DE102004036461A1 - Elektronische Datenspeichervorrichtung für hohen Lesestrom - Google Patents

Elektronische Datenspeichervorrichtung für hohen Lesestrom Download PDF

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    • H01L29/7851Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET with the body tied to the substrate

Abstract

Die Erfindung schafft eine Speichervorrichtung, die auf einem Substrat (401) angeordnet ist und mindestens eine Speicherzelle (100) aufweist. Die Speicherzelle umfasst einen Speicherkondensator (200) zur Speicherung einer elektrischen Ladung und einen Auswahltransistor (300) zur Auswahl der Speicherzelle (100). Der Auswahltransistor umfasst eine erste Leitungselektrode (301), eine zweite Leitungselektrode (302) und eine Steuerelektrode (303), wobei die Steuerelektrode (303) durch eine Gate-Einheit (400) bereitgestellt ist, die eine aus dem Substrat (401) vorstehende Finne (405) aufweist, welche von einer Gate-Oxidschicht (406) und einer Gate-Elektrodenschicht (403) derart umgeben ist, dass an gegenüberliegenden lateralen Flächen der Finne (405) erste und zweite Gate-Elemente (408a, 408b) bereitgestellt sind, wobei ein drittes Gate-Element (408c) an einer zu der Oberfläche des Substrats (401) parallelen Fläche der Finne (405) bereitgestellt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Speichervorrichtungen zur Datenspeicherung, die miniaturisiert und integriert auf einem Substrat angeordnet sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine DRAM-Speicherzelle (DRAM= Dynamic Random Access Memory, dynamischer Schreiblesespeicher) mit einem Speicherkondensator und einem an dem Speicherkondensator angeschlossenen Auswahltransistor. Eine Datenspeicherung wird in Form einer Ladung des Speicherkondensators durchgeführt, wobei Speicherzustände "0" und "1" einem positiv bzw. negativ geladenen Speicherkondensator entsprechen.
  • Ein Schreiben bzw. Lesen des Speicherkondensators erfolgt über ein Ansprechen des Auswahltransistors. Die in dem Speicherkondensator gespeicherte Ladung rekombiniert infolge von Leckströmen unter anderem durch den Auswahltransistor derart, dass die Ladung in einem vorgegebenen Wiederauffrischungszyklus wiederaufgefrischt werden muss. Der Wiederauffrischungszyklus beträgt typischerweise 64 Millisekunden (ms).
  • Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische Speichervorrichtung zur Datenspeicherung, die auf einem Substrat angeordnet ist, mit mindestens einer in einem Speicherzellenfeld angeordneten Speicherzelle, wobei die mindestens eine Speicherzelle einen Speicherkondensator zur Speicherung einer elektrischen Ladung mit einer ersten Kondensatorelektrode, einer von der ersten Kondensatorelektrode elektrisch isolierten zweiten Kondensatorelektrode, die elektrisch mit dem Substrat verbunden ist, und einer zwischen die erste und zweite Kondensatorelektrode eingebrachten Dielektrikumsschicht, und einen Auswahltransistor zur Auswahl der mindestens einen Speicherzelle umfasst, wobei der Auswahltransistor eine erste Leitungselektrode, die mit einer Bitleitung des Speicherzellenfelds verbunden ist, eine zweite Leitungselektrode, die mit der ersten Kondensatorelektrode verbunden ist, und eine Steuerelektrode, die mit einer Wortleitung des Speicherzellenfels verbunden ist, aufweist.
  • Die Steuerelektrode ist hierbei durch eine Gate-Einheit bereitgestellt, die eine aus dem Substrat vorstehende Finne aufweist, welche von einer Gate-Oxidschicht und einer Gate-Elektrodenschicht derart umgeben ist, dass an gegenüberliegenden lateralen Flächen der Finne erste und zweite Gate-Elemente ausgebildet sind, wobei ein drittes Gate-Element an einer zu der Oberfläche des Substrats parallelen Fläche der Finne bzw. des Stegs bereitgestellt ist.
