JP6608550B2 - 内蔵不揮発性メモリセルでfinfet・cmosデバイスを集積する方法 - Google Patents

内蔵不揮発性メモリセルでfinfet・cmosデバイスを集積する方法 Download PDF

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Description

本発明は、不揮発性メモリデバイスに関する。
本出願は、2016年5月24日出願の米国仮出願第62/341,005号の利益を主張するものである。
スプリットゲート型不揮発性メモリデバイスが知られている。例えば、米国特許第7,315,056号は、分割ゲート不揮発性メモリセルデバイスを開示する。チャネル領域は、半導体基板内に形成されたソースとドレインとの間で画定される。チャネル領域の第1の部分は、浮遊ゲートによって制御される一方で、チャネル領域の第2の部分は、選択ゲートによって制御される。消去/プログラムゲートは、ソース領域上に配置される。メモリセルは、基板の平面上、又は基板のフィン形状部分の周りに形成されて、米国特許第8,461,640号(FinFET構成)などの電流の流れを増加させ得る。
また、不揮発性メモリセルと同じウエハ基板上に論理(CMOS)デバイスを形成することも知られている。例として、米国特許第9,276,005号を参照されたい。しかしながら、メモリセルを形成する際の処理工程は、その前に製作された論理デバイスに悪影響を与える場合があり、逆もまた同様である。その上、デバイス幾何形状が収縮することを継続するので、各々が所望の性能を提供しながら同じ基板上に論理及びメモリデバイスを形成することは困難である。
上記の問題は、メモリデバイスを形成する方法であって、基板の第1の表面区域上に、かつそれから絶縁して、離間された第1の導電性ブロックの対を形成することであって、離間された第1の導電性ブロックの各対について、第1の導電性ブロックの間の区域が、内部領域を画定し、第1の導電性ブロックの外側の区域が、外部領域を画定する、形成することを含む方法によって解決される。本方法は、複数のソース領域を形成することであって、各々が基板内、かつ内部領域のうちの1つ内に配置される、形成することと、第2の導電性ブロックを形成することであって、各々がソース領域のうちの1つ上に配置され、かつそれから絶縁される、第2の導電性ブロックを形成することと、第3の導電性ブロックを形成することであって、各々が外部領域のうちの1つ内に配置され、基板上に配置され、かつそれから絶縁される、形成することと、第1、第2、及び第3の導電性ブロック上に保護層を形成することと、を更に含む。保護層の形成の後、本方法は、基板の第2の表面区域内でシリコンエッチングを実施して、基板のフィンを形成すること、及び第4の導電性ブロックを形成することであって、各々が基板のフィンのうちの1つの上面及び側面に沿って延在し、かつそこから絶縁される、形成することを含む。シリコンエッチングの実施及び第4の導電性ブロックの形成の後、本方法は、保護層を除去すること、エッチングを実施して、第3の導電性ブロックの各々の中央部分を選択的に除去すること、複数のドレイン領域を形成することであって、各々が基板内、かつ第3の導電性ブロックのうちの1つに隣接して配置される、形成すること、並びに基板のフィンの各々に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成することを含む。
メモリデバイスを形成する方法は、基板の第1の表面区域上に、かつそれから絶縁して、離間された第1の導電性ブロックの対を形成することであって、離間された第1の導電性ブロックの各対について、第1の導電性ブロックの間の区域が、内部領域を画定し、第1の導電性ブロックの外側の区域が、外部領域を画定する、形成することを含み得る。本方法は、複数のソース領域を形成することであって、各々が基板内、かつ内部領域のうちの1つ内に配置される、形成することと、基板の第1の表面区域上に、並びに基板の第2及び第3の表面区域上に第1の酸化物層を形成することと、基板の第1の表面区域から第1の酸化物層を除去することと、基板の第1の表面区域上に第2の酸化物層を形成することと、基板の第1、第2、及び第3の表面区域上にポリシリコン層を形成することと、基板の第1の面区域上のポリシリコン層の上面を平坦化する(各々がソース領域の1つ上に配置され、かつそれから絶縁されたポリシリコン層の第1のブロック、並びに各々が外部領域のうちの1つ内に、及び第2の酸化物層上に配置されたポリシリコン層の第2のブロックを残す)ことと、第1の導電性ブロック上に、並びにポリシリコン層の第1及び第2のブロック上に保護層を形成することと、を含む。