JP2020530657A - 電荷トラップ構造における空間の形成 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年8月11日に出願された、米国特許出願第15/675,265号の利益を主張する。この文献は、その全体が、参照することにより、本明細書に組み込まれる。
Claims (55)
- 電流を通すように動作可能である半導体ピラーと、
トンネル領域によって前記半導体ピラーから分離されている電荷トラップ領域と、
前記電荷トラップ領域に隣接した誘電体ブロック領域と、
前記誘電体ブロック領域に隣接するとともに、前記電荷トラップ領域の電荷の貯蔵を制御するように動作可能であるゲートと、
前記誘電体ブロック領域と前記ゲートとの間にあるとともに、前記誘電体ブロック領域と前記ゲートとを分離する誘電体バリアであって、前記半導体ピラー、前記トンネル領域、前記電荷トラップ領域、前記誘電体ブロック領域、前記誘電体バリア、及び前記ゲートが、電荷トラップ構造の一部であり、前記電荷トラップ領域が、空間により、前記電荷トラップ構造が配置された領域から分離されている、前記誘電体バリアと、を備えている、装置。 - 前記電荷トラップ領域と、前記電荷トラップ構造が配置された前記領域との間の距離が、前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置された前記領域との間の距離より大である、請求項1に記載の装置。
- 前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置された前記領域との間の前記距離が、前記誘電体バリアと、前記電荷トラップ構造が配置された前記領域との間の距離より大である、請求項2に記載の装置。
- 前記誘電体バリアが、酸化アルミニウムを含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記誘電体バリアが、酸化アルミニウムの誘電率より大である誘電率を有する誘電材料を含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記誘電体バリアが、前記誘電体ブロック領域と前記ゲートとの間の、約15オングストロームから約50オングストロームまでのレンジの厚さを有している、請求項1に記載の装置。
- 半導体材料の垂直ピラーを含むメモリセルの垂直ストリングと、
前記垂直ストリングに沿って配置された、第1の電荷トラップ構造を含む複数の電荷トラップ構造であって、前記複数の電荷トラップ構造が、前記第1の電荷トラップ構造を除き、各電荷トラップ構造が、前記複数の電荷トラップ構造の別の電荷トラップ構造の上に配置された、垂直スタックで配置されており、各電荷トラップ構造が、
前記電荷トラップ構造のためのチャンネルとして動作可能である前記半導体材料、
前記半導体材料に隣接するとともに前記半導体材料と接触しているトンネル領域、
前記トンネル領域に隣接するとともに前記トンネル領域と接触している、電荷トラップ領域、
前記電荷トラップ領域に隣接するとともに前記電荷トラップ領域と接触している誘電体ブロック領域であって、前記電荷トラップ領域が、空間により、前記垂直スタックの隣接する電荷トラップ構造の前記電荷トラップ領域から分離されている、前記誘電体ブロック領域、及び、
前記電荷トラップ構造の前記誘電体ブロック領域とゲートとの間で、前記誘電体ブロック領域とゲートとを分離している誘電体バリア、
を含む、前記複数の電荷トラップ構造と、を備えた、メモリデバイス。 - 各電荷トラップ構造の前記誘電体バリアが、前記電荷トラップ領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離が、前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離より大であるように、各電荷トラップ構造の前記電荷トラップ領域及び前記誘電体ブロック領域とともに配置されている、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の前記距離が、前記誘電体バリア及び/または前記ゲートと、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離より大である、請求項8に記載のメモリデバイス。
- 前記第1の電荷トラップ構造の前記トンネル領域が、半導体材料の前記垂直ピラーに沿って延びるとともに、前記ストリングの各電荷トラップ構造の前記トンネル領域として、他方の電荷トラップ構造を通って延びる、請求項7に記載のメモリデバイス。