  • Die mit einer zunehmenden Integrationsdichte einhergehende Verkleinerung von Speicherzellen, die jeweils einen Auswahltransistor und einen Speicherkondensator aufweisen, bringt Probleme hinsichtlich der Stromtreiberfähigkeit und des Leckstromverhaltens des Auswahltransistors mit sich. Eine hohe Stromtreiberfähigkeit des Auswahltransistors ist erforderlich, um den Speicherkondensator ausreichend schnell aufladen zu können.
  • Andererseits müssen niedrige Leckströme in dem Auswahltransistor bereitgestellt werden, um eine Daten-Retention-Zeit zu erhöhen, bzw. um den Wiederauffrischungszyklus möglichst groß auszulegen. Bei Auswahltransistoren für DRAM-Speichervorrichtungen verringert sich im Allgemeinen die Stromtreiberfähigkeit mit fortschreitender Miniaturisierung, da beispielsweise eine Gate-Oxidschichtdicke und Dotierprofile nicht entsprechend herabskaliert werden können.
  • Um eine Stromtreiberfähigkeit zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, statt planare Auswahltransistoren sogenannte Doppelgate-Transistoren ("Double Gate") bereitzustellen, die eine höhere Stromstärke bezogen auf die "Pitch"-Fläche bereitstellen. Bei einer dreidimensionalen Ausbildung wird eine soge nannte Finne (bzw. ein Steg) bereitgestellt, welche die Basis für eine dreidimensionale Gate-Einheit bildet. Bei einem derartigen Finnen-Feldeffekttransistor kann im Vergleich zu einem herkömmlichen planaren Auswahltransistor die Stromstärke bei gleicher Grundfläche um ein Vielfaches erhöht werden.
  • Die Herstellung von Finnen-Feldeffekttransistoren war bisher jedoch auf ein SOI(Silicon On Insulator)-Material beschränkt. Der Einsatz eines derartigen SOI-Materials ist jedoch für DRAM-Speicherzellen bzw. die Herstellung von diesen zugeordneten Speicherzellen problematisch, da ein SOI-Wafer Zusatzkosten verursacht. Zum Anderen können sogenannte "Floating-Body"-Effekte nicht vermieden werden.
  • In einer Weiterentwicklung ist in dem Stand der Technik vorgeschlagen worden, einen Finnen-Feldeffekttransistor mit einer sogenannten "Bulk-Finne" vorzusehen. Eine Gate-Einheit, die auf einer derartigen herkömmlichen Bulk-Finne beruht, ist in 5 schematisch gezeigt. Ein Silizium-Wafer Si weist eine aus diesem senkrecht zu seiner Oberfläche vorstehende Finne F auf.
  • Der Silizium-Wafer ist mit einer Isolationsschicht, die beispielsweise aus einem Siliziumdioxid-Material gebildet ist (SiO2), beschichtet. Eine Schicht einer geringen Schichtdicke umgibt hierbei die Finne F als ein Gateoxid GOX. Eine leitfähige Schicht au der Gate-Oxidschicht GOX und der Isolationsschicht SiO2 ist beispielsweise aus einem Polysilizium-Material (Poly-Si) ausgebildet.
  • Wie in 5 veranschaulicht, weist der herkömmliche Finnen-Feldeffekttransistor somit zwei Gate-Elemente G1 und G2 auf. Die herkömmliche Auslegung des Gate-Elements eines Finnen-Feldeffekttransistors gewährleistet zwar eine Herstellung der Finne auf einem Bulk-Silizium einer DRAM-Speichervorrichtung mit hoher Stromtreiberfähigkeit pro Fläche, eine Herstellung einer derartigen Struktur ist jedoch mit erheblichen prozess technischen Problemen verbunden. So beträgt eine typische Gate-Länge 50 Nanometer (nm), eine Gate-Höhe 200 Nanometer und eine Finnenbreite 20 Nanometer. Da die erreichbare Stromstärke bei einem Lesen bzw. Beschreiben des Speicherkondensators durch die Höhe der Finne des Finnen-Feldeffekttransistors, der als ein Auswahltransistor ausgelegt ist, bestimmt wird, beträgt bei der herkömmlichen Anordnung eine Kanalschichtlänge (entspricht der Finnenhöhe) mindestens das 2,5-Fache der Kanalschichtbreite (entspricht der Finnenbreite). Die der Kanalschichtbreite entsprechende Finnenbreite muss damit prozesstechnisch sehr fein strukturiert werden und stellt extreme Anforderungen an die Lithografie, da üblicherweise eine sublithografische Strukturgröße für die Finne bereitgestellt werden muss.
