JP2007258612A - 不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
駆動電圧を低下させても、書き込み/消去動作後の電荷保持状態での電荷デトラップによる閾値電圧変動を抑制させることによって書き込み/消去、読み出し、および記憶保持において十分な性能を有し信頼性の高い不揮発性半導体メモリ装置を提供すること。
【解決手段】
本発明は、n型半導体領域11に設けられたp型ソース・ドレイン領域12と、前記p型ソース・ドレイン領域間12に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層13と、前記電荷蓄積層13上に設けられた、n型Si、金属系導電性材料及び、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料から選択される制御ゲート電極14とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置である。
【選択図】図1
Description
(2)(p型半導体領域/n型のソース・ドレイン領域/高誘電率材料の電荷蓄積層/SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体層の制御ゲート電極)の組み合わせ
上記(1)に示す如く、n型半導体領域/p型ソース・ドレイン領域の場合、n型制御ゲート電極や金属系導電性材料を用いることによってn型半導体領域の反転層から電荷蓄積層への正孔注入が生じ、制御ゲート電極側から電荷蓄積層への電子注入が生じ、つまり正孔と電子の同時注入によって、ゲート絶縁膜において正と負の電荷が補償され、電荷のトラップ/デトラップに寄与する正味の電荷量が減少し、電荷のデトラップ起因となるVfbシフトの抑制が可能となると考えられる。また、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料の制御ゲート電極を用いる場合においても、同様に制御ゲート電極側からゲート絶縁層への電子の注入がなされるため効果がある。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図1を用いて説明する。
図1に示すようにシリコン基板にn型不純物をドーピングしたn型半導体領域11中には、p型ソース・ドレイン領域12が形成されている。n型半導体領域11上のソース・ドレイン領域12間には、HfAlOxからなる電荷蓄積層13が形成されている。電荷蓄積層13上には制御ゲート電極14としてニッケルシリサイド層(NiSix層)が形成されている。NiSixは不純物ドープによってp型あるいはn型にもできるし、NiSi比制御による仕事関数制御も可能である。
これらの積層体の最上面及び側面は電極側壁酸化膜で覆われており、さらに、全面を覆うように層間絶縁膜が形成されている。隣り合うメモリセルは、互いにシリコン酸化膜の素子分離領域によって隔てられている。
電荷蓄積層13の膜厚は、1nm以上30nm以下であることが望ましい。
図1に示す、n型の不純物をドーピングしたシリコン基板11の表面に、電荷蓄積層13となるHfAlOxの形成を、Al(CH3)3,Hf[N(CH3)2]4とH2Oを原料とするALD法を用いて250℃の工程で行い、引き続いて1000℃,N2,760Torrの雰囲気でアニールを行った。これにより、シリコン基板11上に、HfAlOxの電荷蓄積層13が形成された。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図2を用いて説明する。図2は図1と同様メモリセルの断面構造を示す図である。
電荷蓄積層3の膜厚は、1nm以上30nm以下であることが望ましい。
図2に示す、n型の不純物をドーピングしたシリコン基板21の表面に、電荷蓄積層23となるHfAlOxの形成を、Al(CH3)3,Hf[N(CH3)2]4とH2Oを原料とするALD法を用いて250℃の工程で行い、引き続いて1000℃,N2,760Torrの雰囲気でアニールを行った。これにより、半導体基板21上に、HfAlOxの電荷蓄積層23が形成された。
以下にこれらの第1の実施形態及び第2の実施形態に例示した前記(1)、(2)の組み合わせのメモリセルによる作用を示すために、ハフニウムアルミネート(HfAlOx)を用いたMISキャパシタによる要素実験結果を示す。
図5:Au電極(仕事関数約5.1eV)
図6:Mo電極(仕事関数約4.7eV)
図7:Al電極(仕事関数約4.1eV)
図8:n+型多結晶シリコン電極(仕事関数約3.95eV))
を用いた場合のCVカーブを示している。
Vfbシフトの時間依存性変化を調べた。その際プラス極性のゲート電圧15MV/cmを印加して上記したVfbシフトの時間依存性変化を調べ、CVカーブおよびそれからVfbシフト量の時間変化を得た。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図15を用いて説明する。本実施形態のメモリセルは、n型シリコン基板と電荷蓄積層との間にシリコン酸化膜のトンネル絶縁膜を形成し、制御ゲート電極の組成をコバルトシリサイド層とした以外は第1の実施形態と同様であり(1)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図16を用いて説明する。本実施形態のメモリセルは、電荷蓄積層と制御ゲート電極と間にシリコン酸化膜のブロッキング絶縁膜を形成し、制御ゲート電極の組成をタングステンシリサイド層とした以外は第1の実施形態と同様であり(1)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図17を用いて説明する。本実施形態のメモリセルは、n型シリコン基板と電荷蓄積層と間にシリコン酸化膜のトンネル絶縁膜を形成し、電荷蓄積層と制御ゲート電極との間にシリコン酸化膜のブロッキング絶縁膜を形成し、制御ゲート電極の組成を変えた以外は第1の実施形態と同様であり(1)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図18を用いて説明する。本実施形態のメモリセルはp型シリコン基板と電荷蓄積層との間にシリコン酸化膜のトンネル絶縁膜を形成した以外は第2の実施形態と同様であり(2)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図19を用いて説明する。本実施形態のメモリセルはp型シリコン基板と電荷蓄積層との間にシリコン酸化膜のトンネル絶縁膜を設け、電荷蓄積層と制御ゲート電極との間にブロッキング絶縁膜を設け制御ゲート電極の材料を変えた以外は第2の実施形態と同様であり(2)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態に関わる不揮発性半導体メモリセルの概略断面構成に関して、図20を用いて説明する。本実施形態のメモリセルはp型シリコン基板と電荷蓄積層との間にシリコン酸化膜のトンネル絶縁膜を設け、電荷蓄積層をシリコン窒化膜とし、制御ゲート電極との間にHfAlOxのブロッキング絶縁膜を設け、制御ゲート電極の材料を変えた以外は第2の実施形態と同様であり(2)の組み合わせのメモリセルである。
