JP2007506265A - ナノクラスターを備えた半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
異なる図面で用いられる同じ参照符号は、特に明記しない限り同じ要素を示す。図に示された各図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
以下には本発明を実施するための様態の詳細な説明を記載する。この説明は本発明を例証することを意図するものであり、限定としてみなすべきではない。
103 半導体基板
105 下部誘電体
107 ナノクラスター
Claims (41)
- デバイスの製造方法であって、
基板を準備する段階と、
前記基板を覆ってナノクラスターを形成する段階と、
前記ナノクラスターを覆って酸化バリア層を堆積する段階と、
基板を覆う酸化バリア層及び前記ナノクラスターを含む第1領域と酸化バリア層及びナノクラスターが除去された第2領域とを形成するようパターン化する段階と、
前記パターン化段階の後に前記第1領域を覆って第2誘電体を形成する段階と、
前記第2誘電体を形成する段階の後に、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階と、
を含み、
前記少なくとも一部を除去する段階が前記酸化バリア層の厚さを少なくとも減少させることを特徴とする方法。 - 前記ナノクラスターは、シリコンナノ結晶、ゲルマニウムナノ結晶、シリコン・ゲルマニウム合金ナノ結晶、及び金属ナノ結晶からなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項1に記載の方法。
- 前記第2誘電体を形成する段階が、前記酸化バリア層を600℃より高い温度に曝す段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記酸化バリア層は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、シリコン、シリコン・ゲルマニウム合金、高K誘電性材料、及び金属からなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項1に記載の方法。
- 前記高K誘電性材料は、酸化ハフニウム、酸化ランタン、ランタンアルミニウム、五酸化タンタル、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンからなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項4に記載の方法。
- 前記金属は、タンタル、ケイ化タングステン、ケイ化モリブデン、ニッケル、ケイ化ニッケル、コバルト、ケイ化コバルト、イリジウム、酸化イリジウム、ルテニウム、酸化ルテニウム、及びチタンからなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項4に記載の方法。
- 前記酸化バリア層は厚さが2ナノメートル以上である請求項1に記載の方法。
- 前記第1領域及び前記第2領域内にトランジスタを形成する段階を更に含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1領域内のトランジスタは電荷蓄積トランジスタを含み、前記ナノクラスターの一部が前記電荷蓄積トランジスタの電荷蓄積位置として利用される請求項8に記載の方法。
- 前記第2領域内のトランジスタは、ゲート誘電体を有するトランジスタを含み、該ゲート誘電体が前記第2誘電体の一部を含む請求項8に記載の方法。
- 前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階は、前記酸化バリア層の少なくとも実質的に全てを前記第1領域から除去する段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記酸化バリア層が、第1層部分と該第1層部分の上に位置付けられる第2層部分とを含み、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階が、前記第1層部分を残して前記第2層部分を除去する段階を含む請求項1に記載の方法。
- 前記酸化バリア層が酸化されて前記第2層部分を形成する請求項12に記載の方法。
- 前記第1層部分は5ナノメートル以下である請求項12に記載の方法。
- 前記第2層部分を除去する段階が更に、エッチ液により前記第2層部分をエッチングする段階を含む請求項12に記載の方法。
- 前記第2層部分を除去する段階の後に、前記第1層部分を覆ってゲート材料の層を形成する段階を更に含む請求項12に記載の方法。
- デバイスの製造方法であって、
基板を覆ってナノクラスターの構造体及び誘電体を有する基板を準備する段階と、
前記構造体を覆って酸化バリア層を堆積する段階と、
基板を覆う酸化バリア層及び構造体を含む第1領域と酸化バリア層及び構造体の少なくともナノクラスターが除去された第2領域とを形成するようパターン化する段階と、
前記パターン化段階の後に前記第1領域を覆って第2誘電体を形成する段階と、
前記第2誘電体を形成する段階の後に、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階と、
を含み、
前記少なくとも一部を除去する段階が、前記酸化バリア層の厚さを少なくとも減少させることを特徴とする方法。 - 前記構造体のナノクラスターは、シリコンナノ結晶、ゲルマニウムナノ結晶、シリコン・ゲルマニウム合金ナノ結晶、及び金属ナノ結晶からなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項17に記載の方法。
- 前記第2誘電体を形成する段階が、前記酸化バリア層を600℃より高い温度に曝す段階を含む請求項17に記載の方法。
- 前記構造体が、
前記基板を覆って下部誘電体を形成する段階と、
前記下部誘電体を覆ってナノクラスターを形成する段階と、
前記ナノクラスターを覆って制御誘電体を形成する段階と、