  • In der DE 103 20 293.0 sind eine DRAM-Speicherzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen DRAM-Speicherzelle offenbart, wobei der Auswahltransistor (Zellentransistor) der Speicherzelle als ein Finnen-FET mit einer Bulk-Finne ausgebildet ist. Die in der DE 103 20 2 39.0 offenbarte Speichervorrichtung weist einen Double-Gate-Feldeffekttransistor derart auf, dass dessen Kanalschichtlänge mindestens das 2,5-Fache der Kanalschichtbreite beträgt. Eine derartige Auslegung der Kanalschichtbreite (Finnenbreite) in Bezug auf die Kanalschichtlänge (Finnentiefe) stellt in nachteiliger Weise hohe Anforderungen an die Lithografie derart, dass sublithografische Strukturgrößen erreicht werden müssen. Auf diese Weise werden hohe Herstellungskosten bei der Herstellung des Double-Gate-Feldeffekttransistors der Speicherzelle verursacht.
  • Es ist ein wesentlicher Nachteil der bekannter Speichervorrichtungen, die einen Finnen-Feldeffekttransistor einsetzt, dass die Fertigung der Finne mit einem großen prozesstechnischen Aufwand durchgeführt werden kann. In nachteiliger Weise ist damit eine Kostenerhöhung bei der Herstellung der gesamten Speichervorrichtung verbunden. Auch ist es schwer, derart kleine Strukturen mit geringen Fertigungsschwankungen herzustellen.
  • Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicherzelle für eine Speichervorrichtung bereitzustellen, wobei die Speicherzelle einen Auswahltransistor umfasst, der eine hohe Stromtreiberfähigkeit bei gleichzeitig niedrigem Leckstrom aufweist, wobei eine das Gate-Element bildende Finne des Finnentransistors mit geringem Aufwand bei niedrigen Prozesskosten hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektronische Speichervorrichtung zur Datenspeicherung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, ein Gate-Element eines Feldeffekttransistors, der als ein Auswahltransistor für eine Speicherzelle dient, derart auszulegen, dass neben den an den lateralen Seitenflächen der Finne ausgebildeten Gate-Elementen ein drittes Gate-Element an der zu der Substratfläche parallelen Fläche (obere Fläche) des Gate-Elements bereitgestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Finnenhöhe des Finnen-Feldeffekttransistors bei gleicher Stromtreiberfähigkeit zu reduzieren, wodurch prozesstechnisch erhebliche Vorteile erzielt werden.
  • Somit wird in vorteilhafter Weise ein Trigate-Feldeffekttransistor gebildet, der sämtliche Vorteile eines Bulk-Finnen-Feldeffekttransistors bei gleichzeitig erhöhter Stromtreiberfähigkeit aufweist. Gegenüber dem herkömmlichen Dual-Gate-Finnen-Feldeffekttransistor können die prozesstechnisch relevanten Anforderungen an die Finnenbreite erheblich reduziert werden.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, die Geometrie des Gate-Elements so auszulegen, dass das obere Gate den Bereich in der Finnenmitte, der durch die beiden Seitengates nur bedingt gesteuert wird, derart kontrolliert, dass keine unerwünschten Leckpfade etc. auftreten.
