ) via a memory element ( 120 . 121 ) with a bit line ( 130 ) and by selecting two word lines ( 160 . 161 ) and the bit line ( 130 ), wherein the array of transistors is formed by a plurality of word line trenches forming strips of substrate material and serving as active regions ( 330a . 330b ) of transistors ( 140 . 141 ), wherein the strips are separated by sections of isolation trenches, so that the word line trenches separate transistor cells in a first direction and the sections of the isolation trenches separate the transistor cells in the direction of the word lines (FIG. 160 . 161 . 162 . 340 ), wherein a word line trench is a word line ( 340 ) and a first word line ( 340 ) in a first word line trench a plurality of gate electrodes on a sidewall of active regions ( 330a . 330b ) of a first and a second, adjacent row of transistor cells in the word line direction, and wherein a second word line in an adjacent word line trench, a plurality of gate electrodes on the opposite side wall of the active regions ( 330a . 330b ) of the second and third rows of transistor cells in the word line direction. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Substrats eine Referenzebene (311) bildet und wobei jeder Body eines Transistors (140, 141) vertikal oberhalb der Source und das Drain (360a, 360b) vertikal oberhalb des Bodys des Transistors angeordnet ist.Arrangement according to claim 1, wherein the surface of the substrate is a reference plane ( 311 ) and wherein each body of a transistor ( 140 . 141 ) vertically above the source and the drain ( 360a . 360b ) is arranged vertically above the body of the transistor. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wortleitungen (160, 161, 340a, 340b) unter der Oberflächenebene des ursprünglichen Wafers (310), in dem die Transistoranordnung gebildet wird, vergraben ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the word lines ( 160 . 161 . 340a . 340b ) below the surface plane of the original wafer ( 310 ), in which the transistor arrangement is formed, is buried. Anordnung nach Anspruch 2, wobei eine Schicht innerhalb des Substrats mit einer Dotiersubstanz dotiert ist und eine leitfähige Schicht (320) ausbildet und wobei die vertikalen Transistoren mit ihrer Source/ihrem Drain (360a, 360b) mit der leitenden Schicht (320) verbunden sind.Arrangement according to claim 2, wherein a layer is doped within the substrate with a dopant and a conductive layer ( 320 ) and the vertical transistors with their source / drain ( 360a . 360b ) with the conductive layer ( 320 ) are connected. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die leitende Schicht (320) mit Erd-/Massepotential verbunden ist und eine Sourceplatten-Elektrode ausbildet.Arrangement according to claim 4, wherein the conductive layer ( 320 ) is connected to earth / ground potential and forms a source plate electrode. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Transistor (140) so ausgebildet ist, dass ein beachtlicher Stromfluss in einer Transistorzelle (140) in einer zweiten Reihe von Transistorzellen nur erreicht wird, falls gleichzeitig eine Gatespannung an die erste und an die zweite Wortleitung (160, 161) angelegt wird, um den Transistor (140) einzuschalten.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein each transistor ( 140 ) is designed so that a considerable current flow in a transistor cell ( 140 ) is achieved in a second series of transistor cells only if a gate voltage is simultaneously applied to the first and second word lines ( 160 . 161 ) is applied to the transistor ( 140 ). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material der Wortleitungen (160, 161) ein Metall ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the material of the word lines ( 160 . 161 ) is a metal. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicherzellen (110, 111) Phasenwechselspeicherzellen sind und die Speicherelemente entsprechend Volumen resistiv schaltenden Materials sind.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the memory cells ( 110 . 111 ) Are phase change memory cells and the memory elements are corresponding volume resistively switching material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicherzellen Phasenwechselspeicherzellen sind und die Speicherelemente entsprechend Volumen von Phasenwechselmaterial sind.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the memory cells are phase change memory cells and the memory elements accordingly Are volumes of phase change material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vertikale Ausdehnung der Isoliergräben so gewählt ist, dass Bodybereiche benachbarter Transistorzellen gegeneinander vollständig isoliert sind.