保護層の形成の後、本方法は、基板の第2の表面区域からポリシリコン層及び第1の酸化物層を除去すること、基板の第2の表面区域内でシリコンエッチングを実施して、基板のフィンを形成すること、及び第2の導電性ブロックを形成することであって、各々が基板のフィンのうちの1つの上面及び側面に沿って延在し、かつそこから絶縁される、形成することを含む。シリコンエッチングの実施及び第の導電性ブロックの形成の後、本方法は、保護層を除去すること、エッチングを実施して、ポリシリコンの第2のブロックの各々の中央部分、並びにポリシリコンの第3のブロックを残す基板の第3の表面区域上のポリシリコン層の選択された部分を選択的に除去すること、複数のドレイン領域を形成することであって、各々が基板内、かつポリシリコンの第2のブロックのうちの1つに隣接して配置される、形成すること、基板のフィンの各々に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成すること、並びにポリシリコンの第3のブロックに隣接して基板の第3の表面区域内に第3のソース領域及び第3のドレイン領域を形成することと、を含む。
本発明の他の目的及び特徴は、明細書、請求項、添付図面を精読することによって明らかになるであろう。
基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する開始ステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のHV区域及びコア区域の横断面図であり、それらに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のコア区域の横断面図であり、それに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のコア区域の横断面図であり、それに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のコア区域の横断面図であり、それに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のコア区域の横断面図であり、それに論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、コア区域、及びHV区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、コア区域、及びHV区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、コア区域、及びHV区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域及びHV区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域及びHV区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域の横断面図であり、それにメモリセルを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。 基板のメモリ区域、HV区域、及びコア区域の横断面図であり、それらにメモリセル及び論理デバイスを形成する更なるステップを図示する。
本発明は、シリコン基板上にある全てのFinFET CMOSデバイスとの平面基板表面上の不揮発性メモリセルの集積である。このプロセスでは、内蔵メモリセルは、ワードラインポリ平坦化まで作製されて、次いで、窒化物又は窒化物/酸化物複合フィルムで保護される一方で、基板のコア区域内のFinFETデバイスは形成される。FinFET論理デバイスの形成の後、内蔵メモリセルは、ワードライン形成及びセル製造完了のために露出される。
図1に示されるように、プロセスは、半導体基板10内に酸化物の絶縁領域12を形成することによって開始する。このプロセス(STIトレンチエッチング及び酸化物フィル)は、周知の技術である。STI絶縁は、基板10のメモリセル区域14(メモリ区域)内で互いから隣接したメモリセルを絶縁し、互いから基板10の高電圧区域(複数可)16(HV区域)及びコア論理区域(複数可)18(コア区域)(そこに、それぞれ、高電圧デバイス及びコア論理デバイスが、形成される)を絶縁する。
このプロセスは、二酸化ケイ素(酸化物)の層20を基板10上に形成することによって継続する。ポリシリコン(ポリ)の層22は、酸化物20上に形成させる。バッファ酸化物層24は、ポリ22上に形成される。窒化シリコン(窒化物)26は、バッファ酸化物24上に形成される。結果として得られる構造体を図2に示す。パターニングされたフォトレジスト28は、フォトリソグラフィマスキングプロセスによって構造体上に形成され、そのプロセス中に、フォトレジストの層は、構造体上に形成され、続いて、マスクを使用して、フォトレジストの部分を現像するフォトレジストの選択的露出を行い、続いて、フォトレジストの部分の選択的除去を行う。フォトレジスト28のブロックは、メモリセル区域内にのみ残る。図3Aに示されるように、窒化物エッチングは、次いで、窒化物層26の露出部分を除去するために使用され、メモリ区域14内のフォトレジスト28のブロックの下に窒化物26のブロックを残す。図3Bに示されるように、窒化物26は、HV/コア区域16/18から除去される。