  • Die erfindungsgemäße elektronische Speichervorrichtung zur Datenspeicherung ist auf einem Substrat angeordnet und weist mindestens eine in einem Speicherzellenfeld angeordnete Speicherzelle auf, wobei die mindestens eine Speicherzelle im Wesentlichen umfasst:
    • a) einen Speicherkondensator zur Speicherung einer elektrischen Ladung, welcher aufweist:
    • a1) eine erste Kondensatorelektrode;
    • a2) eine von der ersten Kondensatorelektrode elektrisch isolierte zweite Kondensatorelektrode, die elektrisch mit dem Substrat verbunden ist; und
    • a3) eine zwischen die erste Kondensatorelektrode und die zweite Kondensatorelektrode eingebrachte Dielektrikumsschicht; und
    • b) einen Auswahltransistor zur Auswahl der mindestens einen Speicherzelle, welcher aufweist:
    • b1) eine erste Leitungselektrode, die mit einer Bitleitung des Speicherzellenfelds verbunden ist;
    • b2) eine zweite Leitungselektrode, die mit der ersten Kondensatorelektrode verbunden ist; und
    • b3) eine Steuerelektrode, die mit einer Wortleitung des Speicherzellenfelds verbunden ist,
    • c) wobei die Steuerelektrode durch eine Gate-Einheit bereitgestellt ist, die eine aus dem Substrat vorstehende Finne aufweist, welche von einer Gate-Oxidschicht und einer Gate-Elektrodenschicht derart umgeben ist, dass an gegenüberliegenden lateralen Flächen der Finne erste und zweite Gate-Elemente ausgebildet sind,
    • d) wobei eine drittes Gate-Element an einer zu der Oberfläche des Substrats parallelen Fläche der Finne bereitgestellt ist.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das dritte Gate-Element in der Mitte der zu der Oberfläche des Substrats parallelen Fläche der Finne bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Speicherzelle als eine DRAM-Speicherzelle ausgebildet.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Dielektrikumschicht eine hohe Dielektrizitätszahl auf.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Auswahltransistor als ein selbstsperrender n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet. Hierbei ist das Substrat vorzugsweise als ein p-leitendes Halbleitersubstrat bereitgestellt.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt eine Gatelänge das 1,5-fache einer Finnenbreite.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung reicht eine Gatelänge über die Source/Drain-Junctions hinab.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Finnentiefe mindestens der Finnenbreite entspricht.
  • In zweckmäßiger Weise sind die Speicherzellen matrixförmig in dem Speicherzellenfeld angeordnet.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Finne im Wesentlichen stegförmig aus dem Substrat vorstehend gebildet.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Finne bzw. die Kanalschicht über den Verlauf der Finnentiefe bzw. der Kanalschichtlänge eine im Wesentlichen homogene Dotierung auf. Es ist zweckmäßig, dass die Finne bzw. die Kanalschicht eine Dotieratomkonzentration von höchstens 1017 cm–3 aufweist.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Speicherkondensator zur Speicherung einer elektrischen Ladung als ein Grabenkondenstor (DT, Deep Trench) ausgebildet.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Speicherkondensator zur Speicherung einer elektrischen Ladung als ein Stapelkondensator ausgebildet.
  • Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung umfasst somit Speicherzellen, welche Auswahltransistoren aufweisen, die sich durch eine hohe Stromtreiberfähigkeit auszeichnen. Gleichzeitig werden die Anforderung an eine Prozesstechnik verringert, da eine Höhe der Finne im Vergleich zu einer Finnenbreite reduziert ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein schematisches Schaltbild einer Speicherzelle, welche einen Speicherkondensator und einen Auswahltransistor gemeinsam angeordnet aufweist;
  • 2 einen Querschnitt durch eine Gate-Einheit, auf welcher eine Herstellung eines Finnen-Feldeffekttransistors als ein Auswahltransistor für eine erfindungsgemäße Speicherzelle dient, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine Strom-Spannungscharakteristik eines erfindungsgemäßen Finnen-Feldeffekttransistors;
  • 4 die in 3 gezeigten Strom-Spannungscharakteristik eines erfindungsgemäßen Finnen-Feldeffekttransistors in größerem Detail; und
  • 5 einen Querschnitt durch eine Gate-Einheit eines herkömmlichen Finnen-Feldeffekttransistors.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
  • 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Speicherzelle, welche einen erfindungsgemäßen Auswahltransistor aufweist.