を含む方法によって形成される請求項17に記載の方法。 - 前記下部誘電層及び前記制御誘電層が各々、二酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、及びケイ酸ランタンからなるグループから選択されたものを含む請求項20に記載の方法。
- 前記ナノクラスターが、
ナノクラスター材料を前記誘電体内に注入し、次に前記構造体をアニーリングして相分離を誘起してナノクラスターを形成する段階を含む方法によって形成される請求項17に記載の方法。 - 前記構造体が、
基板を覆って下部誘電体を形成する段階と、
前記下部誘電体を覆ってナノクラスター材料の少なくとも1つの層を堆積する段階と、
前記少なくとも1つのナノクラスター材料層を覆って制御誘電体を形成する段階と、
前記ナノクラスター材料の少なくとも1つの層をアニーリングしてナノクラスターを形成する段階と、
を含む方法によって形成される請求項17に記載の方法。 - 前記デバイスがメモリを含み、前記第1領域がメモリアレイ領域を含む請求項17に記載の方法。
- 前記酸化バリア層は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、シリコン、シリコン・ゲルマニウム合金、高K誘電性材料、及び金属からなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項17に記載の方法。
- 前記高K誘電性材料は、酸化ハフニウム、酸化ランタン、ランタンアルミニウム、五酸化タンタル、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化タンタル及び酸化チタンからなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項25に記載の方法。
- 前記金属は、タンタル、ケイ化タングステン、ケイ化モリブデン、ニッケル、ケイ化ニッケル、コバルト、ケイ化コバルト、イリジウム、酸化イリジウム、ルテニウム、酸化ルテニウム、及びチタンからなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項25に記載の方法。
- 前記酸化バリア層は厚さが2ナノメートル以上である請求項17に記載の方法。
- 前記第1領域及び前記第2領域内にトランジスタを形成する段階を更に含む請求項17に記載の方法。
- 前記第1領域内のトランジスタは電荷蓄積トランジスタを含み、前記ナノクラスターの一部が前記電荷蓄積トランジスタの電荷蓄積位置として利用される請求項29に記載の方法。
- 前記第2領域内のトランジスタは、ゲート誘電体を有するトランジスタを含み、該ゲート誘電体が前記第2誘電体の一部を含む請求項29に記載の方法。
- 前記第1領域内のトランジスタは、ある厚さの下部誘電体を有する電荷蓄積トランジスタを含み、前記第2領域のトランジスタのゲート誘電体の厚さが前記下部誘電体の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階は、前記酸化バリア層の少なくとも実質的に全てを前記第1領域から除去する段階を含む請求項17に記載の方法。
- 前記酸化バリア層が、第1層部分と該第1層部分の上に位置付けられる第2層部分とを含み、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階が、前記第1層部分を残して前記第2層部分を除去する段階を含む請求項17に記載の方法。
- 前記酸化バリア層が酸化されて前記第2層部分を形成する請求項34に記載の方法。
- 前記第1層部分は4ナノメートル以下である請求項34に記載の方法。
- 前記第2層部分を除去する段階が更に、エッチ液により前記第2層部分をエッチングする段階を含む請求項34に記載の方法。
- 前記第2層部分を除去する段階の後に、前記第1層部分を覆ってゲート材料の層を形成する段階を更に含む請求項34に記載の方法。
- 半導体デバイスの製造方法であって、
基板の上にナノクラスターの構造体及び誘電体を有する基板を準備する段階と、
窒化シリコン、酸窒化シリコン、シリコン、シリコン・ゲルマニウム合金、高K誘電性材料、及び金属からなるグループから選択された少なくとも1つを含む酸化バリア層を前記構造体を覆って堆積する段階と、
前記酸化バリア層の一部及び構造体を含む第1領域と、前記酸化バリア層の一部及び前記構造体の少なくともナノクラスターが除去された第2領域とを形成するようパターン化する段階と、
前記パターン化段階の後に前記第2領域内に第2誘電体を形成する段階と、
前記第2誘電体を形成する段階の後に、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階と、
を含み、
前記少なくとも一部を除去する段階が、前記酸化バリア層の厚さを少なくとも減少させることを特徴とする方法。 - 半導体デバイスの製造方法であって、
基板の上にナノクラスターの構造体及び誘電体を有する基板を準備する段階と、
前記構造体を覆って酸化バリア層を堆積する段階と、
前記酸化バリア層の一部及び構造体を含む第1領域と、前記酸化バリア層の一部及び前記構造体の少なくともナノクラスターが除去された第2領域とを形成するようパターン化する段階と、
前記パターン化段階の後に前記第1領域の外側に第2誘電体を形成する段階と、
前記第2誘電体を形成する段階の後に、前記酸化バリア層の少なくとも一部を前記第1領域から除去する段階と、
を含み、
前記少なくとも一部を除去する段階が、前記酸化バリア層の厚さを少なくとも減少させ、
前記方法が更に、
前記ナノクラスターの少なくとも一部が電荷蓄積位置として利用される電荷蓄積トランジスタを第1領域において形成する段階と、
前記第2誘電体の一部がゲート誘電体の少なくとも一部として機能する第2トランジスタを第2領域において形成する段階と、
を含む方法。 - 前記酸化バリア層は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、シリコン、シリコン・ゲルマニウム合金、高K誘電性材料、及び金属からなるグループから選択された少なくとも1つを含む請求項40に記載の方法。
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