JP2020524412A - 3次元nor型メモリアレイアーキテクチャ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例1:
例2:
Claims (52)
- メモリ構造体であって、
略平坦な表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記表面上に形成され、第1の方向に沿って所定の距離によって互いに分離された、第1のアクティブストリップ積層体及び第2のアクティブストリップ積層体と、
ストレージ層と、
前記半導体基板の前記平坦な表面に対して略垂直な第3の方向に沿って長手方向に延びる複数の導体と、を備え、
前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体はそれぞれ、2以上のアクティブストリップを含み、
前記2以上のアクティブストリップは、2以上の互いに分離された面上に互いに重畳して配置され、かつ、前記平坦な表面に対して略平行な第2の方向に沿って互いに長手方向に略整列され、
前記各アクティブストリップは、第1の導電型を有する第1の半導体層と、第2の導電型を有する第2の半導体層及び第3の半導体層とを含み、前記第1の半導体層は、前記第2の半導体層と前記第3の半導体層との間に設けられ、前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層はそれぞれ、ポリシリコンまたはシリコンゲルマニウムを含み、
前記複数の導体の各導体は、前記第1のアクティブストリップ積層体と前記第2のアクティブストリップ積層体との間に設けられ、かつ、前記ストレージ層によって前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体から分離された導体群内に存在し、それにより、前記各アクティブストリップ内に少なくとも1つのNORストリングを形成し、
前記各NORストリングは、前記アクティブストリップの前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層と、それらに隣接する前記ストレージ層及び前記導体群内の前記導体とから形成された複数のストレージトランジスタを含む、メモリ構造体。 - 請求項1に記載のメモリ構造体であって、
前記各アクティブストリップは、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の一方または両方に電気的に接続され、かつ長手方向に略整列された少なくとも1つの金属層をさらに含む、メモリ構造体。 - 請求項1に記載のメモリ構造体であって、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の一方に電気的に接続された金属層をさらに備え、
前記金属層は、犠牲層の全部または一部を除去することによって形成されたキャビティまたは凹部内に設けられる、メモリ構造体。 - 請求項3に記載のメモリ構造体であって、
前記犠牲層は、酸化シリコン、ホウ素ドープ酸化シリコン、リンドープ酸化シリコン、ホウ素リンドープ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン炭素、シリコン炭素酸素水素、ゲルマニウム、及びこれらの任意の組み合わせのうちの1以上を含む、メモリ構造体。 - 請求項4に記載のメモリ構造体であって、
前記犠牲層は多孔質である、メモリ構造体。 - 請求項3に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、2以上の副層をさらに含み、
前記2以上の副層の第1の副層は、前記2以上の副層の第2の副層に隣接して、かつ電気的に接続して配置され、
前記第1の副層は、前記第2の副層の3方以上を取り囲む、メモリ構造体。 - 請求項6に記載のメモリ構造体であって、
前記第2の副層の厚さは、前記第1の副層の厚さの少なくとも1.5倍である、メモリ構造体。 - 請求項3に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タングステン、チタンタングステン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、クロム、モリブデン、ニオブ、及びそれらの任意の合金のうちの1以上を含む、メモリ構造体。 - 請求項3に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、原子層堆積法によって形成される、メモリ構造体。 - 請求項1に記載のメモリ構造体であって、
互いに隣接する前記アクティブストリップ積層体間に形成されたストラットをさらに備え、
前記ストラットは、前記互いに隣接する前記アクティブストリップ積層体を互いに物理的に連結する絶縁層を含む、メモリ構造体。 - 請求項10に記載のメモリ構造体であって、
前記ストラットは、前記アクティブストリップ積層体の高さ方向の一部においてのみ、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結されるように設けられる、メモリ構造体。 - 請求項11に記載のメモリ構造体であって、
前記ストラットは、前記アクティブストリップ積層体の頂部において、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結される、メモリ構造体。 - 請求項10に記載のメモリ構造体であって、
前記ストラットは、前記メモリ構造体の実質的に全体高さに沿って、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結されるように設けられる、メモリ構造体。 - メモリ構造体の作製方法であって、
略平坦な表面を有する半導体基板を用意するステップと、
前記半導体基板の前記表面上に形成され、第1の方向に沿って所定の距離によって互いに分離された、第1のアクティブストリップ積層体及び第2のアクティブストリップ積層体であって、前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体はそれぞれ、2以上のアクティブストリップを含み、前記2以上のアクティブストリップは、2以上の互いに分離された面上に互いに重畳して配置され、かつ、前記平坦な表面に対して略平行な第2の方向に沿って互いに長手方向に略整列され、前記各アクティブストリップは、第1の導電型を有する第1の半導体層と、第2の導電型を有する第2の半導体層及び第3の半導体層とを含み、前記第1の半導体層は、前記第2の半導体層と前記第3の半導体層との間に設けられ、前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層はそれぞれ、ポリシリコンまたはシリコンゲルマニウムを含む、前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体を設けるステップと、
