Flash-Speicherchip mit Silizium-Nanokristallen

Forscher von Motorola haben einen Flash-Speicherbaustein hergestellt, der mit Silizium-Nanokristallen arbeitet statt mit der etablierten Floating-Gate-Technik. Das neue Verfahren soll nicht nur die weitere Strukturverkleinerung von Flash-Speicherchips bis unter die 90-Nanometer-Technik ermöglichen, sondern auch noch den Energiebedarf senken und die Zuverlässigkeit verbessern.

Laut Motorola ist es nicht möglich, die herkömmliche Floating-Gate-Konstruktion von Flash-Speicherzellen in der kommenden 90-nm-Fertigungstechnik beizubehalten. Zur sicheren langfristigen Ladungshaltung benötigten die Floating-Gate-Transistoren relativ dicke Oxidschichten. Die Entwickler haben stattdessen mit vorhandener 90-nm-Technik auf 200-mm-Wafern Chips gebaut, bei denen zwischen zwei Oxidlagen eine hauchdünne Schicht mit jeweils rund 50 Nanometer großen Kugeln aus Silizium-Nanokristallen eingebettet ist. Dieser Aufbau speichert injizierte Elektronen und verhindert ihre Abwanderung in benachbarte Bereiche.

Der Prototyp erreicht eine Speicherkapazität von 4 MBit, also 512 KByte, berichtet Motorola. Das schwierigste Problem bei der Entwicklung des Fertigungsprozesses sei gewesen, die winzigen Silizium-Nanokristallkugeln reproduzierbar gleichförmig zu züchten. Sind die Kugeln zu klein und die Abstände zwischen ihnen zu weit, so reicht die Ladungs-Speicherfähigkeit nicht aus. Werden die Kugeln zu groß oder stehen sie zu dicht, so könnten die Elektronen auf andere Kristalle wandern oder durch das isolierende Oxid tunneln.

Die Forscher wollen jetzt die Produktionstechnik weiter verfeinern und genauer spezifizieren; sie halten eine Produktion erster Serienmuster im Laufe des Jahres 2004 für möglich. (ciw)