  • Dynamische Speicherzellen setzen sich, wie in 1 gezeigt, aus einem Auswahltransistor und einem Speicherkondensator zusammen. Die Speicherzustände 0 und 1 entsprechen dem positiv bzw. negativ geladenen Speicherkondensator. Wegen Rekombinations- bzw. Leckströmen muss die Ladung, die in dem Speicherkondensator gespeichert ist, in regelmäßigen Abständen wiederaufgefrischt werden. Ein derartiger Wiederauffrischungszyklus beträgt typischerweise 64 Millisekunden (ms).
  • In 1 ist ein Auswahltransistor als ein selbstsperrender n-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) gezeigt, der eine erste Leitungselektrode 301 (erste Source/Drain-Elektrode) und eine zweite Leitungselektrode 302 (zweite Source/Drain-Elektrode) aufweist. Die erste Leitungselektrode des Auswahltransistors 300 ist mit einer Bitleitung BL verbunden, während die zweite Leitungselektrode 302 des Auswahltransistors 300 mit einem ersten Anschluss des Speicherkondensators 200 verbunden ist. Der zweite Anschluss des Speicherkondensators 200 ist mit einem Substratanschluss 401 verbunden.
  • Weiterhin weist der Auswahltransistor 300 eine Steuerelektrode 303 auf, die mit einer Wortleitung WL der Speichervorrichtung verbunden ist. Somit kann der Auswahltransistor 300 über seine Steuerelektrode 303 mittels der Wortleitung WL der Speichervorrichtung angesprochen werden, woraufhin der Speicherkondensator 200 mit der Bitleitung BL der Speichervorrichtung verbunden wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Speicherkondensator 200 zusammen mit dem Auswahltransistor 300 integriert ausgebildet ist und als ein sogenannter Grabenkondensator bzw. als ein sogenannter Stapelkondensator bereitgestellt werden kann. Durch eine derartige dreidimensionale Ausbildung des Speicherkondensators ist es möglich, eine Speicherzelle eines die Speichervorrichtung ausbildenden Speicherzellenfelds weiter zu verkleinern.
  • 2 zeigt einen Querschnitt für eine Gate-Einheit 400, die als Grundlage für einen Finnen-Feldeffekttransistor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. Erfindungsgemäß ist auf einem Substrat 401 eine Finne 405 vorstehend ausgebildet, wobei eine Finnenbreite durch ein Bezugszeichen 404 und eine Finnentiefe (Finnenhöhe) durch ein Bezugszeichen 407 gekennzeichnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Kanalschichtlänge des Finnen-Feldeffekttransistors durch die Finnentiefe 407 definiert ist, während eine Kanalschichtbreite des Finnen-Feldeffekttransistors durch die Finnenbreite 404 definiert ist.
  • Auf dem Substrat 401 ist eine Isolationsschicht 402 abgeschieden, welche vorzugsweise aus einem Siliziumdioxid-Material (SiO2) gebildet ist. Die Isolationsschicht 402 geht im Bereich der Finne in eine dünne Gate-Oxidschicht 406 über. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Finne 405 des Finnen-Feldeffekttransistors (Finnen-FET) derart ausgebildet, dass die Finnentiefe 407 nicht mehr als das 1,5-Fache der Finnenbreite 404 beträgt.
  • Durch den in 2 veranschaulichten Aufbau sind drei unterschiedliche Gate-Elemente 408a, 408b und 408c bereitgestellt. Die Gate-Elemente 408a und 408b sind lateral an gegenüberliegenden Flächen der Finne 405 angeordnet, wie dies bei einem herkömmlichen Double-Gate-Finnen-Feldeffekttransistor nach dem Stand der Technik bereitgestellt ist und in der Publikation DE 103 20 239.9 , die hierin unter Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbart ist.
  • Erfindungsgemäß wird durch den in 2 gezeigten Aufbau der Finne 405 ein drittes Gate-Element 408c an einer zu der Oberfläche des Substrats 401 parallelen Fläche der Finne 405 bereitgestellt. Vorzugsweise ist das dritte Gate-Element 408c in der Mitte der zu der Oberfläche des Substrats 401 parallelen Fläche der Finne 405 bereitgestellt.