本実施形態のメモリセルの製造工程は、以下のとおりである。
21・・・p型半導体領域
12・・・p型ソース・ドレイン領域
22・・・n型ソース・ドレイン領域
13、23・・・電荷蓄積層
14、24・・・制御ゲート電極
15、25・・・トンネル絶縁膜
16、26・・・ブロッキング絶縁膜
17、27・・・制御ゲート電極下層
18、28・・・制御ゲート電極上層
Claims (17)
- n型半導体領域を有する半導体層と、
前記n型半導体領域に互いに離間して設けられたp型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記p型ソース・ドレイン領域間に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられた、n型Si、金属系導電性材料及び、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料から選択される制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - n型半導体領域を有する半導体層と、
前記n型半導体領域に互いに離間して設けられたp型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記p型ソース・ドレイン領域間に設けられたトンネル絶縁膜と、
前記トンネル絶縁膜上に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられた、n型Si、金属系導電性材料、及びSiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料から選択される制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - n型半導体領域を有する半導体層と、
前記n型半導体領域に互いに離間して設けられたp型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記p型ソース・ドレイン領域間に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられたブロッキング絶縁膜と、
前記ブロッキング絶縁膜上に設けられた、n型Si、金属系導電性材料、及びSiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料から選択される制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - n型半導体領域を有する半導体層と、
前記n型領域に互いに離間して設けられたp型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記p型ソース・ドレイン領域間に設けられたトンネル絶縁膜と、
前記トンネル絶縁膜上に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられたブロッキング絶縁膜と、
前記ブロッキング絶縁膜上に設けられた、n型Si、金属系導電性材料、及びSiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体材料から選択される制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - 前記高誘電率材料は、Al,Hf,La,Y,Ce,Ti,Zr,Taから選ばれる少なくとも1つ以上の元素を含む酸化物、窒化物あるいは酸窒化物から選択される少なくとも1種の材料であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記金属系導電性材料は、Au,Pt,Co,Be,Ni,Rh,Pd,Te,Re,Mo,Al,Hf,Ta,Mn,Zn,Zr,In,Bi,Ru,W,Ir,Er,La, Ti,Yのうちから選ばれる1つ以上の元素を含む金属単体若しくは金属化合物、又はこれらの珪化物、ホウ化物、窒化物、若しくは炭化物から選択される少なくとも1種の材料であることを特徴する請求項1乃至4のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記トンネル絶縁膜は前記高誘電率材料よりも大きいバリアハイトを有し且つ非対称なバンドオフセットを有する絶縁体材料層を有することを特徴とする請求項2又は4に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記ブロッキング絶縁膜は前記高誘電率材料よりも大きいバリアハイトを有し且つ非対称なバンドオフセットを有する絶縁体材料層を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- p型領域を有する半導体層と、
前記p型領域に互いに離間して設けられたn型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって前記n型ソース・ドレイン領域間に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられた、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体層の制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - p型領域を有する半導体層と、
前記p型領域に互いに離間して設けられたn型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記n型ソース・ドレイン領域間に設けられたトンネル絶縁膜と、
前記トンネル絶縁膜上に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられた、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体層の制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - p型領域を有する半導体層と、
前記p型領域に互いに離間して設けられたn型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記n型ソース・ドレイン領域間に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられたブロッキング絶縁膜と、
前記ブロッキング絶縁膜上に設けられた、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体層の制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - p型領域を有する半導体層と、