フォトレジスト28が除去された後、酸化物スペーサ30は、メモリセル区域14内の窒化物ブロック26の側に沿って形成される。スペーサの形成は周知であり、材料の層を形成し、次いで、異方性エッチングを行うことにより、水平面上の材料を除去するが、垂直面(典型的には、丸みのある上面)に沿って材料を残すことを伴う。ポリエッチングは、次いで、ポリ層22の露出部分を除去するために使用され、窒化物26のブロックの下のポリブロック22、及びメモリセル区域14内のスペーサ30を残す。メモリセル区域14内に結果として得られる構造体は、4Aに示される。図4Bに示されるように、HV/コア区域16/18内で、これらの処理ステップは、結局、バッファ酸化物24及びポリ層22を除去することになる。
スペーサ32は、酸化物堆積及びエッチングによって、好ましくはHTO酸化物プロセスによって、ポリブロック22の側に沿って形成される。図5A及び5Bに図示されるように、酸化物エッチングは、全ての区域内で酸化物層20の露出部分を除去する。酸化物堆積は、次いで、基板10上に酸化物34(HV Ox)の層を形成して、酸化物30/32スペーサを広げるために使用される。結果として得られる構造を図6A及び6Bに示す。図6Aに示されるように、メモリ区域14は、メモリ積層体構造物S1及びS2の対を含み、各積層体は、基板10上の酸化物20上のポリブロック22上にあるバッファ酸化物24上の窒化物ブロック26を含む。メモリ積層体の各対について、メモリ積層体S1とS2との間の区域は、本明細書では内部領域36と称され、メモリ積層体S1及びS2の外側の区域は、外部領域38と称される。
別のマスキングステップが、今回は、メモリセル区域14の内部領域36を除いて構造体をフォトレジスト40で覆うために実施される。インプラント(HVII)は、内部領域36(フォトレジストの除去及び熱アニール後にソース領域42を形成することになる)内の基板内で実施される。図7A及び7Bに示されるように、酸化物エッチングは、次いで、内部領域内で酸化物スペーサ30及び酸化物層34を除去するために使用される。トンネル酸化物層44は、基板10上、かつ内部領域内のポリブロック22の露出面に沿って(例えば、HTOによって)形成される。フォトレジスト40は、次いで、除去され、図8A及び8Bにおいて構造体を残す。
マスキングステップは、メモリセル区域14の外部領域38を除いて構造体をフォトレジスト46で覆うために使用される。外部領域内の基板内への適切なインプラントは、この時に実施され得る。図9A及び9Bに示されるように、酸化物エッチングは、次いで、酸化物層34を除去し、かつ外部領域内の酸化物スペーサ30/32を薄くするために使用される。酸化物(ワードライン酸化物)48の層は、外部領域内の基板上に形成される。酸化物層48は、1.1〜1.2V、1.8V、3.3V、又は5Vのワードライン動作に適切な厚さを有し得る。フォトレジスト46は、次いで、除去されて、図10A及び10Bに示される構造体を残す。
ポリシリコン(ポリ)の層52は、構造体上に堆積される。酸化物(キャップOx)の層54は、ポリ52上に形成される。マスキングプロセスは、メモリセル区域14ではなく、HV及びコア区域16/18内にフォトレジスト56を形成するために使用される。図11A及び11Bに示されるように、酸化物エッチングは、次いで、メモリセル区域14から酸化物層54を除去するために使用される。フォトレジスト56が除去された後、図12A及び12Bに示されるように、ポリシリコンCMP(化学機械研磨)は、実施されて、メモリセル区域14内でポリ層52の上面を平坦化する(CMP停止としてHV/コア区域16/18内で酸化物層54を使用して)。酸化物層54は、HV/コア区域16/18内にポリ層52を保護する。
酸化物エッチングは、HV/コア区域16/18から酸化物層54を除去するために実施される。次いで、酸化物層(ブロッキング酸化物)58は、構造体上に形成される。マスキングステップは、コア区域18を除いてブロッキング酸化物58上にフォトレジスト60を形成するために実施される。図13A及び13Bに示されるように、酸化物及びポリエッチングは、コア区域18内で全ての層を除去するために実施される(FinFETデバイスの形成の準備をして)。フォトレジスト60が除去された後、図14A及び14Bに示されるように、窒化シリコン(窒化物)の層62は、構造体上に形成される。