ストレージ層を設けるステップと、
前記半導体基板の前記平坦な表面に対して略垂直な第3の方向に沿って長手方向に延びる複数の導体であって、前記各導体は、前記第1のアクティブストリップ積層体と前記第2のアクティブストリップ積層体との間に設けられ、かつ、前記ストレージ層によって前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体から分離された導体群内に存在し、それにより、前記各アクティブストリップ内に少なくとも1つのNORストリングを形成し、前記各NORストリングは、前記アクティブストリップの前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層と、それらに隣接する前記ストレージ層及び前記導体群内の前記導体とから形成された複数のストレージトランジスタを含む、前記導体を設けるステップと、を含む、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記各アクティブストリップは、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の一方または両方に電気的に接続され、かつ長手方向に略整列された少なくとも1つの金属層をさらに含む、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の一方に電気的に接続された金属層を設けるステップをさらに含み、
前記金属層は、犠牲層の全部または一部を除去することによって形成されたキャビティまたは凹部内に設けられる、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記犠牲層は、酸化シリコン、ホウ素ドープ酸化シリコン、リンドープ酸化シリコン、ホウ素リンドープ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン炭素、シリコン炭素酸素水素、ゲルマニウム、及びこれらの任意の組み合わせのうちの1以上を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記犠牲層は多孔質である、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記金属層は、2以上の副層をさらに含み、
前記2以上の副層の第1の副層は、前記2以上の副層の第2の副層に隣接して、かつ電気的に接続して配置され、
前記第1の副層は、前記第2の副層の3方以上を取り囲む、方法。 - 請求項19に記載の方法であって、
前記第2の副層の厚さは、前記第1の副層の厚さの少なくとも1.5倍である、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記金属層は、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タングステン、チタンタングステン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、クロム、モリブデン、ニオブ、及びそれらの任意の合金のうちの1以上を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記金属層は、原子層堆積法によって形成される、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
互いに隣接する前記アクティブストリップ積層体間に形成されたストラットを設けるステップをさらに含み、
前記ストラットは、前記互いに隣接する前記アクティブストリップ積層体を互いに物理的に連結する絶縁層を含む、方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ストラットは、前記アクティブストリップ積層体の高さ方向の一部においてのみ、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結されるように設けられる、方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ストラットは、前記アクティブストリップ積層体の頂部において、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結される、方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ストラットは、前記メモリ構造体の実質的に全体高さに沿って、それに隣接する前記アクティブストリップ積層体に連結されるように設けられる、方法。 - メモリ構造体であって、
平坦な表面を有する半導体基板であって、その内部または表面に回路が形成された、前記半導体基板と、
第1の誘電体層と、
前記半導体基板の前記平坦な表面に対して略平行な第1の方向に沿って延在する前記回路に電気的に接続された第1の複数の導体であって、前記各導体は、ビア内に前記導体に接続可能に形成された複数の導電性プラグによって前記第1の誘電体層を貫通してアクセス可能であり、前記導電性プラグは、前記平坦な表面に対して略平行であり、かつ前記第1の方向に対して略垂直な第2の方向に沿ってそれぞれ延在する複数の行を形成するように設けられる、前記第1の複数の導体と、
前記第1の誘電体層の表面に形成され、前記第1の方向に沿って所定の距離によって互いに分離された、第1のアクティブストリップ積層体及び第2のアクティブストリップ積層体であって、前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体はそれぞれ、2以上のアクティブストリップを含み、前記2以上のアクティブストリップは、2以上の互いに分離された面上に互いに重畳して配置され、かつ、前記第2の方向に沿って互いに長手方向に略整列され、前記各アクティブストリップは、第1の導電型を有する第1の半導体層と、第2の導電型を有する第2の半導体層及び第3の半導体層とを含み、前記第1の半導体層は、前記第2の半導体層と前記第3の半導体層との間に設けられた、前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体と、
ストレージ層と、
前記第1のアクティブストリップ積層体と前記第2のアクティブストリップ積層体とを互いに連結するストラットと、
