JP2018537842A - 3次元メモリ用の単結晶シリコンを有する選択ゲートトランジスタ - Google Patents
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Abstract
Description
以下の項目は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
[項目1]
メモリデバイスを製造するための方法であって、
交互に積層された制御ゲート層(SGS0、SGS1、WLD4、WLD3、WLL0〜WLL10、WLD1、WLD2、SGD1、SGD0)と誘電体層(DL0〜DL19)とを含むスタック(1000a、1100a、1200a)を形成する工程であって、前記制御ゲート層はNANDストリング(NS1、NS2、NS0_SBa、NS0_SBb、NS0_SBc及びNS0_SBd)のメモリセル(1024、1134、1234)用の制御ゲート層(WLD2)より上方の、前記NANDストリングの選択ゲートトランジスタ(1020、1022、1130、1132、1230、1232)用の制御ゲート層(SGD0、SGD1)を含む、前記形成する工程と、
前記スタック内のメモリホール(618、619、630、710、711、714〜719、1001、1002、1101、1102、1201、1202)をエッチングする工程と、
前記メモリセル用の前記制御ゲート層に隣接する前記メモリホールの壁に沿ってメモリ膜(1003、1004、1005、1103、1104、1105、1203、1204、1205)を設ける工程と、
前記メモリホールにポリシリコン(1010、1010a、1105、1205)を設ける工程と、
レーザ熱アニールを使用して前記ポリシリコンを結晶シリコン(1105b、1205b)に変換する工程であって、前記結晶シリコンは前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に及ぶ、前記変換する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に金属(662、1126a、1226)を設ける工程であって、前記結晶シリコンは前記選択ゲートトランジスタのチャネル(1005、1020ch、1022ch、1130ch、1132ch、1230ch、1232ch)を形成し、前記金属は前記選択ゲートトランジスタの制御ゲート(1020cg、1022cg、1130cg、1132cg、1230cg、1232cg)を提供し、前記選択ゲートトランジスタのゲート酸化物(1020ox、1022ox、1130ox、1132ox、1230ox、1232ox)は前記金属と前記結晶シリコンとの間に設けられる、前記設ける工程と、を含む、方法。
[項目2]
前記ゲート酸化物は、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記メモリホールの前記壁に沿って堆積され、
前記ポリシリコンは開放シリンダ(1010a)又は密閉シリンダ(1010)を含む、項目1に記載の方法。
[項目3]
前記メモリ膜は、前記スタックの最上部(616)まで前記メモリホールの前記壁に沿って堆積され、次いで、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の高さより下方のレベル(z1、z2)までエッチバックされ、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の高さにおいて前記メモリホールの前記壁に沿って堆積させる前記ゲート酸化物に対して開口部(1007)を設ける、項目2に記載の方法。
[項目4]
前記メモリ膜は、電荷捕捉材料(1003、1103、1203)と、トンネル酸化物(1004、1104、1204)と、ポリシリコンチャネル(1005、1105、1205)とを含み、
前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物は、前記メモリ膜の前記トンネル酸化物とは別個に堆積され、前記トンネル酸化物より厚く、
結晶シリコンに変換される前記ポリシリコンは、前記ポリシリコンチャネルの後に設けられる、項目2又は3に記載の方法。
[項目5]
ドープされたポリシリコンコンタクト(1012)を前記結晶シリコンより上方に設ける工程をさらに含み、
前記ドープされたポリシリコンコンタクトは、前記結晶シリコン(1010)から前記メモリホールの最上部まで延在する、項目1から4のいずれか一項に記載の方法。
[項目6]
前記選択ゲートトランジスタは、前記NANDストリングの最上部における複数の選択ゲートトランジスタの中で一番上の選択ゲートトランジスタ(1020、1130、1230)であり、
追加の選択ゲートトランジスタ(1022、1132、1232)は前記一番上の選択ゲートトランジスタより下方に設けられ、
前記メモリ膜は前記追加の選択ゲートトランジスタの高さまで延在し、
前記結晶シリコンの最下部(1020b)は前記追加の選択ゲートトランジスタの最上部(1022t)より上方にあり、
前記ゲート酸化物(1020ox)の最下部(1020c)は前記追加の選択ゲートトランジスタの前記最上部より上方にある、項目1から5のいずれか一項に記載の方法。
[項目7]
前記メモリ膜は前記選択ゲートトランジスタの高さまで延在し、
前記メモリ膜は、電荷捕捉材料(1003、1103、1203)と、トンネル酸化物(1004、1104、1204)と、ポリシリコンチャネル(1005、1105、1205)とを含み、
前記ポリシリコンチャネルの一部分は結晶シリコンに変換される前記ポリシリコンを含む、項目1から6のいずれか一項に記載の方法。
[項目8]
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層にボイド(1126、1226a)を形成する工程と、
前記結晶シリコンの一部分(1127)を露出させるために、前記ボイドを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記電荷捕捉材料及び前記トンネル酸化物の一部分を除去する工程と、
前記結晶シリコンのエピタキシャル部分(1127a)を設けるために、前記ボイドを介して、前記結晶シリコンの前記一部分のエピタキシャル成長を実行する工程と、
前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物(1127b)を設けるために、前記結晶シリコンの前記エピタキシャル部分の熱酸化を実行する工程と、をさらに含む、項目7に記載の方法。
[項目9]
前記結晶シリコンの前記エピタキシャル部分は前記ボイド内に水平に延在する、項目8に記載の方法。
[項目10]
前記熱酸化の後に前記金属を前記ボイド内に設ける工程をさらに含む、項目8又は9に記載の方法。
[項目11]
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に前記ボイドを形成する工程は、