マスキングプロセスは、コア区域18内でフォトレジスト64の薄いブロックを形成するために使用される一方で、メモリセル及びHV区域14/16の全体を覆う。窒化物エッチングは、コア区域18のみにおいて窒化物層62の露出部分を除去するために使用され、図15に示されるように窒化物62aの薄いフィンを残す。フィンパターンは、フォトリソグラフィを使用して形成される一方で、自己整列された二重パターニング(SADP)又は側壁画像転写(SIT)を使用して交互に形成され得る。フォトレジスト64が除去された後、シリコンエッチングは、次いで、基板10の露出面をコア区域18にエッチングする(ハードマスクとして窒化物62を使用して、窒化物フィン62aの間で)ために使用され、シリコン10aのフィンを残す。シリコンフィンは、乾式エッチング又は湿式エッチング(例えばTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)など)によって形成され得る。コア区域18内に結果として得られる構造体は、図16に示される。
酸化物66は、構造体上に形成され、シリコンフィン10aの間の区域を充填する。好ましくは、TEOS酸化物堆積、続いて、CMP停止として窒化物62を使用するCMPは、酸化物66を形成するために使用される。湿式又は乾式酸化物エッチングは、シリコンフィン10aの頂部よりもずっと下で酸化物66を埋め込ませるために使用される。酸化物66は、フィン10aの間の絶縁を提供する。図17に示されるように、抗パンチスルーインプラントは、フィン10aと、コア及び非コア区域の間の境界との間で実施される。
窒化物エッチング(例えば、熱リン酸H3PO4)は、全ての区域内で窒化物層62を除去するために使用される。高K金属ゲート層(HKMG)は、構造体上に形成される。この層は、第1に、高いK誘電層(HK)68を形成させ(すなわち、HfO2、ZrO2、TiO2、Ta2O5、又は他の十分な材料などの酸化物より大きい誘電率Kを有する)、続いて、金属蒸着によって金属層(MG)70を形成させる。高K誘電体は、好ましくは、原子層堆積(ALD)を使用して形成される。高K誘電体及び金属ゲートは、マスキングステップを使用して、コア区域18をフォトレジストで覆って、次いで、乾式エッチングを実施することによって、メモリ及びHV区域14/16から除去される。コア区域18内に結果として得られる構造体は、図18に図示される。
窒化物層72は、構造体上に形成される(論理ゲート画定のためのハードマスクとして)。アモルファス炭素はまた、ハードマスクとして使用されてもよい。図19A、19B、及び19Cに示されるように、DARC(誘電体反射防止コーティング)の薄い層は、次いで、窒化物72上に堆積される(フォトリソグラフィのためのARC層として)。
マスキングプロセスは、コア区域18内で窒化物72及びDARC74上にフォトレジストのブロックを形成するために使用される。エッチングは、次いで、コア区域18内で窒化物72、DARC74、及びHKMG層68/70の露出部分を除去するために実施され、論理ゲートとして金属70のブロックを残す。エッチングはまた、メモリセル区域14(エッチング停止としてブロッキング酸化物58を使用して)内で、並びにHV区域16(エッチング停止として酸化物54を使用する)から、窒化物72及びDARC74を除去する。図20A、20B、及び20Cは、フォトレジストの除去の後、結果として得られる構造体を示す。
マスキングステップは、コア区域18をフォトレジストで覆うために使用され、酸化物エッチングは、メモリ区域14からブロッキング酸化物58を除去し、かつHV区域16から酸化物54を除去するために使用される。ポリエッチバックは、次いで、メモリセル区域14及びHV区域16内でポリ層52の厚さの高さを低下する(最適化する)ために使用される。フォトレジストは、次いで、除去され、別のマスキングステップは、メモリセル区域14内の外部領域38及びHV区域16内の選択された区域を除いて、構造体をフォトレジスト76で覆うために使用される。図21A及び21Bに示されるように、ポリエッチングは、次いで、ポリ層52の露出部分にエッチングするために使用され、メモリセル区域14内のワードライン(WL)ゲート52及びHV区域16内の論理ゲート52を画定する。
フォトレジスト76の除去の後、マスキングステップは、メモリセル区域14を除いて構造体をフォトレジストで覆うために使用される。図22に示されるように、インプラントは、次いで、MLDD接合部78を形成するために使用される。例えば、LDDインプラントは、LDD(N−)接合部でワードラインWLポリゲート52の下に部分的に重なるBL(N+)接合部を可能にする。アニールは、インプラントの後に実施されて、MLDD接合部を活性化する。酸化物スペーサ80は、酸化物堆積及びエッチングを使用して形成される。フォトレジストが除去された後、図23A、23B、及び23Cに示されるように、インプラントは実施され、メモリセル区域14内の(酸化物スペーサ80に隣接して)ドレイン領域82、HV区域16内のソース及びドレイン領域84及び85、並びにコア区域18内のソース及びドレイン領域86及び87を形成する。単一インプラントが、好ましくは、メモリセルドレイン領域及びHV/コアソース/ドレイン領域を形成するために使用されるが、別個のインプラントが、その代わりに使用され得ることに留意されたい。
