JP2006502581A - 不揮発性メモリーデバイスおよびそれの形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
当業者であれば、図中の要素は簡潔さおよび明瞭さを目的として示されたものであって、必ずしも寸法通りに描かれているわけではないことは明らかであろう。例えば、図中の一部の要素の寸法を他の要素と比較して誇張することで、本発明の実施形態についての理解を深める上で役立てることができる。
ォトレジスト層、ハードマスクなどのあらゆる種類のマスク層であり得る。次に、分離N型ウェル16を基板12内に形成する。分離N型ウェル16を形成した後、P型ウェル20が基板12から分離されるように、分離N型ウェル16内に孤立P型ウェル20を形成する。
CVD)または熱酸化法を用いて、半導体基板12上にブランケット成膜または成長させる。あるいは第1の酸化物層は、物理的蒸着(PVD)、原子層成膜(ALD)、熱酸化などあるいはそれらの組合せによって形成され得る。次に、窒化物層を第1の酸化物層上に成膜する。窒化物層は、CVD、PVD、ALDなどあるいはそれらの組合せによって形成することができる。第2の酸化物層は、それぞれ化学気相堆積法(CVD)または熱酸化法を用いて、窒化物層上にブランケット成膜される。あるいは第2の酸化物層は、物理蒸着(PVD)、原子層成膜(ALD)、熱酸化などあるいはそれらの組合せによって形成することができる。ゲート層は、CVD、PVD、ALDなどまたはそれらの組合せによって形成された第2の酸化物層上にブランケット成膜される。従来のマスキング法およびエッチング法を用いて、第1の酸化物層、窒化物層、第2の酸化物層およびゲート層をパターニングおよびエッチングして、最終的にゲートスタック32を形成することができる(留意すべき点として、別の実施形態で、スタックの各層を個別にパターニングおよびエッチングして、最終的にゲートスタック32を形成することができる)。一実施形態では、得られたゲートスタック32(および同様に、ゲートスタック32下のチャンネル領域28の部分)は、約0.35μm〜0.06μmの範囲の長さを有する。
従来の方法を用いてパターニングおよびエッチングして、フローティングゲートを覆うフローティングゲートスタックの制御誘電体を形成する。留意すべき点として、制御誘電体は任意で設けるものであり、必ずしも全てのフローティングゲートデバイスで形成しなくてもよい。存在する場合には制御誘電体層は、酸化物(例:二酸化ケイ素)、窒化物、金属酸化物、高誘電率材料(すなわち、約4より大きく約15未満の誘電率を有する材料)などまたはそれらの組合せ等の絶縁材料であり得る。次に、CVD、PVD、ALDなどまたはそれらの組合せによって、半導体基板12および制御誘電体上に制御ゲート層を形成する。制御ゲート層は、ポリシリコンまたは金属含有材料などの導電性材料であり得る。従来のマスキング法およびエッチング法を用いて、制御ゲート層をパターニングおよびエッチングして、制御誘電体を覆うフローティングゲートスタックの制御ゲートを形成する(留意すべき点として、別の実施形態では、フローティングスタックの各層を別個にパターニングおよびエッチングするのではなく、層の組合せまたは全ての層を、同じパターニングおよびエッチング法を用いてパターニングおよびエッチングして、最終的なフローティングゲートスタックを形成するのに必要な処理工程の数を減らすことが可能である)。
に大きくなる。さらに、ハロー領域46の存在によってチャンネル領域28内でのドーパント濃度を比較的低くすることができる。
して約10°以内である。一実施形態では、APT領域74は、例えば、ホウ素またはインジウムなどのP型ドーパントを用いて形成される。例えば、APT領域74は、約30〜50keVの範囲のエネルギーおよび約1×1012/cm2〜1×1014/cm2の範囲の注入量で注入することができる。やはり留意すべき点として、APT領域74および孤立P型ウェル20のドーパントは同じ導電型のものであり、APT領域74のドーパント濃度は孤立P型ウェル20のドーパント濃度より大きい。例えば、一実施形態では、APT領域74のドーパント濃度は、孤立P型ウェル20のドーパント濃度の約2〜100倍である。例えば、APT領域74のドーパント濃度は、約5×1017cm−3〜5×1018cm−3の範囲であり得、孤立P型ウェル20のドーパント濃度は約5×1016cm−3〜5×1017cm−3の範囲であり得る。