前記スタック内にスリット(1110、1210)を形成する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにボイドを設けるために、前記制御ゲート層のそれぞれにおける犠牲材料を除去する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにおける前記ボイドに金属を充填する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層を、前記スリットからアクセス可能にするように、前記メモリセル用の前記制御ゲート層の中で一番上の制御ゲート層より上方であって、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層より下方であるレベル(z1、z2)まで前記スリットを充填する工程と、
前記スリットを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層から、前記制御ゲート層のそれぞれにおいて前記ボイドを充填した前記金属の一部分を除去する工程と、を含む、項目8から10のいずれか一項に記載の方法。
[項目12]
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層にボイド(1126、1226a)を形成する工程と、
前記結晶シリコンの一部分(1127)を露出させるために、前記ボイドを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記電荷捕捉材料及び前記トンネル酸化物の一部分を除去する工程と、
前記ボイド内に酸化物ライナー(1122)を設ける工程であって、前記酸化物ライナーの一部分は前記結晶シリコンに隣接しており、前記酸化物ライナーの前記一部分は前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物を提供する、前記設ける工程と、
前記酸化物ライナーを設けた後に、前記ボイド内に前記金属を設ける工程と、さらに含む、項目7から11のいずれか一項に記載の方法。
[項目13]
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に前記ボイドを形成する工程は、
前記スタック内にスリット(1110、1210)を形成する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにボイドを設けるために、前記制御ゲート層のそれぞれにおける犠牲材料を除去する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにおける前記ボイドに金属を充填する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層を、前記スリットからアクセス可能にするように、前記メモリセル用の前記制御ゲート層の中で一番上の制御ゲート層より上方であって、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層より下方であるレベル(z1、z2)まで前記スリットを充填する工程と、
前記スリットを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層から、前記制御ゲート層のそれぞれにおいて前記ボイドを充填した前記金属の一部分を除去する工程と、を含む、項目12に記載の方法。
[項目14]
前記レーザ熱アニール中、前記ポリシリコンは、完全結晶化される、又は、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の厚さよりも大きい粒径に変換される、項目1から13のいずれか一項に記載の方法。
[項目15]
前記ポリシリコンは、開放シリンダ(1010a)又は密閉シリンダ(1010)を含む、項目1から14のいずれか一項に記載の方法。
Claims (15)
- メモリデバイスを製造するための方法であって、
交互に積層された制御ゲート層(SGS0、SGS1、WLD4、WLD3、WLL0〜WLL10、WLD1、WLD2、SGD1、SGD0)と誘電体層(DL0〜DL19)とを含むスタック(1000a、1100a、1200a)を形成する工程であって、前記制御ゲート層はNANDストリング(NS1、NS2、NS0_SBa、NS0_SBb、NS0_SBc及びNS0_SBd)のメモリセル(1024、1134、1234)用の制御ゲート層(WLD2)より上方の、前記NANDストリングの選択ゲートトランジスタ(1020、1022、1130、1132、1230、1232)用の制御ゲート層(SGD0、SGD1)を含む、前記形成する工程と、
前記スタック内のメモリホール(618、619、630、710、711、714〜719、1001、1002、1101、1102、1201、1202)をエッチングする工程と、
前記メモリセル用の前記制御ゲート層に隣接する前記メモリホールの壁に沿ってメモリ膜(1003、1004、1005、1103、1104、1105、1203、1204、1205)を設ける工程と、
前記メモリホールにポリシリコン(1010、1010a、1105、1205)を設ける工程と、
レーザ熱アニールを使用して前記ポリシリコンを結晶シリコン(1105b、1205b)に変換する工程であって、前記結晶シリコンは前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に及ぶ、前記変換する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に金属(662、1126a、1226)を設ける工程であって、前記結晶シリコンは前記選択ゲートトランジスタのチャネル(1005、1020ch、1022ch、1130ch、1132ch、1230ch、1232ch)を形成し、前記金属は前記選択ゲートトランジスタの制御ゲート(1020cg、1022cg、1130cg、1132cg、1230cg、1232cg)を提供し、前記選択ゲートトランジスタのゲート酸化物(1020ox、1022ox、1130ox、1132ox、1230ox、1232ox)は前記金属と前記結晶シリコンとの間に設けられる、前記設ける工程と、を含む、方法。 - 前記ゲート酸化物は、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記メモリホールの前記壁に沿って堆積され、
前記ポリシリコンは開放シリンダ(1010a)又は密閉シリンダ(1010)を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記メモリ膜は、前記スタックの最上部(616)まで前記メモリホールの前記壁に沿って堆積され、次いで、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の高さより下方のレベル(z1、z2)までエッチバックされ、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の高さにおいて前記メモリホールの前記壁に沿って堆積させる前記ゲート酸化物に対して開口部(1007)を設ける、請求項2に記載の方法。
- 前記メモリ膜は、電荷捕捉材料(1003、1103、1203)と、トンネル酸化物(1004、1104、1204)と、ポリシリコンチャネル(1005、1105、1205)とを含み、
