JP2005524994A - 高結合比浮遊ゲートメモリセル - Google Patents

高結合比浮遊ゲートメモリセル Download PDF

Info

Publication number
JP2005524994A
JP2005524994A JP2004504303A JP2004504303A JP2005524994A JP 2005524994 A JP2005524994 A JP 2005524994A JP 2004504303 A JP2004504303 A JP 2004504303A JP 2004504303 A JP2004504303 A JP 2004504303A JP 2005524994 A JP2005524994 A JP 2005524994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive
layer
control gate
spacer
memory device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004504303A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005524994A5 (ja
Inventor
ミハエル、イェー.バン、デューレン
ロベルトゥス、テー.エフ.バン、シャイク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2005524994A publication Critical patent/JP2005524994A/ja
Publication of JP2005524994A5 publication Critical patent/JP2005524994A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42324Gate electrodes for transistors with a floating gate

Abstract

浮遊ゲート不揮発性半導体装置の制御ゲート(18)と浮遊ゲート(14)との間の結合比を高める方法が記載されている。この発明のスタックゲート浮遊ゲートトランジスタにおいて、スタックの両側に導電スペーサ(24)が用いられる。導電スペーサ(24)は、好ましくは導電層(34)により、制御ゲート(18)にガルバニック接触され、これは絶縁層(22)により浮遊ゲート(14)から分離される。両導電スペーサ(24)と浮遊ゲート(14)の側壁との間の容量(C1,C2)が制御ゲート(18)と浮遊ゲート(14)との通常の容量まで増加する。