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vertical extent of the isolation trenches is chosen so that body areas adjacent transistor cells completely isolated from each other are. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vertikale Ausdehnung der Isoliergräben kleiner ist als die Höhe des Bodys einer Transistorzelle, sodass ein Ladungsträgerfluss zwischen Bodybereichen benachbarter Transistorzellen möglich ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vertical extent of the isolation trenches is smaller than the height of the body a transistor cell, so that a charge carrier flow between body areas adjacent transistor cells possible is. Anordnung vertikaler Transistoren in einem Substrat (510) zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen (110, 111), wobei jede Speicherzelle (110, 111) einen Transistor über ein Speicherelement (120, 121) an eine Bitleitung (5110) koppelt und durch Auswahl zweier Wortleitungen (540a, 540b) und der Bitleitung (5110) adressierbar ist, und wobei die Anordnung der vertikalen Transistoren durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben gebildet ist, die Streifen von Substratmaterial bilden, welche als aktive Gebiete (530a, 530b) von Transistoren dienen, wobei die Streifen separiert sind durch Abschnitte von Isoliergräben, sodass die Wortleitungsgräben in einer ersten Richtung Transistorzellen separieren und die Abschnitte der Isoliergräben die Transistorzellen in Richtung der Wortleitungsgräben voneinander isolieren, wobei ein Wortleitungsgraben eine Reihe von Gate-Elektroden (540a, 540b) einer Reihe benachbarter Transistorzellen in Wortleitungsrichtung aufnimmt, wobei die Gate-Elektroden (540a, 540b) mit einer Gateleitung (570a, 570b) elektrisch verbunden sind, die oberhalb des Wortleitungsgrabens platziert ist, wobei eine erste Reihe von Gate-Elektroden (540a) in einem ersten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an einer Seitenwand von aktiven Gebieten (530a) in einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und wobei eine zweite Reihe von Gate-Elektroden (540b) in einem benachbarten Wortleitungsgraben eine Vielzahl von Gate-Elektroden an der gegenüberliegenden Seitenwand der aktiven Gebiete (530a) der zweiten und einer dritten Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet.Arrangement of Vertical Transistors in a Substrate ( 510 ) for selecting one of a plurality of memory cells ( 110 . 111 ), each memory cell ( 110 . 111 ) a transistor via a memory element ( 120 . 121 ) to a bit line ( 5110 ) and by selecting two word lines ( 540a . 540b ) and the bit line ( 5110 ), and wherein the array of vertical transistors is formed by a plurality of word line trenches which form strips of substrate material which act as active regions ( 530a . 530b ) of transistors, the strips being separated by sections of isolation trenches so that the word line trenches separate transistor cells in a first direction and the portions of the isolation trenches isolate the transistor cells from one another in the direction of the word line trenches, wherein a word line trench forms a row of gate electrodes ( 540a . 540b ) receives a series of adjacent transistor cells in the word-line direction, the gate electrodes ( 540a . 540b ) with a gate line ( 570a . 570b electrically connected, which is placed above the word line trench, wherein a first series of gate electrodes ( 540a ) in a first word line trench a plurality of gate electrodes on a sidewall of active regions ( 530a ) in a first and a second, adjacent row of transistor cells in the word-line direction, and wherein a second row of gate electrodes ( 540b ) in a neighboring word line trench, a plurality of gate electrodes on the opposite side wall of the active regions ( 530a ) of the second and third rows of transistor cells in the word line direction. Transistoranordnung nach Anspruch 12, wobei das Material der Gate-Elektroden (540a, 540b) Polysilizium ist und das Material der Gateleitungen (570a, 570b) ein Metall beinhaltet.Transistor arrangement according to claim 12, wherein the material of the gate electrodes ( 540a . 540b ) Is polysilicon and the material of the gate lines ( 570a . 570b ) contains a metal. Transistoranordnung nach Anspruch 13, wobei das Material der Gateleitung Wolfram enthält oder ist.A transistor arrangement according to claim 13, wherein said Material of the gate line contains or is tungsten. