JP2021522674A - FinFET構造体を有する分割ゲート不揮発性メモリセル及び論理デバイス、並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図25C
Description
本出願は、2018年4月19日に出願された米国特許出願第15/957,615号の利益を主張する。
本発明は、不揮発性フラッシュメモリセルアレイに関する。
Claims (22)
- メモリデバイスであって、該メモリデバイスは、
複数の上向きに延在しているフィンを備えた上面を有する半導体基板であって、前記フィンの各々は、互いに対向し、かつ上面で終端する第1及び第2の側面を含む、半導体基板と、
前記複数のフィンのうちの第1のフィンに形成されたメモリセルであって、
前記第1のフィン内に間隔をあけて配置されたソース領域及びドレイン領域であって、前記第1のフィンのチャネル領域は、前記ソース領域とドレイン領域との間の前記第1のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、ソース領域及びドレイン領域と、
前記チャネル領域の第1の部分に沿って延在する浮遊ゲートであって、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、浮遊ゲートと、
前記チャネル領域の第2の部分に沿って延在する選択ゲートであって、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、選択ゲートと、
前記浮遊ゲートに沿って延在し、かつ前記浮遊ゲートから絶縁された制御ゲートと、
前記ソース領域に沿って延在し、かつ前記ソース領域から絶縁された消去ゲート、を備える、メモリセルと、
前記複数のフィンのうちの第2のフィンに形成された論理デバイスであって、
前記第2のフィン内に間隔をあけて配置された論理ソース領域及び論理ドレイン領域であって、前記第2のフィンの論理チャネル領域は、前記論理ソース領域とドレイン領域との間の前記第2のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、論理ソース領域及び論理ドレイン領域と、
前記論理チャネル領域に沿って延在する論理ゲートであって、前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、論理ゲート、を備える、論理デバイス、を備える、メモリデバイス。 - 前記消去ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁され、前記浮遊ゲートの上縁に沿って延在し、かつ前記浮遊ゲートの上縁から絶縁される、請求項1に記載のメモリデバイス。
- 前記消去ゲートは、前記浮遊ゲートの前記上縁に面するノッチを含む、請求項2に記載のメモリデバイス。
- 前記第1及び第2のフィンは、単一の連続フィンとして形成される、請求項1に記載のメモリデバイス。
- 前記第1及び第2のフィンは、別個の別々のフィンとして形成される、請求項1に記載のメモリデバイス。
- 前記第2のフィンは、前記基板に対して前記第1のフィンよりも高く延在する、請求項5に記載のメモリデバイス。
- 前記論理ゲートは、金属材料を含み、前記論理ゲートは、高K絶縁材料によって前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、請求項1に記載のメモリデバイス。
- 前記浮遊ゲート、前記選択ゲート、前記制御ゲート、及び前記消去ゲートは各々、ポリシリコン材料を含む、請求項7に記載のメモリデバイス。
- 前記複数のフィンのうちの第3のフィンに形成された第2の論理デバイスであって、
前記第3のフィン内に間隔をあけて配置された第2の論理ソース領域及び論理ドレイン領域であって、前記第3のフィンの第2の論理チャネル領域は、前記第2の論理ソース領域とドレイン領域との間の前記第3のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、第2の論理ソース領域及び論理ドレイン領域と、
前記第2の論理チャネル領域に沿って延在する第2の論理ゲートであって、前記第3のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第3のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、第2の論理ゲート、を備える、第2の論理デバイスを更に備える、請求項1に記載のメモリデバイス。 - 前記論理ゲートは、第1の絶縁材によって前記第2のフィンから絶縁され、
前記第2の論理ゲートは、第2の絶縁材によって前記第3のフィンから絶縁され、
前記第1の絶縁材は、前記第2の絶縁材の厚さよりも大きい厚さを有する、請求項9に記載のメモリデバイス。 - 前記第1のフィンに形成された第2のメモリセルであって、該第2のメモリセルは、
前記第1のフィン内に前記ソース領域から間隔をあけて配置された第2のドレイン領域であって、前記第1のフィンの第2のチャネル領域は、前記ソース領域と第2のドレイン領域との間の前記第1のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、第2のドレイン領域と、
前記第2のチャネル領域の第1の部分に沿って延在する第2の浮遊ゲートであって、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、第2の浮遊ゲートと、
前記第2のチャネル領域の第2の部分に沿って延在する第2の選択ゲートであって、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面ら絶縁される、第2の選択ゲートと、
前記第2の浮遊ゲートに沿って延在し、かつ前記第2の浮遊ゲートから絶縁された第2の制御ゲートと、
前記ソース領域に沿って延在し、かつ前記ソース領域から絶縁された第2の消去ゲート、を備える、第2のメモリセルを更に備える、請求項1に記載のメモリデバイス。 - メモリデバイスを形成する方法であって、該方法は、
半導体基板の上面に複数の上向きに延在しているフィンを形成するステップであって、前記フィンの各々は、互いに対向し、かつ上面で終端する第1及び第2の側面を含む、複数のフィンを形成するステップと、