Description

この発明は、浮遊ゲート(FG)と制御ゲート(CG)の結合比(結合係数とも呼ばれる)が高い不揮発性浮遊ゲート半導体メモリ装置、並びに、そのような半導体装置を形成する方法及びそのような半導体装置を用いた超高密度不揮発性メモリ(NVM)を形成する方法に関する。NVMの例としてはEPROM、EEPROMそしてフラッシュメモリセルがある。
NVMは民生品並びに軍用の電子装置、電子機器、例えば、携帯電話、ラジオ、デジタルカメラ等に幅広く用いられている。これらの電子装置のマーケットではさらなる低電圧化、低消費電力化そして小チップサイズ化が求め続けられている。
フラッシュメモリ又はフラッシュメモリセルでは、一つのFETに対して、制御ゲートとチャネル領域との間に一つ(又は複数)の浮遊ゲートが備えられ、(複数)浮遊ゲートと制御ゲートとが薄い誘電体層で分離されている。製造技術が改良されたことによりFGサイズがサブミクロンスケールまで小さくなってきている。酸化物バリアを介してトンネリングにより電子(又は正孔)が浮遊ゲートに注入される。FGに蓄積された電荷が装置の閾値電圧を変える。このようにしてデータが記憶される。CGがFGの電位を制御する。FGとCGの結合比、これはFGとCGとの領域の重なり具合に関係するが、フラッシュメモリの読み出し/書き込み速度に影響を与える。さらに、結合率が良く(高く)なるにつれ、メモリセルに必要な動作電圧が低くなる。
不揮発性FGセルのセルサイズは年々縮小し続けているが、書き込み及び消去に必要な電圧は同様なレベルには下がっていない。先進的プロセス世代では、特に埋め込みNVMアプリケーションでは、これらのプロセスにおいて、周辺回路の関わり合う高電圧トランジスタを集積することが益々困難にそして高価になっており、それら低電圧化の問題が益々負担になっている。
上記考察はどんな書き込み/消去メカニズムにも当てはまるが、特にFowler−Nordheimトンネリングメカニズムが用いられた場合に明らかである。書き込み/消去電圧が変わらない理由は単にトンネル酸化物の厚みはもはやセルの横方向サイズと共には変わらないという信頼性に関わる理由である。
書き込み/消去間に必要なCG電圧を下げる方策としてはCGとFGとの間の容量結合比(αcg)を上げることである。この方策は例えばUS6069382で用いられている。それにはNVMセルが記載されており、これは、基板上に形成されたトンネル層と接触する低部表面と、上部表面と、メモリセルの二垂直方向に向かう両側壁表面とを備えたFGを有する。誘電体層が上部表面の少なくとも一部を覆い、さらに、垂直方向に向かう両表面の少なくとも一部を覆っている。CGがFGの表面領域のほぼ全体と重なっており、上記の誘電体層がこれらゲートをガルバニック絶縁により分離している。このようにして、重なり合った領域が広がることによりFGとCGとの間の容量結合比が上がるが、セルサイズも増大する。
この発明の目的は、FGとCGの容量結合比が高く(高αcg)、装置サイズが実質的に増大しない半導体装置とこれの製造方法とを提供することである。
上記目的はこの発明の装置及び方法により達成される。
この発明は、浮遊ゲートと制御ゲートの結合比が向上(増加)された浮遊ゲートを有する不揮発性浮遊ゲート半導体メモリ装置であって、
平坦な表面を有する基板と、
前記基板上に浮遊ゲートと制御ゲートとを備え、前記平坦な表面に対してほぼ垂直に延びる二つの対向する壁を有するスタックと、
前記スタックの各対向壁と関わる導電スペーサと、
前記スタックの各対向壁と前記関わる導電スペーサとの間に絶縁層と、
各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック・コンタクトとを備えた半導体メモリ装置を提供する。
複数導電スペーサを有する装置とすることにより自己整合処理を用いることができる。従って、得られる装置は従来の半導体メモリ装置を製造するのに用いられる非自己整合処理より得られる装置より小さくなる。
前記絶縁層はブランケット層又は絶縁スペーサを用いて形成されてもよい。絶縁スペーサが用いられる場合は、各導電スペーサと前記制御ゲートとの間の前記ガルバニック・コンタクトは前記複数導電スペーサと前記制御ゲートとの間の直接接触により形成されてもよい。両方の場合(側壁誘電体としてブランケット層又は絶縁スペーサ)において、前記ガルバニック・コンタクトは、少なくとも前記導電スペーサの一部と少なくとも前記制御ゲートの一部との上部の導電層、例えば、シリサイド層を用いて形成されてもよい。前記導電スペーサ、前記制御ゲート共に、他の層により覆われていない部分はすべて前記導電層により覆われてもよい。前記複数導電スペーサに沿って複数絶縁スペーサが設けられてもよい。
この発明は、さらに、平坦な表面を有する基板上に、浮遊ゲートと制御ゲートの結合比が向上(増加)された浮遊ゲートを有する不揮発性浮遊ゲート半導体メモリ装置を製造する方法を提供する。この方法は、
浮遊ゲートと制御ゲートとを前記基板上に備え、前記平坦な表面に対してほぼ垂直に延びる二つの対向する壁を有するスタックを形成する工程と、
前記スタックの各対向壁と関わる導電スペーサを形成する工程と、
前記スタックの各対向壁と前記関わる導電スペーサとの間に絶縁層を形成する工程と、
各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック・コンタクトを形成する工程とを備える。