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–14, wobei die Gate-Elektroden (540a, 540b) unterhalb der Oberflächenebene (511) des ursprünglichen Wafers vergraben sind, in dem die Transistoranordnung gebildet ist.Arrangement according to one of the preceding claims 12-14, wherein the gate electrodes ( 540a . 540b ) below the surface level ( 511 ) of the original wafer in which the transistor arrangement is formed. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–15, wobei eine Schicht innerhalb des Substrats (510) mit einer Dotiersubstanz dotiert ist, um eine leitende Schicht (520) auszubilden und wobei die Sources oder Drains der vertikalen Transistoren mit der leitenden Schicht (520) verbunden sind.Arrangement according to one of the preceding claims 12-15, wherein a layer within the substrate ( 510 ) is doped with a dopant to form a conductive layer ( 520 ) and wherein the sources or drains of the vertical transistors with the conductive layer ( 520 ) are connected. Anordnung nach Anspruch 16, wobei die leitende Schicht (520) mit Masse-/Erdpotential verbunden ist und somit eine Sourceplatten-Elektrode bildet.Arrangement according to claim 16, wherein the conductive layer ( 520 ) is connected to ground / ground potential and thus forms a source plate electrode. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–17, wobei jeder Transistor so ausgebildet ist, dass ein beachtlicher Stromfluss in einer Transistorzelle einer zweiten Reihe von Transistorzellen nur erreicht wird, falls gleichzeitig eine Gatespannung an die erste und zweite Wortleitung (570a, 570b) angelegt ist.Arrangement according to one of the preceding claims 12-17, wherein each transistor is designed such that a considerable current flow in a transistor cell of a second series of transistor cells is only achieved, if at the same time a gate voltage to the first and second word line ( 570a . 570b ) is created. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–18, wobei die Speicherzelle eine Phasenwechselspeicherzelle ist und das Speicherelement dementsprechend ein Volumen von Phasenwechselmaterial ist.Arrangement according to one of the preceding claims 12-18, wherein the memory cell is a phase change memory cell and the memory element Accordingly, a volume of phase change material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–19, wobei die vertikale Ausdehnung der Isoliergräben so gewählt ist, dass aktive Gebiete (530a, 530b) benachbarter Transistorzellen vollständig gegeneinander isoliert sind.Arrangement according to one of the preceding claims 12-19, wherein the vertical extent of the isolation trenches is selected such that active areas ( 530a . 530b ) of adjacent transistor cells are completely isolated from each other. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–19, wobei die vertikale Ausdehnung der Isoliergräben geringer als die vertikale Ausdehnung des aktiven Gebiets einer Transistorzelle ist und dementsprechend ein Ladungsträgerfluss zwischen aktiven Gebieten (530a, 530b) benachbarter Transistorzellen zulässt.Arrangement according to one of the preceding claims 12-19, wherein the vertical extent of the isolation trenches is less than the vertical extent of the active area of a transistor cell and, accordingly, a carrier flow between active areas ( 530a . 530b ) of adjacent transistor cells. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung vertikaler Transistorzellen in einem Substrat, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Erzeugen einer leitenden Schicht (320) innerhalb des Substrats (310), wobei die leitende Schicht von einer weniger leitenden und zumindest teilweise gegensätzlich dotierten Substratschicht bedeckt ist; Bilden einer Vielzahl paralleler Isoliergräben entlang einer ersten Richtung und Füllen der Isoliergräben mit einem Isoliermaterial; Bilden einer Vielzahl paralleler Wortleitungsgräben entlang einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, sodass aktive Gebiete von Transistorzellen als Säulen von Substratmaterial gebildet werden; Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum (350a) in einem ersten Wortleitungsgraben und anschließendes Füllen mit ei nem leitenden Material zum Ausbilden von Gate-Elektroden (340a, 340b) an einer Seitenwand einer ersten (330a) und einer zweiten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung zur Ausbildung einer Wortleitung; Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum (350b) in mindestens einem zweiten benachbarten Wortleitungsgraben und nachfolgendes Füllen mit einem leitfähigen Material zum