施形態では、チャンネル領域86でのP型ドーパント濃度からチャンネル領域86でのN型ドーパント濃度を引いたものは、孤立P型ウェル20での正味ドーピング濃度未満の絶対値を有する負の数を与える場合がある。別の実施形態では、APTドーピング濃度がウェル濃度の最大値未満となるように、APT領域の下の領域において不均一なウェルドーピングを有することが可能である。
ャンネル領域28およびAPT領域26ではなく)に隣接しているものと考えられる。しかしながら、ハロー領域46について記載したのと同じ形成方法、材料および別例ならびに図3に関する斜めインプラント44を、チャンネル領域28およびAPT領域26の代わりにチャンネル領域86およびAPT領域74を有する本実施形態に適用することができる。図5〜8の本実施形態では、チャンネル領域86およびAPT領域74を形成するのに用いるカウンタドーピング法のため、ハロー領域46が必要ない場合があることに留意されたい。
所定量だけ超えるゲートバイアス(Vg)を印加すること(代表的には、ゲートオーバードライブと称される)が必要である。低Vt状態においてVtを低くすること(チャンネル領域86のカウンタドーピングによって可能)によって、一定のゲートオーバードライブを維持しながら、読取操作時の絶対ゲートバイアス(Vg)を低下させることができる。絶対ゲートバイアス(Vg)が低下することで、ゲートスタック32を通る電界が弱められて読取障害が減る。
Claims (10)
- 半導体基板(12)と、
前記半導体基板表面下の第1の所定の距離で前記半導体基板に均一に注入された第1の導電型を有する第1の高ドープ層(26)と、
前記半導体基板上に形成された第1の絶縁層(40)と、
前記第1の絶縁層上に形成された電荷蓄積層(38)と、
前記電荷蓄積層上に形成された第2の絶縁層(36)と、
前記基板の第1の所定の領域に注入された第2の導電型を有するソース(52,51)と、
前記基板の第2の所定の領域に注入された第2の導電型を有するドレイン(54,53)と、
前記第1の絶縁層のドレイン側のみに注入され、前記ドレインを通って、前記第1の絶縁層の縁部から第2の所定の距離だけ前記第1の絶縁層下に延在する前記第1の導電型を有する第2の高ドープ層(46)とを有する半導体デバイス(10)。 - 前記第1の絶縁層の直下かつ前記第1の高ドープ層の上にある前記基板は、前記第1の高ドープ層のドーパント濃度より低いドーパント濃度を有する請求項1に記載の半導体デバイス。
- 半導体デバイスの形成方法において、
半導体基板(12)を提供する工程と、
第1の導電型を有する第1の高ドープ層(26)を前記半導体基板の表面下の第1の所定の距離で前記半導体基板に注入する工程と、
前記半導体基板上に第1の絶縁層(40)を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に電荷蓄積層(38)を形成する工程と、
前記電荷蓄積層上に第2の絶縁層(36)を形成する工程と、
第2の導電型を有するソース(52,51)を前記基板の第1の所定の領域に注入する工程と、
前記第2の導電型を有するドレイン(54,53)を前記基板の第2の所定の領域に注入する工程と、
前記第1の導電型を有する第2の高ドープ層(46)を、前記第1の絶縁層のドレイン側のみにおいて、前記ドレインを通り、前記第1の絶縁層の縁部から第2の所定の距離だけ前記第1の絶縁層下に延在するように注入する工程とを有することを特徴とする方法。 - 前記第2の高ドープ領域は、前記第2の所定の距離内におけるドーパント勾配を増大し、前記チャンネル領域内で比較的低いドーパント濃度を維持するように決定された角度で注入される請求項3に記載の方法。
- 半導体基板(12)と、
前記半導体基板の表面下の第1の所定の距離で前記半導体基板に均一に注入された第1の導電型を有する高ドープ層(26)と、
前記半導体基板上に形成された酸化物−窒化物−酸化物構造(40,38,36)と、
前記酸化物−窒化物−酸化物構造上に形成されたゲート電極(34)と、
前記基板の第1の所定の領域に注入された第2の導電型を有するソース(52,51)と、
前記基板の第2の所定の領域に注入された前記第2の導電型を有するドレイン(54,53)と、
前記酸化物−窒化物−酸化物構造のドレイン側のみに注入され、前記ドレインを通って、前記酸化物−窒化物−酸化物構造の縁部から第2の所定の距離がけ前記酸化物−窒化物