複数導電スペーサを形成することにより自己整合処理を用いることができる。従って、得られる装置は従来の半導体メモリ装置を製造するのに用いられる非自己整合処理より得られる装置より小さくなる。
前記絶縁層形成工程はブランケット層を堆積又は複数絶縁スペーサを形成する工程を備えてもよい。絶縁スペーサが形成される場合は、前記ガルバニック・コンタクト形成工程は、導電スペーサと前記制御ゲートとの間を直接接触させる工程を備えてもよい。各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック結合を形成する工程は、少なくとも前記制御ゲートの一部上部にそして少なくとも前記複数導電スペーサの一部上部に、例えばシリサイド化により、導電層を形成する工程を備えてもよい。
前記複数導電スペーサに沿って複数絶縁層が設けられてもよい。
この発明は、さらに、この発明の半導体メモリ装置を含む不揮発性メモリを提供する。この不揮発性メモリは、例えば、フラッシュメモリ又はEEPROMでもよい。この発明の半導体メモリ装置を含むそのような不揮発性メモリは従来の不揮発性メモリより小さくできる。このメモリはより低電圧で書き込み及び/又は消去することができ、従って、周辺回路の高電圧トランジスタの条件を軽減することができる。別の方法として、低電圧ではなく、そのような不揮発性メモリにより消去及び書き込み時間を速めることもできる。この発明のその他の特性、特徴並びに効果は、この発明の原理を例を挙げて図示する添付図面と共に以下の詳細な説明により明らかになる。
この開示は例を挙げたものに過ぎず、この発明の範疇を限定するものではない。以下に引用される参照番号は添付図面を参照するものである。
異なる図面において同じ参照番号が同じ又は同様な要素を示す。
この発明は特定の実施形態について特定の図面を参照して説明されるが、この発明はこれらに限定されるものではなく特許請求の範囲のみに限定される。ここに示された各図面は概略的であり限定的なものではない。開示内及び特許請求の範囲内で文言「備える」が用いられた場合、それは他の要素や工程を除外するものではない。各名詞に関して特別一つであることを述べない場合は複数も含む。
この発明の第一工程において、基板10又は基板内にウエルが設けられる。この発明の各実施形態において、文言「基板」はいかなる下部材料を又は用いることができる材料をも含んで良く、又は、その上に装置、回路又はエピタキシャル層が設けられても良い。他のさらなる実施形態において、この「基板」は、ドープされたシリコン、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム砒素燐(GaAsP)、ゲルマニウム(Ge)の半導体基板、又はシリコンゲルマニウム(SiGe)基板を含んでも良い。「基板」は、ある半導体基板部分に加えて、SiO又はSi層等の絶縁層を含んでも良い。従って、文言「基板」はシリコン・オン・ガラス、シリコン・オン・サファイア基板も含む。それ故、文言「基板」は、通常、対象となる層や部分の下に横たわる層のための要素を規定するために用いられる。さらに「基板」は、その上に層が形成されるいかなるその他の基部、例えばガラス、金属層等であっても良い。以下に示す処理は主にシリコン処理として開示されるが、当業者であればこの発明が他の半導体材料システムを基に実施できることが理解でき、そして当業者であれば以下に開示される誘電、導電材料と同等な適切な材料を選択することができる。
例えばシャロウ・トレンチ絶縁(STI)処理により、フィールド酸化物11を用いて活性領域が確定される。これが、図2に示されるように、トランジスタの幅Wを確定する。図2は図1の断面に垂直な方向の断面図である。
図1に示されるように、基板10の上部に、温度が約600乃至1000度の酸素蒸気雰囲気内での熱成長により、二酸化シリコンを備えるトンネル酸化(Tox)層12が約6乃至15nmの厚みに形成される。別の方法として、トンネル酸化層12を成長させるには、例えば、ドライ酸化でもよい。
トンネル酸化物12の上部に第一のポリシリコン層14が堆積され、これが後でFGを形成する。この第一のポリシリコン層の堆積はCVD処理で行うのが好ましく、約50至400nmの厚みとする。ポリシリコン層のドーピングは、例えばシラン雰囲気にアルシン又はホスフィンを加えて堆積処理中に行うか、元来ポリシリコン層に添加される例えば砒素又は燐イオンを用いたイオン注入により達成される。
図2に示されるように、第一のポリシリコン層14にスリットがパターンニングされる。これらスリットは隣り合う浮遊ゲート(同じワード線上であるが異なるビット線上の浮遊ゲート)を互いに分離する。
インターポリ誘電体(IPD)16がFGポリシリコン層14上に形成される。このIPD16はシリコン酸化物等の誘電体材料を備え、LPCVDやPECVD処理等の適切な方法により、実効酸化膜厚(EOT)が約10乃至30nmに堆積されてもよい。IPD16は、好ましくは、酸化物・窒化物・酸化物(ONO)層等の他の絶縁材料を備え、従来の技術で形成又は成長されてもよい。ONO層は二酸化シリコン、窒化シリコンそして二酸化シリコンの連続した層を備える。