- シール用誘電体が、前記ストリングの隣接する電荷トラップ領域間の前記空間をシールするように、隣接する電荷トラップ構造のゲート間に配置されている、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体バリアが、酸化アルミニウムを含んでいる、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体バリアが、酸化アルミニウムの誘電率より大である誘電率を有する誘電材料を含んでいる、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記電荷トラップ領域及び前記誘電体ブロック領域が、製造において、前記電荷トラップ領域が部分的に、エッチング材料によって除去可能であり、一方、前記誘電体ブロック領域が、前記エッチング材料によっては実質的に影響されないようになっている、材料で構成されている、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記複数の電荷トラップ構造の各電荷トラップ構造が、段のピッチが約30ナノメートルであるように、前記メモリデバイスの段に配置されている、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 材料スタックの開口の壁上に誘電体バリアを形成することと、
前記誘電体バリアに隣接するとともに前記誘電体バリアと接触している誘電体ブロック領域を形成することと、
前記誘電体ブロック領域に隣接するとともに前記誘電体ブロック領域と接触している電荷トラップ領域を形成することと、
前記電荷トラップ領域に隣接するとともに前記電荷トラップ領域と接触しているトンネル領域を形成することと、
前記トンネル領域に隣接するとともに前記トンネル領域と接触している半導体ピラーを形成することであって、前記半導体ピラーが、前記トンネル領域によって前記電荷トラップ領域から分離されており、前記半導体ピラーが、電流を通すように動作可能である、前記形成することと、
前記誘電体バリアに隣接するとともに前記誘電体バリアと接触しているゲートを形成することであって、前記ゲートが、前記誘電体バリアによって前記誘電体ブロック領域から分離されており、前記ゲートが、前記電荷トラップ領域の電荷の貯蔵を制御するように動作可能である、前記形成することと、
前記誘電体ブロック領域の一部と、前記電荷トラップ領域の一部との選択的な除去を可能にするように、前記誘電体バリアを変更することと、
前記誘電体ブロック領域の前記一部と、前記電荷トラップ領域の前記一部とを除去することであって、空間が、前記電荷トラップ領域の残りの部分と、前記電荷トラップ構造が配置される領域との間に形成されるように、前記除去することと、を含む、電荷トラップ構造を形成する方法。 - 前記方法が、前記電荷トラップ領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離が、前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離より大であるように、前記電荷トラップ領域と前記誘電体ブロック領域とを形成することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記半導体ピラーを形成することが、ポリシリコンを形成することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記誘電体バリアを形成することが、酸化アルミニウムを形成することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記誘電体バリアを形成することが、酸化アルミニウムの誘電率より大である誘電率を有する誘電材料を形成することを含んでいる、請求項16に記載の方法。
- 前記誘電体バリアを変更することが、
前記ゲート及び前記誘電体ブロック領域に対して選択的に、前記誘電体バリアを原子層エッチングすることと、
変更された誘電体バリアを形成するように、追加の誘電体バリア材料を堆積させることと、
前記誘電体ブロック領域上にマスクを形成するように、前記変更された誘電体バリアを原子層エッチングすることと、を含む、請求項16に記載の方法。 - 第1の電荷トラップ構造を含む、メモリセルのストリングの複数の電荷トラップ構造を形成するように、材料によって囲まれた開口を有する材料のスタックを形成することであって、前記ストリングの各トラップ構造が、前記第1の電荷トラップ構造を除き、前記ストリングの前記複数の電荷トラップ構造の別の電荷トラップ構造の上方に配置されている、前記形成することと、
前記材料のスタックの各部を除去した後に、前記材料のスタックの後方から、原子層エッチングを使用して、前記誘電体バリア材料の各部を除去することにより、前記材料のスタック内の誘電体バリア材料にパターンを形成すること、