Ausbilden von Gate-Elektroden (340b) an einer gegenüberliegenden Seitenwand der ersten Reihe aktiver Gebiete und an einer Seitenwand einer dritten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete (330b) in Wortleitungsrichtung zum Ausformen einer zweiten, benachbarten Wortleitung.Method for producing a vertical transistor cell arrangement in a substrate, comprising the following method steps: producing a conductive layer ( 320 ) within the substrate ( 310 ), wherein the conductive layer is covered by a less conductive and at least partially oppositely doped substrate layer; Forming a plurality of parallel isolation trenches along a first direction and filling the isolation trenches with an insulating material; Forming a plurality of parallel wordline trenches along a second direction perpendicular to the first direction such that active areas of transistor cells are formed as columns of substrate material; Generating a layer of gate dielectric ( 350a ) in a first word line trench and then filled with egg nem conductive material for forming gate electrodes ( 340a . 340b ) on a side wall of a first ( 330a ) and a second, adjacent row of active regions in the word-line direction to form a wordline; Generating a layer of gate dielectric ( 350b ) in at least one second adjacent word line trench and subsequently filling with a conductive material for forming gate electrodes ( 340b ) on an opposite side wall of the first row of active areas and on a side wall of a third, adjacent row of active areas ( 330b ) in the word line direction for forming a second, adjacent word line. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das leitende Material, welches die Gate-Elektroden (340a, 340b) bildet, ein Metall ist.The method of claim 22, wherein the conductive material comprising the gate electrodes ( 340a . 340b ) is a metal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22–23, wobei die Wortleitungsgräben sich bis in die leitende Schicht erstrecken (320).Method according to one of the preceding claims 22-23, wherein the word line trenches extend into the conductive layer ( 320 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22–24, wobei die Tiefe der Isoliergräben so gewählt ist, dass sich diese bis zumindest unter die Draingebiete der aktiven Gebiete (330a, 330b) erstreckt und eine galvanische Verbindung zwischen benachbarten aktiven Gebieten in Wortleitungsrichtung ermöglicht.Method according to one of the preceding claims 22-24, wherein the depth of the isolation trenches is selected such that it extends to at least the drain regions of the active regions ( 330a . 330b ) and allows galvanic connection between adjacent active regions in the word line direction. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung vertikaler Transistorzellen in einem Substrat (510), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Herstellen einer leitenden Schicht (520) innerhalb des Substrats (510), wobei die leitende Schicht (520) von einer weniger leitenden Substratschicht bedeckt ist; Bilden einer Vielzahl paralleler Isoliergräben entlang einer ersten Richtung und Füllen der Isoliergräben mit einem Isoliermaterial (5120); Bilden einer Vielzahl paralleler Wortleitungsgräben entlang einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, sodass Säulen von Substratmaterial gebildet werden, die aus dem Substrat (510) heraustreten und als aktive Gebiete (530a, 530b) von Transistorzellen dienen; Erzeugen einer Schicht Gatedielektrikums (550a) in einem ersten Wortleitungsgraben und nachfolgendes Füllen des Wortleitungsgrabens mit einem Gate-Elektroden-Material, sodass Gate-Elektroden (540a) an einer Seitenwand einer ersten und einer zweiten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung gebildet werden, sodass die Gate-Elektroden (540a) eine Wortleitung bilden; Erzeugen einer Schicht von Gatedielektrikum (550b) in mindestens einem zweiten, benachbarten Wortleitungsgraben und nachfolgendes Füllen mit einem leitfähigen Material zum Ausbilden von Gate-Elektroden (540b) an einer gegenüberliegenden Seitenwand der ersten Reihe aktiver Gebiete und an einer Seitenwand einer dritten, benachbarten Reihe aktiver Gebiete in Wortleitungsrichtung, sodass eine zweite benachbarte Wortleitung gebildet wird; Ausbilden von Gateleitern (570a, 570b) auf dem Gate-Elektroden-Material, wobei die Gateleiter an die Gate-Elektroden gekoppelt sind und oberhalb der ursprünglichen Oberflächenebene (511) des Substrats platziert ist.Method for producing an array of vertical transistor cells in a substrate ( 510 ), comprising the following method steps: producing a conductive layer ( 520 ) within the substrate ( 510 ), the conductive layer ( 520 ) is covered by a less conductive substrate layer; Forming a plurality of parallel isolation trenches along a first direction and filling the isolation trenches with an insulating material ( 5120 ); Forming a plurality of parallel wordline trenches along a second direction perpendicular to the first direction so as to form pillars of substrate material extending from the substrate (12); 510 ) and as active areas ( 530a . 