IPD層16形成後にCGポリシリコン18が堆積される。CGポリシリコン18の堆積はLPCVD処理で行ってもよく、約50至400nmの厚みとする。CGポリシリコン層18のドーピングは、例えばシラン雰囲気にアルシン又はホスフィン等の適切なドーパント不純物を加えて堆積処理中に行うか、元来ポリシリコン層に添加される例えば砒素又は燐イオンを用いたイオン注入により達成される。
層12、14、16,18形成後、図1に示されるようにスタックがエッチング形成される。
軽ドープドレイン(LDD)又は中ドープドレイン(MDD)の注入20、即ち、ドーズ量が1013乃至1014原子/cmのオーダで基板10内に不純物注入を行う。このLDD注入20の目的は形成されるドレイン/ソースとトンネル酸化物12下部のチャネルとの間のドーピングの傾きを少なくするもので、これがドレイン/ソース近傍のチャネル内の最大電界強度を下げる。
ここまでは従来の処理が用いられてもよい。
その後、図3及び図4に示されるように、側壁誘電体22、例えば(窒化)シリコン酸化物が基板10とゲートスタック14、16,18上に堆積又は成長される。これは図3に示されるようにブランケット層として行えるが、図4に示されるようにTEOSスペーサ等の誘電体スペーサを用いることもできる。ブランケット層を用いることの長所はステップカバレージが良いということである。誘電体スペーサを用いることの短所は(導電スペーサ24とソース/ドレイン28,30との間の)導電スペーサ24の底部を絶縁するための絶縁層23を形成するためにさらなる処理工程が必要になるということである。しかし、これには図10を参照して説明されるような別の長所がある。CGの上部側壁25が誘電体スペーサ22により覆われないように適切に誘電体スペーサをオーバエッチングしてもよい。TEOSスペーサの代わりに窒化物スペーサを用いてもよい。側壁誘電体22はIPD16と同じオーダの電気的な厚みを有すると好ましい。
次に、導電スペーサ24(図6参照)、例えば、ポリシリコン・スペーサがゲート・スタック14,16,18に沿って形成される。これは、最初に、図5に示されるように側壁誘電体22上にポリシリコン層26を形成し、これはブランケット層により側壁誘電体22が形成された場合(図3)に対応する。その後、主エッチングの終端検出のために側壁誘電体22を用いて異方性エッチングが行われる。これはマスキング工程が不要な自己整合処理である注目されたい。ポリシリコン・スペーサのエッチングに続き、覆われていない側壁誘電体22をすべて除去するためのエッチングが行われる。この結果が図6に示されている。
(図4に示されるように)誘電体スペーサにより側壁誘電体22が形成された場合は、ポリシリコン層26を異方性エッチングする前にマスキング工程が必要となる。ポリシリコン・スペーサのエッチングに続き、絶縁層23の覆われていない部分をすべて除去するためのエッチングが行われる。
ブランケット層を側壁誘電体22として用いた場合、側壁誘電体22によりポリシリコン・スペーサ24が浮遊ゲート14と制御ゲート18との両者から分離される。オーバエッチングされたTEOSスペーサを用いた場合、TEOSスペーサにより浮遊ゲート14がポリシリコン・スペーサ24から分離され、制御ゲート18は部分的にのみポリシリコン・スペーサ24から分離される(制御ゲート18の上部側壁25が直接ポリシリコン・スペーサ24と接触する)。
続いて、ポリシリコン・スペーサ24が高ドープドレイン(HDD)注入のためのオフセット・スペーサとして機能して、図7に示されるように、ソース、ドレイン領域28,30を形成する。高ドープ注入は注入濃度が1015原子/cmである。スタックゲートは高ドープ・ソース、ドレイン領域28,30とは重なり合わない。既に述べたように、LDD構造20がドレイン・チャネル内のドーピングの傾きを少なくし、これがドレイン・チャネルとソース・チャネルとの界面内の最大電界強度を下げる。
高ドープ注入が行われ、それが活性化した後、絶縁スペーサ32,例えば、窒化物スペーサ又はTEOSスペーサがポリシリコン・スペーサ24と並んで形成される。0.12μmプロセスでは、例えば、TEOS・窒化物一体化スペーサが用いられてもよく、一体化スペーサの厚みの合計は約80nm(例えば、TEOSが20nmで窒化物が60nm)となる。これらスペーサの組成並びにサイズは変更しうるものである。次のシリサイド化工程の間に、導電スペーサ24とソース、ドレイン領域28,30との間がブリッジされ、これがCG18をソース、ドレイン領域28,30に短絡させてしまうことを絶縁スペーサ32が防止する。この新しい状態が図7に示されている。
別の実施形態においては、絶縁スペーサ32形成後にHDD注入が行われ、この場合、図8に示すように、LDD/MDD領域20が長くなる。この方法により、HDD注入は通常スペーサ形成後に行われるので、現状のCMOSプロセスに組み込むことが簡単になる。
HDDオフセットを確定するのに絶縁スペーサが用いられる場合は、図8に示されているように、それらのサイズが重要となる。もし、それらが(図7の実施形態における)ブリッジを防止するみであるならば、それらのサイズはあまり又は全く重要なものではなくなる。