  • Durch das dritte Gate wird ein sogenannter Trigate-Finnen-Feldeffekttransistor ausgebildet, der es ermöglicht, bei verringertem Leckstrom eine hohe Stromtreiberfähigkeit bei einem Lesen bzw. Schreiben des mit dem Auswahltransistor verbundenen Speicherkondensators bereitzustellen. Bei der Herstellung eines derartigen Trigate-Finnen-Feldeffekttransistors besteht der Vorteil, dass eine Finnenbreite 404 im Vergleich zu dem herkömmlichen Double-Gate-Finnen-Feldeffekttransistor vergrößert ist. Somit werden kritische, sublithografische Dimensionen vermieden, wodurch die Herstellungskosten für die Speicherzelle insgesamt abgesenkt werden. In vorteilhafter Weise werden dadurch Anforderungen an die Lithografie der Speicherzelle betreffend den Auswahltransistor reduziert.
  • Das obere Gate-Element 408c (2) liegt derart im Bereich der Finnenmitte, dass keine unerwünschten Leckpfade etc. auftreten können. Eine typische Dimensionierung eines Trigate-Finnen-Feldeffekttransistors ist wie folgt:
    • (i) Gatelänge = L;
    • (ii) Finnenbreite = (2/3)·L;
    • (iii) Tiefe der Source/Drain-Junctions = L/2; und
    • (iv) Gatetiefe = (L/2) + 20 nm.
  • Die 3 und 4 zeigen jeweils Strom-Spannungscharakteristika des erfindungsgemäßen Trigate-Finnen-Feldeffekttransistors. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den 3 und 4 gezeigten Verläufe auf einer Simulation mit den folgenden Daten beruhen:
    Gatelänge = L = 60 nm, Finnenbreite = 40 nm, Tiefe der Source/Drain-Junction = 30 nm, Gatetiefe entlang der Finne = 50 nm, wobei eine homogene Subdotierung von 3 × 1017 cm–3 bereitgestellt ist.
  • 3 zeigt einen Überblick eines Strom-Spannungsverlaufs mit einer logarithmischen Darstellung des Source/Drain-Stroms 502, wohingegen 4 eine Detailansicht bei einer linearen Darstellung des Source/Drain-Stromverlaufs 502 veranschaulicht. Der Source/Drain-Strom 502 (Id(A)) ist jeweils als Funktion einer Gatespannung 501 (Ug(V)) dargestellt. Aufgetragen sind in den Diagrammen der 3 und 4 jeweils zwei unterschiedliche Verläufe für Finnen-Feldeffekttransistoren mit unterschiedlicher Kanalbreite.
  • Die beiden Verläufe sind in der Detailansicht der 4 unterscheidbar, wobei ein erster Stromverlauf 504 dem erfindungsgemäßen Trigate-Finnen-Feldeffekttransistor mit einer Breite von 40 Nanometern (nm) zugeordnet ist, während der zweite Stromverlauf 504 einem Finnen-Feldeffekttransistor mit einer verkleinerten Finnenbreite von 20 Nanometern (nm) entspricht.
  • Der in der 3 gezeigte Vergleich zwischen dem ersten Stromverlauf 503 für ein Finnen-Feldeffekttransistor-Bauelement mit breiterer Finne mit einem zweiten Stromverlauf 504 für ein Finnen-Feldeffekttransistor-Bauelement mit schmalerer Finne (Finnenbreite 20 nm) zeigt, dass das Schaltverhalten in beiden Fällen gleiche Eigenschaften aufweist.
  • Durch die erfindungsgemäße Auslegung eines Finnen-Feldeffekttransistors ist somit gewährleistet, dass infolge der Ausbildung eines dritten Gate-Elements 408c neben den ersten und zweiten Gate-Elementen 408a, 408b (Seiten-Gate-Elemente) eine hohe Stromtreiberfähigkeit bei gleichzeitig reduziertem Leckstrom erhalten wird.
  • Auf diese Weise ist es möglich, Finnen-Feldeffekttransistoren als Auswahltransistoren für Speicherzellen bereitzustellen, bei welchen ein großes Aspektverhältnis vermieden wird. Dadurch werden die prozesstechnischen Herstellungsschritte vereinfacht, wodurch Herstellungskosten eingespart werden.