空間が、隣接する電荷トラップ構造の前記電荷トラップ領域間に形成されるように、前記電荷トラップ構造の誘電体ブロック領域及び電荷トラップ領域に対応する前記スタックの材料の各部を除去するために、前記パターンが形成された誘電体バリア材料の各部をマスクとして使用することであって、前記誘電体バリア材料が、前記誘電体ブロック領域を、完成した電荷トラップ構造の各々のゲートから分離する、前記使用することとと、を含む、方法。 - 前記誘電体バリア材料にパターンを形成することが、前記誘電体バリア材料内の開口が、誘電体ブロック領域に対応する前記材料を処理するためのサイズを得るまで、追加の誘電体バリア材料の堆積及びエッチングを繰り返すことを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記方法が、前記空間を形成するように、酸化物エッチングと、その後の窒化物エッチングとを実施するために、前記開口を使用することを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記方法が、前記空間を形成した後に、開領域をシールするように、前記開領域に誘電体を形成することであって、前記開領域が、前記誘電体バリア材料にパターン形成するように、前記材料のスタックの各部を前記除去することによって形成される、前記形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記開領域に前記誘電体を形成することが、プラズマ誘起化学蒸着を使用して前記誘電体を形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- 第1の電荷トラップ構造を含む、メモリセルのストリングの複数の電荷トラップ構造のトンネル領域、電荷トラップ領域、誘電体ブロック領域、及び誘電体バリアを形成するように、材料によって囲まれた開口を有する材料のスタックを形成することであって、前記第1の電荷トラップ構造の後の、前記メモリセルのストリングの各電荷トラップ構造が、前記ストリングの前記複数の電荷トラップ構造の別の電荷トラップ構造の上方に配置されている、前記形成することと、
各ゲートが、複数のゲートの垂直に隣接するゲートからオープンエリアによって分離されており、前記誘電体バリアのための前記材料の各部を露出させるように、前記誘電体バリアのための材料に接触する前記複数のゲートを形成し、前記材料のスタックから材料を除去することと、
各オープンエリアの前記誘電体バリアのための材料を処理することであって、前記誘電体バリアに開口を形成するように前記誘電体バリアのための前記材料に原子層エッチングを適用し、前記誘電体ブロック領域のための材料を、前記ゲート間の、前に開かれた前記開口に対して露出させることを含む、前記処理することと、
前記誘電体バリアの前記開口を使用して、垂直に、前記誘電体ブロック領域のための前記材料の各部を除去し、前記電荷トラップ領域のための材料を露出させることと、
前記誘電体バリアの前記開口を使用して、垂直に、前記電荷トラップ領域のための前記材料の各部を除去することと、
前記誘電体ブロック領域及び前記電荷トラップ領域の各部を除去した後に、前記ゲート間の前記オープンエリアをシールして、隣接する電荷トラップ構造の前記電荷トラップ領域の残りの部分間に空間を形成することと、を含む方法。 - 各ゲートが、前記複数のゲートの垂直に隣接するゲートから分離されているように、前記誘電体バリアのための材料に接触する複数のゲートを形成し、材料を除去することが、
前記誘電体バリアのための材料を実質的に除去することなく、犠牲領域を除去するように、化学物質及び処理を使用して、前記誘電体バリアのための前記材料に隣接する前記犠牲領域を除去することと、
犠牲領域が除去された各領域にゲート材料を形成することと、
化学物質及び処理により、各ゲート間から絶縁誘電体の材料を除去して、隣接する犠牲領域間に前に形成された前記絶縁誘電体を除去することと、
を含む、請求項27に記載の方法。 - 各オープンエリアの前記誘電体バリアのための材料を処理することであって、前記誘電体バリアのための前記材料に原子層エッチングを適用することを含む、前記処理することが、
前記ゲートの材料または前記誘電体ブロック領域のための材料を実質的に除去することなく、前記誘電体バリアのための材料を選択的に除去する化学物質を使用して、前記誘電体バリアのための前記材料の各部を除去するように、第1の原子層エッチングを適用することと、
前記誘電体バリアのための前記材料の各部を除去した後に、各オープンエリアの隣接するゲート上、及び、前記第1の原子層エッチングによって露出した、誘電体ブロック領域のための材料の表面上に、前記誘電体バリアの追加の材料を堆積させることと、