最後に、ブランケット層の側壁誘電体22を用いた場合に前処理を終わらせるには露出しているシリコン及びポリシリコン領域に導電層34が設けられ、例えば、それらがシリサイド化されてもよい。ポリシリコン・スペーサ24は、これが他の層に覆われていない部分はすべてシリサイド化される(絶縁スペーサ32の場合)。絶縁スペーサ32に対するブリッジが起こらなくなる。ポリシリコン・スペーサ24と制御ゲート18との間の距離が非常に短いので(側壁誘電体22の厚みは好ましくは30nm以下)、図9でB1,B2として示されている位置でスペーサ24とCG18とが互いに接続されることになる。CG18とポリシリコン・スペーサ24とは(用紙面に垂直な方向の)ワード線幅全体に沿って隣り合っており、これは、局部的にブリッジが起こらなくてもセル動作を抑制するものではないことに注意されたい。
側壁誘電体22としてTEOSスペーサが設けられた場合は、ポリシリコン・スペーサ24が直接CGゲート18と短絡して、ガルバニック接触がポリシリコン・スペーサ24とCGゲート18との間に生じる。ところが、例えば、露出しているシリコン及びポリシリコン領域をシリサイド化することにより(図には示されていない)導電層が依然として設けられてもよい。この発明のこの実施形態によるセル配置の断面図が、補足的な導電層がない状態で、図10に示されている。
上記工程の後、標準的な後処理が施されてメモリを完成することができる。
この発明のセルの実施形態の配置の断面図が(誘電体スペーサ22としてのブランケット層を含んで)図9に示されている。これは、平坦な表面を有する基板10上に従来のスタックゲート・浮遊ゲート・トランジスタを備えており、スタック14,16,18が平坦な表面に対して垂直に延びて対向する壁を有している。この発明の装置はスタック14,16,18の両側に導電スペーサ24を有している。例えばシリサイド層である導電層34を介してこれら導電スペーサ24がCG18とガルバニック接触される。非導電層22を用いて導電スペーサ24がFG14から分離される。両導電スペーサ24とFG14との間の(図9においてC1,C2で示される)容量が、(FG14とCG18との間の誘電体層16を介した)CG18とFG14との間の“通常の” 容量まで増加し、従って、相互容量結合がかなり高まる。
これは以下の容量計算に示される。
0.12CMOSプロセスによるフラッシュメモリが(図1,2に示されている)次のようなサイズである場合、
L = 150 nm (トランジスタ長さ)
W = 160 nm (トランジスタ幅)
K = 320 nm (浮遊ゲート幅)
ox = 8.5 nm (トンネル酸化物厚み)
ipd = 15 nm (IPD等価電気的厚み)
h = 150 nm (浮遊ゲート厚み)
導電スペーサを有しない従来の装置では次のように結合比αcgが得られる。
ok = W x L = 2.4 x 10−14 ⇒ Cox
= εεok /tox = 9.75 x 10−17
ipd = W x (2h + K) = 9.92 x 10−14 ⇒ Cipd
= εεipd /tipd = 2.28 x 10−16
αcg = Cipd/(Cipd /+ Cox) = 0.69
導電スペーサを有するこの発明の装置では次のように結合比αcgが得られる。
oxは補正されずに:Cox = εεok/tox = 9.75 x 10−17
ipd が大きくなるのでCipdも大きくなる:
ipd = W x (2h + K) + (2h + K) = 1.95 x 10−13 ⇒ Cipd = 4.49 x 10−16
αcg = Cipd/(Cipd /+ Cox) = 0.82
これは、この例では、結合比が19%上昇したこと、又は、つまり書き込み及び消去に必要な電圧が約20%下げられることを意味する。
この結合係数の上昇によりセルがより低電圧で書き込み及び/又は消去することができ、従って、周辺回路の高電圧トランジスタの条件を軽減することができる。別の方法として、低電圧ではなく、高結合係数により消去及び書き込み時間を速めることもできる。
導電スペーサ24と基板10との間の絶縁層22が、書き込み及び消去の間、ソース、ドレイン領域28,30とCG18との間に生じる高電圧を維持できるものでなければならない。
この発明の装置及び方法のために特定の構造、形態並びに材料が議論されたが発明の精神及び範疇から外れることなく変更できることが理解されるところである。例えば、図9に示すセル構造は単純な単一トランジスタ・フラッシュセルであるが、同じ原理が他のセルのタイプ(例えば2トランジスタ・フラッシュセル)にも提供できるものである。
従来の、基板上のFG/誘電体/CGスタックの概略縦断面図である。 図1の断面方向に垂直な方向における図1のFG/誘電体/CGスタックの概略縦断面図である。 この発明の実施形態によってブランケット層である側壁誘電体が上部に設けられた図1のスタックの概略縦断面図である。 この発明の実施形態によってTEOSスペーサである側壁誘電体が上部に設けられた図1の積層の概略縦断面図である。 導電層が上部に設けられた図3の半導体装置の概略縦断面図である。 この発明によって導電スペーサが設けられた図5の半導体装置の概略縦断面図である。 高濃度にドープされたドレイン、ソース領域と絶縁スペーサとが形成された後の図6の半導体装置の第一実施形態の概略縦断面図である。 絶縁スペーサと高濃度にドープされたドレイン、ソース領域とが形成された後の図6の半導体装置の第二実施形態の概略縦断面図である。 CGを導電スペーサに電気的に接続する導電層が制御ゲートと導電スペーサとの上に形成された後の図7の半導体装置の概略縦断面図である。 TEOSスペーサを用いて側壁誘電体が形成されたこの発明の半導体装置の概略縦断面図である。