  • Bezüglich der in der 5 dargestellten, herkömmlichen Anordnung eines Finnen-Feldeffekttransistors mit nur zwei seitlichen Gate-Elementen sei auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.
  • Bezugszeichenliste
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
  • 100
    Speicherzelle
    200
    Speicherkondensator
    201
    Erste Kondensatorelektrode
    202
    Zweite Kondensatorelektrode
    203
    Dielektrikumsschicht
    300
    Auswahltransistor
    301
    Erste Leitungselektrode
    302
    Zweite Leitungselektrode
    303
    Steuerelektrode
    304
    Substratanschluss
    400
    Gate-Einheit
    401
    Substrat
    402
    Isolationsschicht
    403
    Gate-Elektrodenschicht
    404
    Finnenbreite
    405
    Finne
    406
    Gate-Oxidschicht
    407
    Finnentiefe
    408a
    Erstes Gate-Element
    408b
    Zweites Gate-Element
    408c
    Drittes Gate-Element
    501
    Gatespannung
    502
    Source-Drain-Strom
    503
    Erster Stromverlauf
    504
    Zweiter Stromverlauf

Claims (14)

  1. Elektronische Speichervorrichtung zur Datenspeicherung, die auf einem Substrat (401) angeordnet ist, mit mindestens einer in einem Speicherzellenfeld angeordneten Speicherzelle (100), wobei die mindestens eine Speicherzelle (100) aufweist: a) einen Speicherkondensator (200) zur Speicherung einer elektrischen Ladung, welcher aufweist: a1) eine erste Kondensatorelektrode (201); a2) eine von der ersten Kondensatorelektrode (201) elektrisch isolierte zweite Kondensatorelektrode (202), die elektrisch mit dem Substrat (101) verbunden ist; und a3) eine zwischen die erste Kondensatorelektrode (201) und die zweite Kondensatorelektrode (202) eingebrachte Dielektrikumsschicht (203); und b) einen Auswahltransistor (300) zur Auswahl der mindestens einen Speicherzelle (100), welcher aufweist: b1) eine erste Leitungselektrode (301), die mit einer Bitleitung (BL) des Speicherzellenfelds verbunden ist; b2) eine zweite Leitungselektrode (302), die mit der ersten Kondensatorelektrode (201) verbunden ist; und b3) eine Steuerelektrode (303), die mit einer Wortleitung (WL) des Speicherzellenfelds verbunden ist, c) wobei die Steuerelektrode (303) durch eine Gate-Einheit (400) bereitgestellt ist, die eine aus dem Substrat (401) vorstehende Finne (405) aufweist, welche von einer Gate-Oxidschicht (406) und einer Gate-Elektrodenschicht (403) derart umgeben ist, dass an gegenüberliegenden lateralen Flächen der Finne (405) erste und zweite Gate-Elemente (408a, 408b) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass d) ein drittes Gate-Element (408c) an einer zu der Oberfläche des Substrats (401) parallelen Fläche der Finne (405) bereitgestellt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gate-Element (408c) in der Mitte der zu der Oberfläche des Substrats (401) parallelen Fläche der Finne (405) bereitgestellt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzelle als eine DRAM-Speicherzelle ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumsschicht (203) eine hohe Dielektrizitätszahl (k) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahltransistor (300) als ein selbstsperrender n-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (401) als ein p-leitendes Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gatelänge (L) das 1,5-fache einer Finnenbreite (404) beträgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gatetiefe über die Tiefe der Source/Drain-Junction hinabreicht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen (100) matrixförmig in dem Speicherzellenfeld angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Finne (405) im wesentlichen stegförmig aus dem Substrat (401) vorstehend ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Finne (405) über den Verlauf der Finnentiefe (407) eine im wesentlichen homogene Dotierung aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Finne (405) eine Dotieratomkonzentration von höchstens 1·1017 cm–3 aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkondensator (200) zur Speicherung einer elektrischen Ladung als ein Grabenkondensator (DT) ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkondensator (200) zur Speicherung einer elektrischen Ladung als ein Stapelkondensator ausgebildet ist.
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