前記p型領域に互いに離間して設けられたn型ソース・ドレイン領域と、
前記半導体層上であって、前記n型ソース・ドレイン領域間に設けられたトンネル絶縁膜と、
前記トンネル絶縁膜上に設けられた高誘電率材料の電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に設けられたブロッキング絶縁膜と、
前記ブロッキング絶縁膜上に設けられた、SiとGeの少なくとも一方を含むp型半導体層の制御ゲート電極とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - 前記高誘電率材料はAl,Hf,La,Y,Ce,Ti,Zr,Taから選ばれる少なくとも1つ以上の元素の酸化物、窒化物あるいは酸窒化物であることを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記制御ゲート電極は、p型SiGe層であることを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記トンネル絶縁膜は、前記高誘電率材料よりも大きいバリアハイトを有し且つ非対称なバンドオフセットを有する絶縁体材料層を有することを特徴とする請求項10又は12に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記ブロッキング絶縁膜は、前記高誘電率材料よりも大きいバリアハイトを有し且つ非対称なバンドオフセットを有する絶縁体材料層を有することを特徴とする請求項11又は12に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
- 前記電荷蓄積層は、シリコン窒化膜あるいはシリコン酸窒化膜であり、前記ブロッキング絶縁膜は、前記電荷蓄積層よりも高い誘電率を有する層であることを特徴とする請求項11又は12に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009224468A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2009231844A (ja) * | 2009-04-27 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
JP2010123684A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR101089919B1 (ko) * | 2008-02-21 | 2011-12-05 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 기억 소자 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4282702B2 (ja) | 2006-09-22 | 2009-06-24 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR20090037690A (ko) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 소자, 그 동작 방법 및 그 제조 방법 |
KR20090053140A (ko) * | 2007-11-22 | 2009-05-27 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 및 그 형성 방법 |
KR100937669B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2010-01-19 | 주식회사 동부하이텍 | 양자 트랩 비휘발성 메모리 소자 |
US9019744B2 (en) * | 2012-12-27 | 2015-04-28 | Intermolecular, Inc. | Barrier design for steering elements |
US9455150B2 (en) * | 2013-12-24 | 2016-09-27 | Intel Corporation | Conformal thin film deposition of electropositive metal alloy films |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6224674A (ja) * | 1985-07-24 | 1987-02-02 | Matsushita Electronics Corp | 半導体記憶装置 |
JP2003347543A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2005268756A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Samsung Electronics Co Ltd | Sonos型メモリ素子 |
JP2005317191A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Macronix Internatl Co Ltd | 電荷トラップ不揮発性メモリのための電荷均衡化を有する動作方式 |
JP2005347755A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Macronix Internatl Co Ltd | メモリーデバイスを操作する方法およびメモリーデバイス |
JP2006310720A (ja) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Macronix Internatl Co Ltd | 反転ビット線、電荷をトラップする不揮発性メモリ、およびその動作方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6060755A (en) * | 1999-07-19 | 2000-05-09 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Aluminum-doped zirconium dielectric film transistor structure and deposition method for same |
US20030025148A1 (en) * | 2001-05-04 | 2003-02-06 | Jung-Yu Hsieh | Structure of a flash memory |
US6674138B1 (en) * | 2001-12-31 | 2004-01-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Use of high-k dielectric materials in modified ONO structure for semiconductor devices |