530b ) of transistor cells serve; Generating a layer of gate dielectric ( 550a ) in a first word line trench and then filling the word line trench with a gate electrode material, so that gate electrodes ( 540a ) are formed on a side wall of a first and a second, adjacent row of active regions in the word line direction, so that the gate electrodes ( 540a ) form a wordline; Generating a layer of gate dielectric ( 550b ) in at least one second, adjacent Wortlei trench and subsequent filling with a conductive material for forming gate electrodes ( 540b ) on an opposite sidewall of the first row of active regions and on a sidewall of a third, adjacent row of active regions in the wordline direction, such that a second adjacent wordline is formed; Formation of gate leaders ( 570a . 570b ) on the gate electrode material, wherein the gate conductors are coupled to the gate electrodes and above the original surface plane (FIG. 511 ) of the substrate is placed. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Material der Gate-Elektroden (540a, 540b) Polysilizium und das Material der Gateleitungen (570a, 570b) ein Metall ist.The method of claim 26, wherein the material of the gate electrodes ( 540a . 540b ) Polysilicon and the material of the gate lines ( 570a . 570b ) is a metal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 26–27, wobei die Wortleitungsgräben sich bis in die leitende Schicht (520) erstrecken.Method according to one of the preceding claims 26-27, wherein the word line trenches extend into the conductive layer ( 520 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 26–28, wobei die Tiefe der Isoliergräben so gewählt ist, dass diese sich zumindest über die halbe Länge eines leitenden Kanals in einem aktiven Gebiet (530a, 530b) erstreckt und eine galvanische Verbindung zwischen benachbarten aktiven Gebieten (530a, 530b) in Wortleitungsrichtung erhalten bleibt.A method according to any one of the preceding claims 26-28, wherein the depth of the isolation trenches is chosen to be at least half the length of a conductive channel in an active region ( 530a . 530b ) and a galvanic connection between adjacent active areas ( 530a . 530b ) is maintained in the word line direction. Verfahren zum Betreiben eines Doppelgate-Transistors, wobei der Transistor ein aktives Gebiet (330a, 530a) aufweist, eine erste Gate-Elektrode (340a, 540a), die an einer ersten Seitenwand des aktiven Gebiets (330a, 330b) angeordnet ist und eine zweite Gate-Elektrode (330b, 530b), die an der gegenüberliegenden Seitenwand des aktiven Gebiets (330a, 530a) angeordnet ist, wobei die erste Gate-Elektrode (340a) an eine erste Wortleitung gekoppelt und die zweite Gate-Elektrode (340b) an eine zweite Wortleitung gekoppelt ist, und wobei der Transistor einen ersten Zustand aufweisen kann, der durch eine erste zum Öffnen des Transistors an beide Wortleitungen angelegte Spannung bestimmt ist, und einen zweiten Zustand, der zum Absenken der Leitfähigkeit des Transistors um mindestens eine Größenordnung durch eine dritte an die erste Wortleitung angelegte Spannung und eine vierte an die zweite Wortleitung angelegte Spannung definiert ist.Method for operating a double-gate transistor, wherein the transistor is an active region ( 330a . 530a ), a first gate electrode ( 340a . 540a ) located on a first side wall of the active area ( 330a . 330b ) is arranged and a second gate electrode ( 330b . 530b ) located on the opposite side wall of the active area ( 330a . 