[發明專利]隧道觸點及其制造方法

有效

• 申請號: 00809877.8
• 申請日: 2000-06-23
• 公開（公告）號: CN1359540A
• 公開（公告）日: 2002-07-17
• 發明（設計）人: R·溫特斯
• 申請（專利權）人: 因芬尼昂技術股份公司
• 主分類號: H01L29/51
• 分類號: H01L29/51
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

技術領域

本發明涉及一種隧道觸點及其制造方法。隧道觸點也稱為隧道過渡區，它被使用在許多半導體器件中，例如用于隧道二極管和非易失性存儲器中。典型的非易失性存儲器涉及的是EPROM(可編程只讀存儲器)類型的存儲器，例如EAROM(可電改寫的只讀存儲器)，EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)，EPROM，閃存EPROM或OTPROM(一次性可編程只讀存儲器)。

背景技術

隧道觸點是兩個電極之間的電連接，它在傳統意義上被認為是相互絕緣的。兩個電極之間有一個僅僅為若干納米的間隔，因此可通過量子機制描述其機理，當施加一個電壓時，將在電極之間產生一個電流。其中電子將克服一個處在所述電極之間的勢壘，并不需要施加一個相應于電子在勢壘導流帶中產生的高電壓，只需要在電極之間施加很低的電壓即可產生電流。這種電流被稱為隧道電流，并且可隧穿電極之間的絕緣壁壘。

目前使用的可重寫的永久性半導體存儲器是基于MOS晶體管(金屬氧化物半導體)制成的，該晶體管在其溝道和其柵電極之間具有一個附加的電絕緣存儲器電極(浮柵)。典型的存儲器電極是通過一個很薄的氧化層完全絕緣的，并且通過一個隧道電流充電和放電，所述隧道電流是通過富勒—諾德海姆(Fowler-Nordheim-Tunneln)隧道或者高能電極(熱電子)產生的。在存儲器電極充電和放電時，電子將隧穿所述薄氧化層。在所述薄氧化層內，通過高能隧道電子產生的缺陷例如可將連接中斷。但它可在存儲器電極和溝道之間重新產生一條導電路徑，例如在存儲器電極和源區之間。通過這種導電路徑，可由存儲器電極進行充電，即便在柵極、源極或漏極上沒有電壓，而且存儲器單元失去了其中存儲的信息。通過導電路徑的產生，存儲器的壽命目前被限制在大約10⁶次寫、擦過程。這種類型的非易失性存儲器單元例如公開在專利文獻US5844842和US5870337中。其中也描述了將浮柵電極絕緣的絕緣膜遞降，從而構成導電路徑的方法。

發明內容

本發明的任務是提供一種隧道觸點，其中不會構成永久性導電的電流路徑。本發明的另一個任務是，提供一種相應的制造方法。

以上任務的解決方案體現在權利要求1給出的隧道觸點中。此外，所提出的任務還通過權利要求8所述的方法得到解決。

所述任務的解決方案在于提出了一種具有隧道觸點的微電子結構，所述隧道觸點具有一個第一電極和一個第二電極以及一個隔離腔，其中在位于所述第一電極和第二電極之間的隔離腔內有氣體或真空。

優選的改進方案是各個從屬權利要求的主題。

在下面的一般性描述中，為簡化和統一起見，所使用的標號與后面的附圖說明中使用的標號完全一致。

本發明的基本構思是應用了一種由氣體或真空構成的隧道壁壘。氧化硅通常在可重寫的永久性半導體存儲器中作為隧道壁壘使用，本發明則與其不同，其隧道壁壘由氣體或真空構成，所以不會遞降。所使用的隧道觸點具有一個第一電極和一個第二電極以及一個隔離腔，其中在位于所述第一電極和第二電極之間的隔離腔內有氣體或者抽真空。

所述第一電極1和第二電極2之間的間隔的尺寸應當保證兩個電極之間能夠有隧道電流流動。

因為所述隔離腔3內充有氣體或者抽真空，所以它是完全封閉的。該封閉表面即隔離腔3的表面不僅是由第一電極1，而且也是由第二電極2構成的。因為兩個電極是相互絕緣的，所以隔離腔3的表面的一部分是由一種絕緣材料制成的。當電流從第一電極1流向第二電極2時，該電流將分成兩個分電流，其中第一個分電流是穿過隔離腔3的隧道電流，第二個分電流是一個沿所述絕緣材料表面流動的電流，所述絕緣材料構成了隔離腔3的表面的一部分。因此在本發明的一個優選實施例中，隧穿電流在所述第一電極1和第二電極2之間流動，至少部分地穿過充有氣體或抽真空的隔離腔3。

在本發明的另一個有利的實施例中，在所述第一電極1和第二電極2之間流動的任何電流均隧穿所述充有氣體或抽真空的隔離腔3。這樣可保證兩個電極之間的電連接完全通過隔離腔3建立。即便當第一電極1和第二電極2之間相對隔離腔3串聯設置了另一個介電層，該層不會由于隧道電流而自由遞降，也不會對所述隧道觸點的功能造成影響，因為充有氣體或抽真空的隔離腔3作為無遞降壁壘已經將兩個電極隔離開來。

在本發明的另一個有利的實施例中，所述的隧道觸點被集成在一個可重寫的永久性半導體存儲器內。因此能夠以有利的方式大大延長所述半導體存儲器的壽命，其壽命大大長于迄今為止的10⁶次寫、擦過程。