バックエンド処理は、実施され、構造体上の絶縁88(例えば、層間絶縁膜ILD)、メモリセルドレイン領域82までILD88を介して延在する電気的接点90、及びメモリセルの各列について全ての電気的接点を一緒に接続するメタルビット線92を形成する。任意選択のケイ化物94は、ドレイン領域82の表面区域上に形成され得る(ケイ化物は浮遊ゲートとワードラインゲートとの間のトンネル酸化物及び絶縁の質を低下させ得るため、ケイ化物がポリ52上にあることは好ましくない)。類似した接点(図示せず)は、必要に応じて、HV/コア区域16/18内でソース/ドレイン領域のために形成され得る。結果として得られるメモリセル区域構造体は、図24Aに示され、結果として得られるHV区域構造体は、図24Bに示され、結果として得られるコア区域構造体は、図24C及び24Dに示される。
図24Aに示されるように、メモリセルの対は、メモリセル区域14内に形成される。各メモリセルは、離間されたソース及びドレイン領域42及び82を含み、チャネル領域96がそれらの間に延在する。浮遊ゲート22は、その導電率を制御するためのチャネル領域96の第1の部分上に配置され、かつそれから絶縁され、またソース領域42の一部上に配置される。ワードライン又は選択ゲート52aは、その導電率を制御するためのチャネル領域96の第2の部分上に配置され、かつそれから絶縁される。消去ゲート52bは、ソース領域42上に配置され、かつそれから絶縁される。消去ゲート52bは、浮遊ゲート22に横方向に隣接した第1の部分、並びに浮遊ゲート22の上及び上方に延在する第2の部分を含む(そのため、消去ゲートが、トンネル酸化物44を介して浮遊ゲートから消去ゲートまで電子の消去を促進するための浮遊ゲートの上縁を囲む)。
図24Bに示されるように、高電圧論理デバイスは、HV区域16内に形成される。各論理デバイスは、ゲート酸化物34によって基板上に配置され、かつそれから絶縁された導電ゲート52を含む。ソース及びドレイン領域84及び85は、論理ゲート52の両側の基板10内に形成され、それらの間にチャネル領域97を画定する。高電圧論理デバイスは、メモリ区域14内で選択ゲート52a及び消去ゲート52bのために使用されるのと同じポリ層52を使用する。
図24C及び24Dに示されるように、FinFET論理デバイスは、コア理論区域18内に形成される。各論理デバイスは、基板10のフィン形状部分10aの上面及び側面に形成されるソース及びドレイン領域84及び86を含み、チャネル領域98は、その間に延在する。コア論理ゲート70(金属製)は、フィン形状基板部10aのチャネル領域の上面と側面上に、及びそれに沿って配置され、高k誘電層68によってそこから絶縁される。
上記の開示された作製方法は、多くの利点を有する。第1に、それは、多くのメモリセル設計において共通である浮遊ゲート上への制御ゲートの形成を取り除き、その代わりに、一対の浮遊ゲートの間に形成された自己整列された消去ゲートに依存し、メモリセルの全高を低減させることを補助する。第2に、それは、(基板上のそのような論理デバイスの密度を低減させる必要もなく、チャネル領域及び対応する論理ゲートの効果的表面区域を強化するための)同じ基板のフィン形状表面部分上に形成されるFinFET論理デバイスで、基板の表面の平面部分上に形成されたメモリセルを集積する。第3に、メモリデバイスは、ポリ平坦化を通してメモリセルを作製し、次いで、メモリセル形成を停止する一方で、絶縁のブロッキング層でメモリセル構造体を保護ことによって、FinFET論理デバイスの形成に悪影響を与えることなく形成される(逆もまた同じ)一方で、FinFET論理デバイスは、形成され、次いで、絶縁のブロッキング層を除去して、メモリセル形成を完了する。最後に、メモリセル形成を完了する際に、メモリセル選択及び消去ゲートのために使用された同じポリ層が、HV論理ゲートのためにも使用され、製造を単純化する。
本発明は、本明細書に図示した上記実施形態(複数可)に限定されるものではなく、任意の請求の範囲にあるあらゆる全ての変形例も包含することが理解されよう。例えば、本明細書で本発明に言及することは、任意の請求項又は請求項の用語の範囲を限定することを意図されておらず、その代わり、単に、1つ以上の請求項によって網羅され得る1つ以上の特徴に言及するものである。上述の材料、プロセス、及び数値例は、単なる例示であり、請求項を限定するものと見なされるべきではない。更に、全ての方法ステップを、例示した厳密な順序で行う必要はない。最後に、単一層の材料をそのような又は同様の材料の複数層として形成することができ、逆もまた同様である。