Claims (25)

  1. 浮遊ゲートと制御ゲートの結合比を制御する不揮発性浮遊ゲート半導体メモリ装置であって、
    平坦な表面を有する基板と、
    前記基板上に浮遊ゲートと制御ゲートとを備え、前記平坦な表面に対してほぼ垂直に延びる二つの対向する壁を有するスタックと、
    前記スタックの各対向壁と関わる導電スペーサと、
    前記スタックの各対向壁と前記関わる導電スペーサとの間に絶縁層と、
    各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック・コンタクトとを備えた半導体メモリ装置。
  2. 前記スタックはさらに誘電体層を備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  3. 前記絶縁層は前記誘電体層と同じオーダの電気的な厚みを有することを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。
  4. 前記絶縁層はブランケット層を用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  5. 前記絶縁層はスペーサを用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  6. 前記ガルバニック・コンタクトは各導電スペーサと前記制御ゲートとの間の直接接触により形成されることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。
  7. 前記複数導電スペーサと前記制御ゲートとの間の前記ガルバニック・コンタクトは、少なくとも前記導電スペーサの一部と少なくとも前記制御ゲートの一部との上部の導電層を用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  8. 前記導電層はシリサイド層であることを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置。
  9. 前記導電スペーサはポリシリコンを備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  10. ソース及びドレイン領域をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  11. 前記複数導電スペーサに沿って複数絶縁スペーサをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  12. 平坦な表面を有する基板上に、浮遊ゲートと制御ゲートの結合比を有する不揮発性浮遊ゲート半導体メモリ装置を製造する方法であって、
    浮遊ゲートと制御ゲートとを前記基板上に備え、前記平坦な表面に対してほぼ垂直に延びる二つの対向する壁を有するスタックを形成する工程と、
    前記スタックの各対向壁と関わる導電スペーサを形成する工程と、
    前記スタックの各対向壁と前記関わる導電スペーサとの間に絶縁層を形成する工程と、
    各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック・コンタクトを形成する工程とを備えた方法。
  13. 前記絶縁層形成工程はブランケット層を堆積する工程を備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記絶縁層形成工程は複数絶縁スペーサを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  15. 前記ガルバニック・コンタクト形成工程は各導電スペーサと前記制御ゲートとの間を直接接触させる工程を備えたことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 各導電スペーサと前記制御ゲートとの間にガルバニック結合を形成する工程は、少なくとも前記制御ゲートの一部と少なくとも前記複数導電スペーサの一部との上部に導電層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  17. 前記制御ゲートと前記複数導電スペーサはシリサイド化されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記複数導電スペーサ形成工程は、導電層を堆積し、そして該導電層を異方性エッチングする工程を備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  19. 前記スタック形成工程は、
    浮遊ゲート層を堆積する工程と、
    制御ゲート層を堆積する工程と、
    前記スタックをエッチングする工程とを備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  20. 前記浮遊ゲート層堆積工程と前記制御ゲート層堆積工程との間に誘電体層を堆積する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項19に記載の方法。
  21. ソース及びドレイン領域を設ける工程をさらに備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  22. 前記複数導電スペーサに沿って複数絶縁スペーサを設ける工程をさらに備えたことを特徴とする請求項12記載の方法。
  23. 請求項1乃至11記載の半導体装置を含むことを特徴とする不揮発性メモリ。
  24. 前記メモリはフラッシュメモリであることを特徴とする請求項23記載の不揮発性メモリ。
  25. 前記メモリはEEPROMであることを特徴とする請求項23記載の不揮発性メモリ。
JP2004504303A 2002-05-08 2003-04-11 高結合比浮遊ゲートメモリセル Pending JP2005524994A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02076771 2002-05-08
PCT/IB2003/001485 WO2003096431A1 (en) 2002-05-08 2003-04-11 Floating gate memory cells with increased coupling ratio