−酸化物構造の下に延在する前記第1の導電型を有する斜めハロー(46)とを有する半導体デバイス(10)。 - 半導体基板(12)における第1の導電型のウェル(20)に不揮発性メモリーデバイス(70)を形成する方法において、
前記ウェルの表面から第1の深さまで、前記第1の導電型のドーパントを前記ウェルの第1の領域(74)に注入する工程と、
前記ウェルから第2の深さまで、第2の導電型のドーパントを前記第1の領域内の第2の領域(86)に注入する工程であって、前記第1の深さが前記第2の深さより大きい工程と、
前記第2の領域上に記憶素子(38)を形成する工程と、
前記記憶素子の上に制御ゲート(34)を形成する工程と、
前記制御ゲートに側方で隣接する第1および第2の領域に第3の領域(52,51)および第4の領域(54,53)を形成する工程であって、前記第3および第4の領域が前記第2の導電型のものである工程とを有することを特徴とする方法。 - 半導体基板(12)と、
前記基板(12)における第1の導電型のウェル(20)と、
前記ウェルにおいて、前記ウェルの表面から第1の深さまで延在し、第1の濃度の前記第1の導電型のドーパントおよび第2の濃度の第2の導電型のドーパントを有するチャンネル領域(86)と、
前記ウェルにおける、前記第1の深さから前記第1の深さより下方の第2の深さまで延在する、前記第1の導電型のAPT領域(74)と、
前記チャンネル領域上の記憶素子(38)と、
前記記憶素子上の制御ゲート(34)と、
前記制御ゲートに対して側方で隣接する前記ウェルにおける第3の領域(52,51)および第4の領域(54,53)であって、前記第2の導電型のものである第3および第4の領域とを有するメモリーデバイス(70)。 - 前記ウェルが、前記第1の濃度から前記第2の濃度を引いたものより大きい正味ドーピング濃度を有する請求項7に記載のメモリーデバイス。
- 第1の導電型のウェルを有する半導体基板(12)と、
第1の濃度の前記第1の導電型のドーパントおよび第2の濃度の第2の導電型のドーパントを有する、前記ウェルの表面におけるチャンネル領域(86)と、
前記チャンネル領域の下に配置された前記第1の導電型のウェルにおけるAPT領域(74)と、
前記チャンネル領域上の記憶素子(38)と、
前記記憶素子上の制御ゲート(34)と、
前記チャンネルの第1の側に隣接する前記ウェルにおけるソース領域(52,51)であって、前記第2の導電型を有するソース領域と、
前記チャンネルの第2の側に隣接する前記ウェルにおけるドレイン領域(54,53)であって、前記第2の導電型を有するドレイン領域と、
前記ドレイン領域と前記APT領域との間に配置された前記ウェルにおける高濃度ドープ領域(46)であって、前記第1の導電型を有する高濃度ドープ領域とを有するメモリーデバイス(70)。 - 半導体基板(12)において第1の導電型のウェル(20)に不揮発性メモリーデバイス(70)を形成する方法であって、前記ウェルが分離領域(22、24)によって画定されており、該方法は、
前記ウェルの少なくとも第1の深さまで第1の導電型のドーパントを注入して、APT領域(74)を形成する工程と、
前記ウェルの表面に第2の導電型のドーパントを注入して、前記APT領域の上方のチャンネル領域(86)にチャンネルを形成する工程と、
前記チャンネル領域(86)上に記憶素子(38)を形成する工程と、
制御ゲート(34)を、該制御ゲートの第1の側および前記制御ゲートの第2の側において前記分離領域から離間して、前記記憶素子上に形成する工程と、
前記制御ゲートの第1の側と前記分離領域との間の領域にインプラントマスク(42)を設ける工程と、
前記インプラントマスクを前記制御ゲートの前記第1の側と前記分離領域との間に存在させながら、前記ウェルの表面に対して垂直方向から20〜60°の角度で、前記制御ゲートの前記第2の側と前記分離領域との間の領域を通って前記第1の導電型のドーパントを注入する工程と、
前記制御ゲートの前記第1の側と前記分離領域との間にソース(52,51)を形成し、前記制御ゲートの前記第2の側と前記分離領域との間にドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴とする方法。
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