前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物は、前記メモリ膜の前記トンネル酸化物とは別個に堆積され、前記トンネル酸化物より厚く、
結晶シリコンに変換される前記ポリシリコンは、前記ポリシリコンチャネルの後に設けられる、請求項2又は3に記載の方法。 - ドープされたポリシリコンコンタクト(1012)を前記結晶シリコンより上方に設ける工程をさらに含み、
前記ドープされたポリシリコンコンタクトは、前記結晶シリコン(1010)から前記メモリホールの最上部まで延在する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記選択ゲートトランジスタは、前記NANDストリングの最上部における複数の選択ゲートトランジスタの中で一番上の選択ゲートトランジスタ(1020、1130、1230)であり、
追加の選択ゲートトランジスタ(1022、1132、1232)は前記一番上の選択ゲートトランジスタより下方に設けられ、
前記メモリ膜は前記追加の選択ゲートトランジスタの高さまで延在し、
前記結晶シリコンの最下部(1020b)は前記追加の選択ゲートトランジスタの最上部(1022t)より上方にあり、
前記ゲート酸化物(1020ox)の最下部(1020c)は前記追加の選択ゲートトランジスタの前記最上部より上方にある、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記メモリ膜は前記選択ゲートトランジスタの高さまで延在し、
前記メモリ膜は、電荷捕捉材料(1003、1103、1203)と、トンネル酸化物(1004、1104、1204)と、ポリシリコンチャネル(1005、1105、1205)とを含み、
前記ポリシリコンチャネルの一部分は結晶シリコンに変換される前記ポリシリコンを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層にボイド(1126、1226a)を形成する工程と、
前記結晶シリコンの一部分(1127)を露出させるために、前記ボイドを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記電荷捕捉材料及び前記トンネル酸化物の一部分を除去する工程と、
前記結晶シリコンのエピタキシャル部分(1127a)を設けるために、前記ボイドを介して、前記結晶シリコンの前記一部分のエピタキシャル成長を実行する工程と、
前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物(1127b)を設けるために、前記結晶シリコンの前記エピタキシャル部分の熱酸化を実行する工程と、をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記結晶シリコンの前記エピタキシャル部分は前記ボイド内に水平に延在する、請求項8に記載の方法。
- 前記熱酸化の後に前記金属を前記ボイド内に設ける工程をさらに含む、請求項8又は9に記載の方法。
- 前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に前記ボイドを形成する工程は、
前記スタック内にスリット(1110、1210)を形成する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにボイドを設けるために、前記制御ゲート層のそれぞれにおける犠牲材料を除去する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにおける前記ボイドに金属を充填する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層を、前記スリットからアクセス可能にするように、前記メモリセル用の前記制御ゲート層の中で一番上の制御ゲート層より上方であって、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層より下方であるレベル(z1、z2)まで前記スリットを充填する工程と、
前記スリットを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層から、前記制御ゲート層のそれぞれにおいて前記ボイドを充填した前記金属の一部分を除去する工程と、を含む、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層にボイド(1126、1226a)を形成する工程と、
前記結晶シリコンの一部分(1127)を露出させるために、前記ボイドを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に隣接する前記電荷捕捉材料及び前記トンネル酸化物の一部分を除去する工程と、
前記ボイド内に酸化物ライナー(1122)を設ける工程であって、前記酸化物ライナーの一部分は前記結晶シリコンに隣接しており、前記酸化物ライナーの前記一部分は前記選択ゲートトランジスタの前記ゲート酸化物を提供する、前記設ける工程と、
前記酸化物ライナーを設けた後に、前記ボイド内に前記金属を設ける工程と、さらに含む、請求項7から11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層に前記ボイドを形成する工程は、
前記スタック内にスリット(1110、1210)を形成する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにボイドを設けるために、前記制御ゲート層のそれぞれにおける犠牲材料を除去する工程と、
前記スリットを介して、前記制御ゲート層のそれぞれにおける前記ボイドに金属を充填する工程と、
前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層を、前記スリットからアクセス可能にするように、前記メモリセル用の前記制御ゲート層の中で一番上の制御ゲート層より上方であって、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層より下方であるレベル(z1、z2)まで前記スリットを充填する工程と、
前記スリットを介して、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層から、前記制御ゲート層のそれぞれにおいて前記ボイドを充填した前記金属の一部分を除去する工程と、を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記レーザ熱アニール中、前記ポリシリコンは、完全結晶化される、又は、前記選択ゲートトランジスタ用の前記制御ゲート層の厚さよりも大きい粒径に変換される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリシリコンは、開放シリンダ(1010a)又は密閉シリンダ(1010)を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
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