530a ), wherein the first gate electrode ( 340a ) coupled to a first word line and the second gate electrode ( 340b ) is coupled to a second word line, and wherein the transistor may have a first state determined by a first voltage applied to both word lines to open the transistor, and a second state used to lower the conductivity of the transistor by at least one order of magnitude is defined by a third voltage applied to the first word line and a fourth voltage applied to the second word line. Verfahren zum Betreiben eines ersten und eines zweiten, benachbarten Doppelgate-Transistors (140, 141) in einer Anordnung von Doppelgate-Transistoren, wobei der erste Doppelgate-Transistor (140) eine erste an eine erste Wortleitung (160) gekoppelte Gate-Elektrode und eine zweite an eine zweite Wortleitung (161) gekoppelte Gate-Elektrode aufweist, und der zweite Doppelgate-Transistor (141) eine erste an eine dritte Wortleitung (162) gekoppelte Gate-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode aufweist, die an die zweite Wortleitung (161) gekoppelt ist, sodass der erste und der zweite Transistor (140, 141) die an die zweite Wortleitung (161) gekoppelte Gate-Elektrode gemeinsam haben, wobei beim Öffnen des ersten Transistors (140) eine positive Gatespannung an die erste und zweite Wortleitung (160, 161) angelegt wird und Erdpotential oder eine negative Spannung an die dritte Wortleitung (162) zum Schließen des zweiten Transistors (141) angelegt wird.Method for operating a first and a second adjacent double-gate transistor ( 140 . 141 ) in an array of dual gate transistors, the first dual gate transistor ( 140 ) a first to a first word line ( 160 ) coupled gate electrode and a second to a second word line ( 161 ) has a coupled gate electrode, and the second double-gate transistor ( 141 ) a first to a third word line ( 162 ) has a coupled gate electrode and a second gate electrode connected to the second word line ( 161 ), such that the first and the second transistor ( 140 . 141 ) to the second word line ( 161 ) have in common coupled gate electrode, wherein when opening the first transistor ( 140 ) a positive gate voltage to the first and second word line ( 160 . 161 ) and earth potential or a negative voltage to the third word line ( 162 ) for closing the second transistor ( 141 ) is created. Anordnung von Transistoren in einem Substrat zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Speicherzellen (980), wobei jede Speicherzelle jeweils einen Transistor über jeweils ein Speicherelement (980) an eine Bitleitung (990) koppelt und durch Auswahl eines Paares von Wortleitungen (940a, 940b) und einer senkrecht dazu verlaufenden Bitleitung (990) ad ressierbar ist, wobei die Transistoranordnung durch eine Vielzahl von Wortleitungsgräben gebildet ist, die Streifen von Substratmaterial bilden, die als aktive Transistorgebiete (930) dienen, wobei die Streifen durch Abschnitte von Isoliergräben separiert sind, sodass die Wortleitungsgräben die Transistorzellen in einer ersten Richtung und die Abschnitte der Isoliergräben die Transistorzellen in der Richtung der Wortleitungsgräben separieren, wobei ein Wortleitungsgraben eine Wortleitung (940a, 940b) aufnimmt, und wobei eine erste Wortleitung (940a) eines Paares (940a, 940b) von Wortleitungen eine Vielzahl von Gate-Elektroden (940a) an einer Seitenwand von aktiven Gebieten (930) einer Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und die andere Wortleitung (940b) des Paares eine Vielzahl von Gate-Elektroden (940b) auf der gegenüberliegenden Seitenwand der aktiven Gebiete (930) der Reihe von Transistorzellen in Wortleitungsrichtung bildet, und wobei die Transistoren an jedem zweiten Schnittpunkt eines Paares von Wortleitungen (940a, 940b) mit einer Bitleitung (990) platziert sind, wobei die Transistoren in benachbarten Reihen versetzt um eine Bitleitung angeordnet sind, sodass die Transistoren schachbrettartig angeordnet sind.Arrangement of transistors in a substrate for selecting one of a multiplicity of memory cells ( 980 ), each memory cell each having a transistor via a respective memory element ( 980 ) to a bit line ( 990 ) and by selecting a pair of word lines ( 940a . 940b ) and a bit line extending perpendicularly thereto ( 990 ), wherein the transistor arrangement is formed by a multiplicity of word line trenches which form strips of substrate material which are used as active transistor regions ( 930 ), wherein the strips are separated by sections of isolation trenches so that the word line trenches separate the transistor cells in a first direction and the sections of the isolation trenches separate the transistor cells in the direction of the word line trenches, wherein a word line trench forms a word line ( 940a . 940b ), and wherein a first word line ( 940a ) of a couple ( 940a . 940b ) of word lines a plurality of gate electrodes ( 940a ) on a sidewall of active areas ( 930 ) forms a row of transistor cells in the word line direction, and the other word line ( 940b ) of the pair a plurality of gate electrodes ( 940b ) on the opposite side wall of the active areas ( 930 ) of the series of transistor cells in the word-line direction, and wherein the transistors at each second intersection of a pair of word lines ( 940a . 