本明細書で使用される、用語「〜上に(over)」及び「〜の上に(on)」はともに、「直接的に〜の上に」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されていない)及び「間接的に〜の上に」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されている)を包括的に含むことに留意されるべきである。同様に、「隣接した」という用語は、「直接隣接した」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されていない)、及び「間接的に隣接した」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されている)を含み、「取り付けられた」は、「直接取り付けられた」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されていない)、及び「間接的に取り付けられた」(中間材料、要素、又は間隙がそれらの間に配設されている)を含み、「電気的に結合された」は、「直接電気的に結合された」(中間材料又は要素がそれらの間で要素を電気的に連結していない)、及び「間接的に電気的に結合された」(中間材料又は要素がそれらの間で要素を電気的に連結している)を含む。例えば、「基板上に」要素を形成することは、中間材料/要素が介在せずに直接的に基板の上にその要素を形成することも、1つ以上の中間材料/要素が介在して間接的に基板の上にその要素を形成することも含む可能性がある。

Claims (13)

  1. メモリデバイスを形成する方法であって、
    基板の第1の表面区域上に、かつ前記基板の第1の表面区域から絶縁して、離間された第1の導電性ブロックの対を形成することであって、前記離間された第1の導電性ブロックの各対について、前記第1の導電性ブロックの間の区域が、内部領域を画定し、前記第1の導電性ブロックの外側の区域が、外部領域を画定する、形成することと、
    複数のソース領域を形成することであって、各々が前記基板内、かつ前記内部領域のうちの1つ内に配置される、形成することと、
    第2の導電性ブロックを形成することであって、各々が前記ソース領域のうちの1つ上に配置され、かつ前記ソース領域のうちの1つから絶縁される、形成することと、
    第3の導電性ブロックを形成することであって、各々が前記外部領域のうちの1つ内に配置され、前記基板上に配置され、かつ前記基板から絶縁される、形成することと、
    前記第1、第2、及び第3の導電性ブロック上に保護層を形成することと、
    前記保護層の形成の後、
    前記基板の第2の表面区域内でシリコンエッチングを実施して、前記基板のフィンを形成することと、
    第4の導電性ブロックを形成することであって、各々が前記基板の前記フィンのうちの1つの上面及び側面に沿って延在し、かつ前記基板の前記フィンのうちの1つの上面及び側面から絶縁される、形成することと、
    前記シリコンエッチングの前記実施及び前記第4の導電性ブロックの前記形成の後、
    前記保護層を除去することと、
    エッチングを実施して、前記第3の導電性ブロックの各々の中央部分を選択的に除去することと、
    複数のドレイン領域を形成することであって、各々が前記基板内、かつ前記第3の導電性ブロックのうちの1つに隣接して配置される、形成することと、
    前記基板の前記フィンの各々に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成することと、を含む、方法。
  2. 前記基板の前記フィンの各々について、前記第4の導電性ブロックが、前記第2のソース領域と前記第2のドレイン領域との間に配置されている、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2及び第3の導電性ブロックの前記形成が、
    前記基板上に導電性材料の層を形成することと、
    化学機械研磨プロセスを実施して、導電性材料の前記層の上面を平坦化することと、を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第4の導電性ブロックが、高K誘電層によって前記基板の前記フィンの前記上面及び側面から絶縁される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第4の導電性ブロックが、金属材料を含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記第1、第2、及び第3の導電性ブロックが、ポリシリコン材料を含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記基板の第3の表面区域上に、かつ前記基板の第3の表面区域から絶縁して第5の導電性ブロックを形成することと、