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005524994A true JP2005524994A (ja) 2005-08-18
JP2005524994A5 JP2005524994A5 (ja) 2006-06-01

Family

ID=29414749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004504303A Pending JP2005524994A (ja) 2002-05-08 2003-04-11 高結合比浮遊ゲートメモリセル

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7045852B2 (ja)
EP (1) EP1506580B1 (ja)
JP (1) JP2005524994A (ja)
CN (1) CN100533772C (ja)
AT (1) ATE475200T1 (ja)
AU (1) AU2003216649A1 (ja)
DE (1) DE60333452D1 (ja)
TW (1) TWI306312B (ja)
WO (1) WO2003096431A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009278098A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子及びその製造方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7221008B2 (en) * 2003-10-06 2007-05-22 Sandisk Corporation Bitline direction shielding to avoid cross coupling between adjacent cells for NAND flash memory
KR100650369B1 (ko) * 2004-10-01 2006-11-27 주식회사 하이닉스반도체 폴리실리콘부유측벽을 갖는 비휘발성메모리장치 및 그제조 방법
US7381615B2 (en) * 2004-11-23 2008-06-03 Sandisk Corporation Methods for self-aligned trench filling with grown dielectric for high coupling ratio in semiconductor devices
US7416956B2 (en) * 2004-11-23 2008-08-26 Sandisk Corporation Self-aligned trench filling for narrow gap isolation regions
US7319618B2 (en) * 2005-08-16 2008-01-15 Macronic International Co., Ltd. Low-k spacer structure for flash memory
US7541241B2 (en) * 2005-12-12 2009-06-02 Promos Technologies, Inc. Method for fabricating memory cell
JP4364225B2 (ja) * 2006-09-15 2009-11-11 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
US8325530B2 (en) * 2006-10-03 2012-12-04 Macronix International Co., Ltd. Cell operation methods using gate-injection for floating gate NAND flash memory
US20080157169A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Yuan Jack H Shield plates for reduced field coupling in nonvolatile memory
US20080160680A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Yuan Jack H Methods of fabricating shield plates for reduced field coupling in nonvolatile memory
TW200847404A (en) * 2007-05-18 2008-12-01 Nanya Technology Corp Flash memory device and method for fabricating thereof
CN101866691B (zh) * 2010-04-29 2015-06-17 上海华虹宏力半导体制造有限公司 获得快闪存储单元电容耦合率的方法
CN102867748B (zh) * 2011-07-06 2015-09-23 中国科学院微电子研究所 一种晶体管及其制作方法和包括该晶体管的半导体芯片
US20130285134A1 (en) 2012-04-26 2013-10-31 International Business Machines Corporation Non-volatile memory device formed with etch stop layer in shallow trench isolation region
US8664059B2 (en) 2012-04-26 2014-03-04 International Business Machines Corporation Non-volatile memory device formed by dual floating gate deposit
US20140015031A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and Method for Memory Device
CN103715076B (zh) * 2013-12-27 2016-04-13 上海华虹宏力半导体制造有限公司 提高分栅式闪存中控制栅极对浮栅的耦合系数的方法
US10003014B2 (en) * 2014-06-20 2018-06-19 International Business Machines Corporation Method of forming an on-pitch self-aligned hard mask for contact to a tunnel junction using ion beam etching
CN106992143B (zh) * 2016-01-21 2019-12-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件以及制备方法、电子装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5284784A (en) * 1991-10-02 1994-02-08 National Semiconductor Corporation Buried bit-line source-side injection flash memory cell
US5445984A (en) * 1994-11-28 1995-08-29 United Microelectronics Corporation Method of making a split gate flash memory cell
US5576232A (en) * 1994-12-12 1996-11-19 United Microelectronics Corp. Fabrication process for flash memory in which channel lengths are controlled
US5650345A (en) * 1995-06-07 1997-07-22 International Business Machines Corporation Method of making self-aligned stacked gate EEPROM with improved coupling ratio
KR100278647B1 (ko) * 1996-10-05 2001-02-01 윤종용 불휘발성 메모리소자 및 그 제조방법
US6069382A (en) * 1998-02-11 2000-05-30 Cypress Semiconductor Corp. Non-volatile memory cell having a high coupling ratio

