Utilization of nano-clusters in MOSFET-Gate-Insulators for the realization of non-volatile and volatile tunnel-memories

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Das von S. Tiwari 1995 eingeführte Nanocluster-Speicher-Konzept der Ladungsspeicher auf Nanoclustern im Gate-Isolator von MOSFETs besitzt das Potenzial zur Realisierung neuartiger nichtflüchtiger und flüchtiger Speicher (EEPROMS, DRAMS) mit wesentlich verbesserten Speichereigenschaften und erweiterter Skalierbarkeit. Die Funktion von Nanocluster-Speichern mit Si- oder Ge-Nanoclustern wurde bereits demonstriert. Die geeignetsten technologischen Herstellungsverfahren, Cluster-Materialien und Tunnelstrukturen sowie die physikalischen Speichermechanismen und die erreichbaren Leistungsmerkmale sind jedoch noch weitgehend ungeklärt. Ge-Nanocluster-Speicher erscheinen hinsichtlich ihres Speicherverhaltens besonders aussichtsreich, wurden jedoch im Gegensatz zu Si-Nanocluster-Speichern bisher noch nicht mit chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahren (CVD) hergestellt. Letztere besitzen im Vergleich zu den bisher eingesetzten Verfahren (Implantation, Oxidation von SiGe) den Vorteil einer exakten Einstellung des Tunnelisolators und der Cluster-Isolator-Grenzfläche ohne Beeinträchtigung der Bauelementeigenschaften. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, erstmals Ge-Nanocluster-Speicherstrukturen zu realisieren, die durch CVD-Keimung von Ge-Clustern auf verschieden präparierten Tunnelisolatoren hergestellt werden, und diese mit CVD-hergestellten Si-Nanocluster-Speichern zu vergleichen. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die grundlegende Herstellungstechnologie und physikalische Eigenschaften der Speicherelemente und die erreichbaren Leistungsmerkmale.