    前記基板の前記第3の表面区域の前記第5の導電性ブロックに隣接して第3のソース領域及び第3のドレイン領域を形成することと、を更に含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記第2、第3、及び第5の導電性ブロックの前記形成が、
    前記基板の前記第1の表面区域上に第1の酸化物層を形成することと、
    前記基板の前記第3の表面区域上に第2の酸化物層を形成することと、
    ポリシリコン堆積プロセスを使用して前記第1及び第2の酸化物層上にポリシリコンの層を形成することと、を含み、
    前記第3の導電性ブロックの各々の前記中央部分を選択的に除去するための前記エッチングの前記実施が、前記第2の酸化物層上の前記ポリシリコン層の選択された部分を除去することを更に含み、
    前記第2の酸化物層が、前記第1の酸化物層よりも厚い厚さを有する、請求項7に記載の方法。
  9. メモリデバイスを形成する方法であって、
    基板の第1の表面区域上に、かつ前記基板の第1の表面区域から絶縁して、離間された第1の導電性ブロックの対を形成することであって、前記離間された第1の導電性ブロックの各対について、前記第1の導電性ブロックの間の区域が、内部領域を画定し、前記第1の導電性ブロックの外側の区域が、外部領域を画定する、形成することと、
    複数のソース領域を形成することであって、各々が前記基板内、かつ前記内部領域のうちの1つの内に配置される、形成することと、
    前記基板の前記第1の表面区域上、かつ前記基板の第2及び第3の表面区域上に第1の酸化物層を形成することと、
    前記基板の前記第1の表面区域から前記第1の酸化物層を除去することと、
    前記基板の前記第1の表面区域上に第2の酸化物層を形成することと、
    前記基板の前記第1、第2、及び第3の表面区域上にポリシリコン層を形成することと、
    各々が前記ソース領域のうちの1つ上に配置され、かつ前記ソース領域のうちの1つから絶縁された前記ポリシリコン層の第1のブロック、及び各々が前記外部領域のうちの1つ内、かつ前記第2の酸化物層上に配置された前記ポリシリコン層の第2のブロックを残して、前記基板の前記第1の表面区域上の前記ポリシリコン層の上面を平坦化することと、
    前記第1の導電性ブロック上、かつ前記ポリシリコン層の前記第1及び第2のブロック上に保護層を形成することと、
    前記保護層の形成の後、
    前記基板の前記第2の表面区域から前記ポリシリコン層及び前記第1の酸化物層を除去することと、
    前記基板の第2の表面区域内でシリコンエッチングを実施して、前記基板のフィンを形成することと、
    第2の導電性ブロックを形成することであって、各々が前記基板の前記フィンのうちの1つの上面及び側面に沿って延在し、かつ前記基板の前記フィンのうちの1つの上面及び側面から絶縁される、形成することと、
    前記シリコンエッチングの実施及び第2の導電性ブロックの形成の後、
    前記保護層を除去することと、
    エッチングを実施して、前記ポリシリコンの前記第2のブロックの各々の中央部分、及び前記基板の前記第3の表面区域上の前記ポリシリコン層の選択された部分を選択的に除去して、前記ポリシリコンの第3のブロックを残すことと、
    複数のドレイン領域を形成することであって、各々が前記基板内、かつポリシリコンの前記第2のブロックのうちの1つに隣接して配置される、形成することと、
    前記基板の前記フィンの各々に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成することと、
    前記基板の前記第3の表面区域内の前記ポリシリコンの前記第3のブロックに隣接して、第3のソース領域及び第3のドレイン領域を形成することと、を含む、方法。
  10. 前記第2の酸化物層が、前記第1の酸化物層の厚さよりも厚い厚さを有する、請求項9に記載の方法。
  11. 前記基板の前記フィンの各々について、前記第2の導電性ブロックが、前記第2のソース領域と前記第2のドレイン領域との間に配置されている、請求項9に記載の方法。
  12. 前記第2の導電性ブロックが、高K誘電層によって前記基板の前記フィンの前記上面及び側面から絶縁される、請求項9に記載の方法。
  13. 前記第2の導電性ブロックが、金属材料を含む、請求項12に記載の方法。
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