JP2008270705A - 半導体メモリ、それを用いた半導体メモリシステム、および半導体メモリに用いられる量子ドットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体メモリ110は、半導体基板101上に形成した絶縁膜105上に、極薄Si酸化膜により被膜したSi系量子ドット311を積層し、その上に高誘電率絶縁膜322で被膜したシリサイド量子ドット321を積層し、さらに高誘電率絶縁膜412で被膜したSi系量子ドット411を積層した複合フローティング構造を有する。ゲート電極104に所定の正電圧を印加することで電子をシリサイド量子ドット321に蓄積し、ゲート電極104に所定の負電圧を印加および微弱な光を照射することにより当該電子を放出することで多値メモリ動作を高速かつ安定的に実行する。
【選択図】図4
Description
図3は、この発明の実施の形態1による半導体メモリの断面図である。図3を参照して、この発明の実施の形態1による半導体メモリ100は、半導体基板101と、ソース電極102と、ドレイン電極103と、絶縁膜105と、複合フローティングゲート300と、ゲート電極104と、サイドウォール106とを備える。
図4は、実施の形態2による半導体メモリの断面図である。図4を参照して、実施の形態2による半導体メモリ110は、図3に示す半導体メモリ100の複合フローティングゲート300を複合フローティングゲート400に代えたものであり、その他は、半導体メモリ100と同じである。
実施の形態1,2による半導体メモリ100,110におけるメモリ書込動作とメモリ消去動作とについて説明する。
図11は、金属量子ドットの断面図である。図11を参照して、金属量子ドット500は、半導体基板501と、SiO2膜502と、複数の金属ドット503とを含む。半導体基板501は、(100)面を有するSiからなる。SiO2膜502は、半導体基板501の一主面に形成される。
図20は、シリサイドドットの製造方法を示す工程図である。図20を参照して、一連の動作が開始されると、図13に示す工程(a),(b)と同じ工程によって、(100)面を有するSiからなる半導体基板501の一主面にSiO2膜502が形成される(図20の(a),(b)参照)。
図22は、この発明による半導体メモリを用いた半導体メモリシステムの概略図である。図22を参照して、半導体メモリシステム800は、半導体メモリ110と、光源810とを備える。
Claims (13)
- フローティングゲート構造を有する半導体メモリであって、
第1の量子ドットを含み、電子を蓄積する電荷蓄積ノードと、
第2の量子ドットを含み、前記電子の前記電荷蓄積ノードへの注入および/または放出を行なう制御ノードとを備え、
前記電荷蓄積ノードは、前記第1の量子ドットの前記電子に対するエネルギー準位が前記第2の量子ドットの前記電子に対するエネルギー準位よりも低くなるように前記制御ノードと異なる材料からなる、半導体メモリ。 - 前記制御ノードは、第1および第2の制御ノードを含み、
前記電荷蓄積ノードは、前記第1の制御ノードと前記第2の制御ノードとの間に積層される、請求項1に記載の半導体メモリ。 - 前記電荷蓄積ノードは、前記第1の量子ドットと、前記第1の量子ドットを覆う第1の被覆材料とからなり、
前記制御ノードは、前記第2の量子ドットと、前記第2の量子ドットを覆う第2の被覆材料とからなり、
前記第1の量子ドットは、前記第2の量子ドットと異なる材料からなり、
前記第1の被覆材料は、前記第2の被覆材料と異なる材料からなる、請求項1または請求項2に記載の半導体メモリ。 - 前記第1の量子ドットは、Si−Ge系量子ドットからなり、
前記第2の量子ドットは、金属シリサイド量子ドットからなる、請求項3に記載の半導体メモリ。 - 前記第1の量子ドットは、金属量子ドットからなり、
前記第2の量子ドットは、金属シリサイド量子ドットからなる、請求項3に記載の半導体メモリ。 - 前記金属量子ドットは、前記電荷蓄積ノードおよび前記制御ノードが形成される半導体基板の電子親和力よりも大きい電子親和力を有する金属からなる、請求項5に記載の半導体メモリ。
- フローティングゲート構造を有する半導体メモリと、
前記半導体メモリに光を照射する光源とを備え、
前記半導体メモリは、
第1の量子ドットを含み、かつ、電子を蓄積する電荷蓄積ノードと、第2の量子ドットを含み、かつ、前記電子の前記電荷蓄積ノードへの注入および/または放出を行なう制御ノードとからなるフローティングゲートと、
前記光源からの光を前記電荷蓄積ノードに導く光透過型のゲート電極とを含み、
前記電荷蓄積ノードは、前記第1の量子ドットの前記電子に対するエネルギー準位が前記第2の量子ドットの前記電子に対するエネルギー準位よりも低くなるように前記制御ノードと異なる材料からなる、半導体メモリシステム。 - フローティングゲート構造を有する半導体メモリに用いられる量子ドットの製造方法であって、
半導体基板上に酸化膜を形成する第1のステップと、
前記酸化膜上に金属薄膜を堆積する第2のステップと、
前記金属薄膜に対して加熱処理またはリモート水素プラズマ処理を施す第3のステップとを備える量子ドットの製造方法。 - 前記第3のステップにおいて、前記リモート水素プラズマ処理は、前記半導体基板を電気的にフローティングして行なわれる、請求項8に記載の量子ドットの製造方法。
- 前記第2のステップにおいて、前記半導体基板の電子親和力よりも大きい電子親和力を有する金属薄膜が前記酸化膜上に堆積される、請求項8または請求項9に記載の量子ドットの製造方法。
- 前記半導体基板は、シリコンからなり、
前記金属薄膜は、ニッケル薄膜からなる、請求項10に記載の量子ドットの製造方法。 - フローティングゲート構造を有する半導体メモリに用いられる量子ドットの製造方法であって、
半導体基板上に酸化膜を形成する第1のステップと、
半導体材料からなる量子ドットを前記酸化膜上に形成する第2のステップと、
前記量子ドット上に金属薄膜を形成する第3のステップと、
前記金属薄膜に対してリモート水素プラズマ処理を施す第4のステップとを備える量子ドットの製造方法。 - 前記第4のステップにおいて、前記リモート水素プラズマ処理は、前記半導体基板を電気的にフローティングして行なわれる、請求項12に記載の量子ドットの製造方法。
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