US6989565B1 (en) * | 2002-04-15 | 2006-01-24 | Lsi Logic Corporation | Memory device having an electron trapping layer in a high-K dielectric gate stack |
KR100437451B1 (ko) * | 2002-05-07 | 2004-06-23 | 삼성전자주식회사 | 트랩형 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법 |
US7016225B2 (en) * | 2002-11-26 | 2006-03-21 | Tower Semiconductor Ltd. | Four-bit non-volatile memory transistor and array |
JP4040534B2 (ja) | 2003-06-04 | 2008-01-30 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
US7060564B1 (en) * | 2003-08-06 | 2006-06-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | Memory device and method of simultaneous fabrication of core and periphery of same |
US6998317B2 (en) * | 2003-12-18 | 2006-02-14 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method of making a non-volatile memory using a plasma oxidized high-k charge-trapping layer |
WO2005101488A1 (ja) | 2004-04-16 | 2005-10-27 | Asahi Glass Company, Limited | 高い電荷保持特性を有する不揮発性半導体記憶素子および製造方法 |
US7075828B2 (en) * | 2004-04-26 | 2006-07-11 | Macronix International Co., Intl. | Operation scheme with charge balancing erase for charge trapping non-volatile memory |
KR100597642B1 (ko) * | 2004-07-30 | 2006-07-05 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법 |
US7208793B2 (en) * | 2004-11-23 | 2007-04-24 | Micron Technology, Inc. | Scalable integrated logic and non-volatile memory |
TWI282554B (en) * | 2005-03-23 | 2007-06-11 | Powerchip Semiconductor Corp | Method for operation P-channel memory |
JP2007053171A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体メモリ装置 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6224674A (ja) * | 1985-07-24 | 1987-02-02 | Matsushita Electronics Corp | 半導体記憶装置 |
JP2003347543A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2005268756A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Samsung Electronics Co Ltd | Sonos型メモリ素子 |
JP2005317191A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Macronix Internatl Co Ltd | 電荷トラップ不揮発性メモリのための電荷均衡化を有する動作方式 |
JP2005347755A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Macronix Internatl Co Ltd | メモリーデバイスを操作する方法およびメモリーデバイス |
JP2006310720A (ja) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Macronix Internatl Co Ltd | 反転ビット線、電荷をトラップする不揮発性メモリ、およびその動作方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YAN NY TAN,ET AL: "High-K HfAlO Charge Trapping Layer in SONOS-type Nonvolatile Memory Device for High Speed Operation", IEDM 2004, JPN6011052357, 13 December 2004 (2004-12-13), US, pages 889 - 892, XP010788944, ISSN: 0002036837, DOI: 10.1109/IEDM.2004.1419323 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101089919B1 (ko) * | 2008-02-21 | 2011-12-05 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 기억 소자 |
JP2009224468A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2010123684A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2009231844A (ja) * | 2009-04-27 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
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