前記誘電体バリアのための前記追加の材料に原子層エッチングを適用して、前記誘電体ブロック領域の各部の前記除去のための前記開口を提供することと、を含む、請求項27に記載の方法。 - 前記方法が、完成した各電荷トラップ構造の前記電荷トラップ領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離が、完成した各電荷トラップ構造のそれぞれの前記誘電体ブロック領域と、前記電荷トラップ構造が配置される前記領域との間の距離より大であり、前記誘電体バリアが、前記誘電体ブロック領域を、完成した各電荷トラップ構造のゲートから分離しているように、前記誘電体ブロック領域のための前記材料の前記各部を除去すること、及び、前記電荷トラップ領域のための前記材料の前記各部を除去することを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記誘電体バリアの前記開口を使用して、垂直に、前記誘電体ブロック領域のための前記材料の各部を除去することが、前記誘電体ブロック領域のための前記材料の各部を除去するように、エッチングを実施することを含み、前記誘電体バリアの前記開口を使用して、垂直に、前記電荷トラップ領域のための前記材料の各部を除去することが、前記電荷トラップ領域のための前記材料の各部を除去するように、別のエッチングを実施することを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記方法が、前記スタックのアニーリングを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記オープンエリアをシールすることが、前記隣接する電荷トラップ構造の前記ゲート間に誘電体を形成することを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記隣接する電荷トラップ構造の前記ゲート間に前記誘電体を形成することが、入口から前記オープンエリアまで前記誘電体を形成し、前記誘電体バリアのための前記材料に達する前に、前記誘電体の前記形成を終了し、隣接するゲート間に空間を残すことを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記方法が、前記誘電体ブロック領域のための前記材料の前記各部、及び、前記電荷トラップ領域のための前記材料の前記各部を除去することに加え、前記誘電体バリアの前記開口を使用して、前記トンネル領域の各部を除去し、半導体ピラーを露出させることを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記方法が、前記露出した半導体ピラーに蒸気を付与して、前記露出した半導体ピラーに対するドーピングを生成し、直接隣接する電荷トラップ構造間の前記露出した半導体ピラーの領域のキャリアドーピングレベルを向上させることを含み、前記上昇したキャリアドーピングレベルが、前記電荷トラップ構造の前記トンネル領域によって境界が定められた前記半導体ピラーの領域におけるドーピングのレベルに対するものである、請求項35に記載の方法。
- 前記蒸気を付与することが、前記キャリアドーピングレベルを上昇させるように、ホスフィンまたはアルシンを付与することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記蒸気を付与することが、前記キャリアドーピングレベルを上昇させるように、ジボランガスを付与することを含む、請求項36に記載の方法。
- ドーピングされていない半導体ピラーに関し、前記蒸気を付与することが、p型のドーピングまたはn型のドーピングを提供する蒸気を付与することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記方法が、各電荷トラップ構造の前記トンネル領域によって境界が定められた前記半導体ピラー内にドーパントを拡散させることなく、隣接する電荷トラップ構造間の前記半導体ピラーの前記領域のドーパントを活性化させることを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記電荷トラップ領域が窒化物領域であり、前記誘電体ブロック領域が酸化物領域であり、前記誘電体バリアのための前記材料が、酸化アルミニウム、または、酸化アルミニウムの誘電率より大である誘電率を有する誘電体を含んでいる、請求項27に記載の方法。
- 電流を通すように動作可能である半導体ピラーと、
トンネル領域によって前記半導体ピラーから分離されている電荷トラップ領域と、
前記電荷トラップ領域に隣接した誘電体ブロック領域と、
前記誘電体ブロック領域に隣接するとともに、前記電荷トラップ領域の電荷の貯蔵を制御するように動作可能であるゲートと、
前記誘電体ブロック領域と前記ゲートとの間の誘電体バリアであって、前記トンネル領域及び前記半導体ピラーが、空間の境界として配置されている、前記誘電体バリアと、を備えている、装置。 - 前記誘電体バリア、前記誘電体ブロック領域、及び前記電荷トラップ領域が、前記空間の境界として配置されている、請求項42に記載の装置。