前記複数のフィンのうちの第1のフィンにメモリセルを形成するステップであって、
前記第1のフィン内に間隔をあけて配置されたソース領域及びドレイン領域を形成することであって、前記第1のフィンのチャネル領域は、前記ソース領域とドレイン領域との間の前記第1のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、ソース領域及びドレイン領域を形成することと、
前記チャネル領域の第1の部分に沿って延在する浮遊ゲートを形成することであって、前記浮遊ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、浮遊ゲートを形成することと、
前記チャネル領域の第2の部分に沿って延在する選択ゲートを形成することであって、前記選択ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、選択ゲートを形成することと、
前記浮遊ゲートに沿って延在し、かつ前記浮遊ゲートから絶縁された制御ゲートを形成することと、
前記ソース領域に沿って延在し、かつ前記ソース領域から絶縁された消去ゲートを形成すること、によって、メモリセルを形成するステップと、
前記複数のフィンのうちの第2のフィンに論理デバイスを形成するステップであって、
前記第2のフィン内に間隔をあけて配置された論理ソース領域及び論理ドレイン領域を形成することであって、前記第2のフィンの論理チャネル領域は、前記論理ソース領域とドレイン領域との間の前記第2のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、論理ソース領域及び論理ドレイン領域を形成することと、
前記論理チャネル領域に沿って延在する論理ゲートを形成することであって、前記論理ゲートは、前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、論理ゲートを形成すること、によって、論理デバイスを形成するステップ、を含む、方法。 - 前記消去ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁され、前記浮遊ゲートの上縁に沿って延在し、かつ前記浮遊ゲートの上縁から絶縁される、請求項12に記載の方法。
- 前記第1及び第2のフィンは、単一の連続フィンとして形成される、請求項12に記載の方法。
- 前記第1及び第2のフィンは、別個の別々のフィンとして形成される、請求項12に記載の方法。
- 前記第2のフィンは、前記基板に対して前記第1のフィンよりも高く延在する、請求項15に記載の方法。
- 前記複数のフィンの前記形成するステップは、
前記基板の前記上面の第1の領域を酸化することと、
前記上面の第2の領域に対して前記上面の前記第1の領域を陥凹させるために酸化物エッチングを行うことと、
前記第1の領域に前記第1のフィンを形成することと、
前記第2の領域に前記第2のフィンを形成すること、を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記論理ゲートは、金属材料を含み、前記論理ゲートは、高K絶縁材料によって前記第2のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、請求項12に記載の方法。
- 前記浮遊ゲート、前記選択ゲート、前記制御ゲート、及び前記消去ゲートは各々、ポリシリコン材料を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記複数のフィンのうちの第3のフィンに第2の論理デバイスを形成するステップであって、
前記第3のフィン内に間隔をあけて配置された第2の論理ソース領域及び論理ドレイン領域を形成することであって、前記第3のフィンの第2の論理チャネル領域は、前記第2の論理ソース領域とドレイン領域との間の前記第3のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、第2の論理ソース領域及び論理ドレイン領域を形成することと、
前記第2の論理チャネル領域に沿って延在する第2の論理ゲートを形成することであって、前記第2の論理ゲートは、前記第3のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第3のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、第2の論理ゲートを形成すること、によって、第2の論理デバイスを形成するステップを更に含む、請求項12に記載の方法。 - 前記論理ゲートは、第1の絶縁材によって前記第2のフィンから絶縁され、
前記第2の論理ゲートは、第2の絶縁材によって前記第3のフィンから絶縁され、
前記第1の絶縁材は、前記第2の絶縁材の厚さよりも大きい厚さを有する、請求項20に記載の方法。 - 前記第1のフィンに第2のメモリセルを形成するステップであって、
前記第1のフィン内に前記ソース領域から間隔をあけて配置された第2のドレイン領域を形成することであって、前記第1のフィンの第2のチャネル領域は、前記ソース領域と第2のドレイン領域との間の前記第1のフィンの前記上面及び前記対向する側面に沿って延在している、第2のドレイン領域を形成することと、
前記第2のチャネル領域の第1の部分に沿って延在する第2の浮遊ゲートを形成することであって、前記第2の浮遊ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、第2の浮遊ゲートを形成することと、
前記第2のチャネル領域の第2の部分に沿って延在する第2の選択ゲートを形成することであって、前記第2の選択ゲートは、前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面に沿って延在し、かつ前記第1のフィンの前記第1及び第2の側面並びに前記上面から絶縁される、第2の選択ゲートを形成することと、
前記第2の浮遊ゲートに沿って延在し、かつ前記第2の浮遊ゲートから絶縁された第2の制御ゲートを形成することと、
前記ソース領域に沿って延在し、かつ前記ソース領域から絶縁された第2の消去ゲートを形成すること、によって、第2のメモリセルを形成するステップを更に含む、請求項12に記載の方法。
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