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009278098A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
ATE475200T1 (de) 2010-08-15
TWI306312B (en) 2009-02-11
CN1653621A (zh) 2005-08-10
CN100533772C (zh) 2009-08-26
TW200405578A (en) 2004-04-01
EP1506580B1 (en) 2010-07-21
US20050218445A1 (en) 2005-10-06
WO2003096431A1 (en) 2003-11-20
US7045852B2 (en) 2006-05-16
DE60333452D1 (de) 2010-09-02
EP1506580A1 (en) 2005-02-16
AU2003216649A1 (en) 2003-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9324725B2 (en) Semiconductor device and a manufacturing method thereof
US6228695B1 (en) Method to fabricate split-gate with self-aligned source and self-aligned floating gate to control gate
JP5806439B2 (ja) メモリセルおよびその製造方法
JP2005524994A (ja) 高結合比浮遊ゲートメモリセル
KR101024336B1 (ko) 비휘발성 메모리 셀 및 그의 제조방법
US6838725B2 (en) Step-shaped floating poly-si gate to improve a gate coupling ratio for flash memory application
US6624465B1 (en) Multi-layer spacer technology for flash EEPROM
JP2007281092A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US6756631B2 (en) Stacked-gate cell structure and its NAND-type flash memory array
US6875660B2 (en) Method of manufacturing high coupling ratio flash memory having sidewall spacer floating gate electrode
KR20060084444A (ko) 2-트랜지스터 메모리 셀 및 제조 방법
JP2005530357A (ja) 導電スペーサで拡張されたフローティングゲート
US6355527B1 (en) Method to increase coupling ratio of source to floating gate in split-gate flash
CN100565884C (zh) 在浮动栅器件中具有提高的耦合系数的自对准浅沟槽隔离
TW523881B (en) Non-volatile memory device and method of manufacturing the same
US6432773B1 (en) Memory cell having an ONO film with an ONO sidewall and method of fabricating same
US20040121545A1 (en) Method to fabricate a square word line poly spacer
US7408219B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2009016688A (ja) 半導体装置の製造方法
US7579239B2 (en) Method for the manufacture of a non-volatile memory device and memory device thus obtained
US11978772B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US20040115882A1 (en) Method of manufacturing flash memory
KR20080002030A (ko) 비휘발성 메모리 장치의 게이트 구조물 형성 방법
CN112133635A (zh) 存储器件及其形成方法
KR100253582B1 (ko) 플레쉬 메모리 소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060410

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060410

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20080612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090605

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090612

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091110