- 前記半導体ピラーが、前記トンネル領域によって境界が定められた前記半導体ピラーの領域よりも、前記空間によって境界が定められた前記半導体ピラーの領域において、高いキャリアドーピングレベルを有している、請求項42に記載の装置。
- 前記より高いキャリアドーピングレベルが、n型のドーピングである、請求項44に記載の装置。
- 前記装置が、電荷トラップ構造を有するダイであり、前記半導体ピラー、前記トンネル領域、前記電荷トラップ領域、前記誘電体ブロック領域、前記誘電体バリア、及び前記ゲートが、前記電荷トラップ構造の一部として配置されている、請求項44に記載の装置。
- 前記電荷トラップ構造が、垂直スタックに配置された、複数の実質的に同一の構造の電荷トラップ構造の1つであり、それにより、電荷トラップ構造の前記トンネル領域が、空間により、前記垂直スタックの隣接する電荷トラップ構造の前記トンネル領域から分離されるようになっている、請求項46に記載の装置。
- 前記電荷トラップ構造が、前記半導体ピラーが共通である状態で前記垂直スタックに配置され、それにより、隣接する電荷トラップ構造間の前記半導体ピラーの領域が、前記電荷トラップ構造の前記トンネル領域に隣接するとともに前記電荷トラップ構造の前記トンネル領域と接触する前記半導体ピラーの領域より高いキャリアドーピングレベルを有するようになっている、請求項47に記載の装置。
- 前記誘電体バリアが、前記誘電体ブロック領域の材料とは異なる誘電材料を含み、それにより、前記誘電体バリアの前記誘電材料が、前記ゲートの形成のための材料の処理、ならびに、前記空間を形成するための、前記電荷トラップ領域及び前記誘電体ブロック領域の各部の除去に耐えることが可能であるようになっている、請求項42に記載の装置。
- 半導体材料の垂直ピラーを含むメモリセルの垂直ストリングと、
前記垂直ストリングに沿って配置された第1の電荷トラップ構造を含む複数の電荷トラップ構造であって、前記複数の電荷トラップ構造が、前記第1の電荷トラップ構造を除き、前記複数の電荷トラップ構造の別の電荷トラップ構造の上に配置された、各電荷トラップ構造との垂直スタックで配置されており、各電荷トラップ構造が、
前記電荷トラップ構造のためのチャンネルとして動作可能である前記半導体材料、
前記半導体材料に隣接するとともに前記半導体材料と接触しているトンネル領域、
前記トンネル領域に隣接するとともに前記トンネル領域と接触している、電荷トラップ領域、
前記電荷トラップ領域に隣接するとともに前記電荷トラップ領域と接触した誘電体ブロック領域、及び、
前記電荷トラップ構造の前記誘電体ブロック領域とゲートとの間で、前記誘電体ブロック領域とゲートとを分離している誘電体バリアであって、前記トンネル領域が、前記垂直スタックの隣接する電荷トラップ構造の前記トンネル領域から、空間によって分離されている、前記誘電体バリア
を含む、前記複数の電荷トラップ構造と、を備えている、メモリデバイス。 - 半導体材料の前記ピラーが、前記空間によって境界が定められた隣接する電荷トラップ構造間の領域において、各電荷トラップ構造の前記トンネル領域によって境界が定められた領域よりも高いキャリアドーピングレベルを含んでいる、請求項50に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体バリアが、酸化アルミニウムを含んでいる、請求項50に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体バリアが、酸化ハフニウム、及び、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、シリコン酸化物、酸化チタン、酸化ガドリニウム、酸化ニオブ、またはタンタル酸化物の1つまたは複数との酸化ハフニウムの混合物を含むグループの、1つまたは複数の材料を含んでいる、請求項50に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体バリアが、酸化ジルコニウム、及び、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、シリコン酸化物、酸化チタン、酸化ガドリニウム、酸化ニオブ、またはタンタル酸化物の1つまたは複数との酸化ジルコニウムの混合物を含むグループの、1つまたは複数の材料を含んでいる、請求項50に記載のメモリデバイス。
- シール用誘電体が、隣接する電荷トラップ構造のゲート間に配置され、隣接する電荷トラップ構造間の前記空間にシールを提供する、請求項50に記載のメモリデバイス。
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