前記半導体基板の前記平坦な表面に対して略垂直な第3の方向に沿って長手方向に延びる第2の複数の導体であって、前記各導体は、前記第1のアクティブストリップ積層体と前記第2のアクティブストリップ積層体との間に設けられ、かつ、前記ストレージ層によって前記第1のアクティブストリップ積層体及び前記第2のアクティブストリップ積層体から分離された導体群内に存在し、それにより、前記各アクティブストリップ内に少なくとも1つのNORストリングを形成し、前記各NORストリングは、前記アクティブストリップの前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層と、それらに隣接する前記ストレージ層及び前記導体群内の前記導体とから形成された複数のストレージトランジスタを含む、前記第2の複数の導体とを備え、
前記第2の複数の導体のうちの選択された導体が、前記導電性プラグによって、前記第1の複数の導体に接続されている、メモリ構造体 - 請求項27に記載のメモリ構造体であって、
前記第1の方向に沿って延びる前記回路に電気的に接続された第3の複数の導体をさらに備え、
前記第3の複数の導体は、前記メモリ構造体の上側に設けられ、前記導電性プラグを介して、前記第1の複数の導体に電気的に接続されていない前記第2の複数の導体に接続される、メモリ構造体。 - 請求項27に記載のメモリ構造体であって、
前記ストラットは、前記アクティブストリップ積層体の実質的に高さ全体にわたって前記第3の方向に沿って延在する延長部分を含む、メモリ構造体。 - 請求項27に記載のメモリ構造体であって、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の一方に電気的に接続された金属層をさらに備える、メモリ構造体。 - 請求項30に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、犠牲層の全部または一部を除去することによって形成されたキャビティまたは凹部内に設けられる、メモリ構造体。 - 請求項31に記載のメモリ構造体であって、
前記犠牲層は、酸化シリコン、ホウ素ドープ酸化シリコン、リンドープ酸化シリコン、ホウ素リンドープ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン炭素、シリコン炭素酸素水素、ゲルマニウム、及びこれらの任意の組み合わせのうちの1以上を含む、メモリ構造体。 - 請求項32に記載のメモリ構造体であって、
前記犠牲層は多孔質である、メモリ構造体。 - 請求項30に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、2以上の副層をさらに含み、
前記2以上の副層の第1の副層は、前記2以上の副層の第2の副層に隣接して、かつ電気的に接続して配置され、
前記第1の副層は、前記第2の副層の3方以上を取り囲む、メモリ構造体。 - 請求項34に記載のメモリ構造体であって、
前記第2の副層の厚さは、前記第1の副層の厚さの少なくとも1.5倍である、メモリ構造体。 - 請求項30に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タングステン、チタンタングステン、タンタル、窒化タンタル、コバルト、クロム、モリブデン、ニオブ、及びそれらの任意の合金のうちの1以上を含む、メモリ構造体。 - 請求項30に記載のメモリ構造体であって、
前記金属層は、原子層堆積法によって形成される、メモリ構造体。 - 請求項1に記載のメモリ構造体であって、
前記ストレージ層は、前記メモリ構造体における互いに異なる位置に設けられた第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料を含み、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、互いに異なる特性を有する、メモリ構造体。 - 請求項38に記載のメモリ構造体であって、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、それぞれ、第1のトンネル誘電体層及び第2のトンネル誘電体層を含み、
前記第1のトンネル誘電体層の厚さは、前記第2のトンネル誘電体層の厚さよりも大きい、メモリ構造体。 - 請求項39に記載のメモリ構造体であって、
前記第1のトンネル誘電体層は、5nm以上の厚さを有する、メモリ構造体。 - 請求項39に記載のメモリ構造体であって、
前記第2のトンネル誘電体層は、3nm以下の厚さを有する、メモリ構造体。 - 請求項38に記載のメモリ構造体であって、
前記ストレージ層は、酸化物/窒化物/酸化物材料を含む、メモリ構造体。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記ストレージ層は、前記メモリ構造体における互いに異なる位置に設けられた第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料を含み、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、互いに異なる特性を有する、方法。 - 請求項43に記載の方法であって、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、それぞれ、第1のトンネル誘電体層及び第2のトンネル誘電体層を含み、
前記第1のトンネル誘電体層の厚さは、前記第2のトンネル誘電体層の厚さよりも大きい、方法。 - 請求項44に記載の方法であって、
前記第1のトンネル誘電体層は、5nm以上の厚さを有する、方法。 - 請求項44に記載の方法であって、
前記第2のトンネル誘電体層は、3nm以下の厚さを有する、方法。 - 請求項43に記載の方法であって、
前記ストレージ層は、酸化物/窒化物/酸化物材料を含む、方法。 - 請求項27に記載のメモリ構造体であって、
前記ストレージ層は、前記メモリ構造体における互いに異なる位置に設けられた第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料を含み、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、互いに異なる特性を有する、メモリ構造体。 - 請求項48に記載のメモリ構造体であって、
前記第1の種類のストレージ材料及び第2の種類のストレージ材料は、それぞれ、第1のトンネル誘電体層及び第2のトンネル誘電体層を含み、
前記第1のトンネル誘電体層の厚さは、前記第2のトンネル誘電体層の厚さよりも大きい、メモリ構造体。 - 請求項49に記載のメモリ構造体であって、
前記第1のトンネル誘電体層は、5nm以上の厚さを有する、メモリ構造体。 - 請求項49に記載のメモリ構造体であって、
前記第2のトンネル誘電体層は、3nm以下の厚さを有する、メモリ構造体。 - 請求項48に記載のメモリ構造体であって、
前記ストレージ層は、酸化物/窒化物/酸化物材料を含む、メモリ構造体。
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