[发明专利]隧道触点及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道触点及其制造方法。隧道触点也称为隧道过渡区，它被使用在许多半导体器件中，例如用于隧道二极管和非易失性存储器中。典型的非易失性存储器涉及的是EPROM(可编程只读存储器)类型的存储器，例如EAROM(可电改写的只读存储器)，EEPROM(电可擦可编程只读存储器)，EPROM，闪存EPROM或OTPROM(一次性可编程只读存储器)。

背景技术

隧道触点是两个电极之间的电连接，它在传统意义上被认为是相互绝缘的。两个电极之间有一个仅仅为若干纳米的间隔，因此可通过量子机制描述其机理，当施加一个电压时，将在电极之间产生一个电流。其中电子将克服一个处在所述电极之间的势垒，并不需要施加一个相应于电子在势垒导流带中产生的高电压，只需要在电极之间施加很低的电压即可产生电流。这种电流被称为隧道电流，并且可隧穿电极之间的绝缘壁垒。

目前使用的可重写的永久性半导体存储器是基于MOS晶体管(金属氧化物半导体)制成的，该晶体管在其沟道和其栅电极之间具有一个附加的电绝缘存储器电极(浮栅)。典型的存储器电极是通过一个很薄的氧化层完全绝缘的，并且通过一个隧道电流充电和放电，所述隧道电流是通过富勒—诺德海姆(Fowler-Nordheim-Tunneln)隧道或者高能电极(热电子)产生的。在存储器电极充电和放电时，电子将隧穿所述薄氧化层。在所述薄氧化层内，通过高能隧道电子产生的缺陷例如可将连接中断。但它可在存储器电极和沟道之间重新产生一条导电路径，例如在存储器电极和源区之间。通过这种导电路径，可由存储器电极进行充电，即便在栅极、源极或漏极上没有电压，而且存储器单元失去了其中存储的信息。通过导电路径的产生，存储器的寿命目前被限制在大约10⁶次写、擦过程。这种类型的非易失性存储器单元例如公开在专利文献US5844842和US5870337中。其中也描述了将浮栅电极绝缘的绝缘膜递降，从而构成导电路径的方法。

发明内容

本发明的任务是提供一种隧道触点，其中不会构成永久性导电的电流路径。本发明的另一个任务是，提供一种相应的制造方法。

以上任务的解决方案体现在权利要求1给出的隧道触点中。此外，所提出的任务还通过权利要求8所述的方法得到解决。

所述任务的解决方案在于提出了一种具有隧道触点的微电子结构，所述隧道触点具有一个第一电极和一个第二电极以及一个隔离腔，其中在位于所述第一电极和第二电极之间的隔离腔内有气体或真空。

优选的改进方案是各个从属权利要求的主题。

在下面的一般性描述中，为简化和统一起见，所使用的标号与后面的附图说明中使用的标号完全一致。

本发明的基本构思是应用了一种由气体或真空构成的隧道壁垒。氧化硅通常在可重写的永久性半导体存储器中作为隧道壁垒使用，本发明则与其不同，其隧道壁垒由气体或真空构成，所以不会递降。所使用的隧道触点具有一个第一电极和一个第二电极以及一个隔离腔，其中在位于所述第一电极和第二电极之间的隔离腔内有气体或者抽真空。

所述第一电极1和第二电极2之间的间隔的尺寸应当保证两个电极之间能够有隧道电流流动。

因为所述隔离腔3内充有气体或者抽真空，所以它是完全封闭的。该封闭表面即隔离腔3的表面不仅是由第一电极1，而且也是由第二电极2构成的。因为两个电极是相互绝缘的，所以隔离腔3的表面的一部分是由一种绝缘材料制成的。当电流从第一电极1流向第二电极2时，该电流将分成两个分电流，其中第一个分电流是穿过隔离腔3的隧道电流，第二个分电流是一个沿所述绝缘材料表面流动的电流，所述绝缘材料构成了隔离腔3的表面的一部分。因此在本发明的一个优选实施例中，隧穿电流在所述第一电极1和第二电极2之间流动，至少部分地穿过充有气体或抽真空的隔离腔3。

在本发明的另一个有利的实施例中，在所述第一电极1和第二电极2之间流动的任何电流均隧穿所述充有气体或抽真空的隔离腔3。这样可保证两个电极之间的电连接完全通过隔离腔3建立。即便当第一电极1和第二电极2之间相对隔离腔3串联设置了另一个介电层，该层不会由于隧道电流而自由递降，也不会对所述隧道触点的功能造成影响，因为充有气体或抽真空的隔离腔3作为无递降壁垒已经将两个电极隔离开来。

在本发明的另一个有利的实施例中，所述的隧道触点被集成在一个可重写的永久性半导体存储器内。因此能够以有利的方式大大延长所述半导体存储器的寿命，其寿命大大长于迄今为止的10⁶次写、擦过程。