940b ) with a bit line ( 990 ), wherein the transistors in adjacent rows are arranged offset around a bit line, so that the transistors are arranged like a checkerboard. Anordnung nach Anspruch 32, wobei die Oberfläche des Substrats eine Bezugsebene bildet, wobei jeder Body eines Transistors vertikal über der Source und das Drain vertikal über dem Body des Transistors angeordnet sind.Arrangement according to claim 32, wherein the surface of the Substrate forms a reference plane, wherein each body of a transistor vertically above the source and the drain vertically over the body of the transistor are arranged. Anordnung nach Anspruch 32, wobei die Wortleitungen (940a, 940b) unterhalb der Oberfläche des ursprünglichen Wafers vergraben sind, in dem die Transistoranordnung gebildet ist.Arrangement according to claim 32, wherein the word lines ( 940a . 940b ) are buried below the surface of the original wafer in which the transistor array is formed. Anordnung nach Anspruch 33, wobei innerhalb des Substrats (910) eine Schicht mit einer Dotiersubstanz dotiert ist, um eine leitende Schicht (920) auszubilden und wobei die Sourcen oder Drains der Transistoren mit der leitenden Schicht verbunden sind.Arrangement according to claim 33, wherein within the substrate ( 910 ) a layer is doped with a dopant to a conductive layer ( 920 ) and wherein the sources or drains of the transistors are connected to the conductive layer. Anordnung nach Anspruch 35, wobei die leitende Schicht (920) mit Erdpotential oder Massepotential verbunden ist und damit eine Masse-Elektrode bildet.Arrangement according to claim 35, wherein the conductive layer ( 920 ) is connected to ground potential or ground potential and thus forms a ground electrode. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32–36, wobei jeder Transistor so ausgebildet ist, dass ein beachtenswerter Stromfluss in einer Transistorzelle in einer zweiten Reihe von Transistorzellen nur dann erreicht wird, wenn gleichzeitig eine Gatespannung an die erste und zweite Wortleitung (940a, 940b) zum Einschalten des Transistors angelegt ist.Arrangement according to one of the preceding claims 32-36, wherein each transistor is designed such that a remarkable current flow in a transistor cell in a second row of transistor cells is only achieved when a gate voltage to the first and second word line ( 940a . 940b ) is applied to turn on the transistor. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32–37, wobei das Material der Wortleitungen (940a, 940b) ein Metall ist.Arrangement according to one of the preceding claims 32-37, wherein the material of the word lines ( 940a . 940b ) is a metal. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32–38, wobei die Speicherzelle eine resistiv schaltende Speicherzelle und das Speicherelement dementsprechend ein Volumen resistiv schaltenden Materials ist.Arrangement according to one of the preceding claims 32-38, wherein the memory cell is a resistive switching memory cell and the Memory element accordingly a volume resistive switching Material is. Anordnung nach Anspruch 39, wobei die Speicherzelle eine Phasenwechselspeicherzelle und das Speicherelement entsprechend ein Volumen von Phasenwechselmaterial ist.Arrangement according to claim 39, wherein the memory cell a phase change memory cell and the memory element accordingly is a volume of phase change material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32–40, wobei die vertikale Erstreckung der Isoliergräben so gewählt ist, dass diese die Bodygebiete benachbarter Transistorzellen vollständig gegeneinander isoliert.Arrangement according to one of the preceding claims 32-40, wherein the vertical extent of the isolation trenches is chosen so that these are the body areas adjacent transistor cells completely isolated from each other. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32–40, wobei die vertikale Ausdehnung der Isoliergräben geringer als die vertikale Ausdehnung des Bodys einer Transistorzelle ist, sodass ein Ladungsträgerfluss zwischen Bodyregion benachbarter Transistorzellen möglich ist.Arrangement according to one of the preceding claims 32-40, wherein the vertical extent of the isolation trenches less than the vertical Extension of the body of a transistor cell is, so a charge carrier flow between body region of adjacent transistor cells is possible.
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