TW200814303A - Memory cell system with multiple nitride layers - Google Patents

Memory cell system with multiple nitride layers Download PDF

Info

Publication number
TW200814303A
TW200814303A TW096125162A TW96125162A TW200814303A TW 200814303 A TW200814303 A TW 200814303A TW 096125162 A TW096125162 A TW 096125162A TW 96125162 A TW96125162 A TW 96125162A TW 200814303 A TW200814303 A TW 200814303A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
charge
memory
over
insulator layer
Prior art date
Application number
TW096125162A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI368317B (en
Inventor
Lei Xue
Rinji Sugino
You-Seok Suh
Hidehiko Shiraiwa
Meng Ding
Shenqing Fang
Joong Jeon
Original Assignee
Spansion Llc
Advanced Micro Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spansion Llc, Advanced Micro Devices Inc filed Critical Spansion Llc
Publication of TW200814303A publication Critical patent/TW200814303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI368317B publication Critical patent/TWI368317B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40117Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a charge-trapping insulator
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/4234Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51Insulating materials associated therewith
    • H01L29/511Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures
    • H01L29/513Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures the variation being perpendicular to the channel plane
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

200814303 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於記憶體系統,且詳言之,係關於 非揮發性記憶體系統。 【先前技術】 現代電子裝置,譬如智慧型手機、個人數位助理、隨 選疋位服務裝置、數位相機、音樂播放器、伺服器、以及 儲存陣列均帶有降低成本之期待將更多之積體電路装入持 續縮小的實體空間中。讓電子裝置不斷擴散進入日常生活 之基礎是資訊之非揮發性儲存,譬如行動電話號碼、數位 相片、或音樂檔案。已開發多種技術來符合這些要求。 已開發各種類型之非揮發性記憶體,包含電子式可抹 除可程式化唯讀記憶體(EEPR0M)以及電子式可程式化唯 讀記憶體(EPROM)。各類型之記憶體具有優點及缺點。 EEPROM可被輕易抹除而不需額外之外部設備,但會降低 I資料儲存密度、較低速度、以及較高成本。相形:下,_ EPROM係較不貴且具有較大之密度,但缺乏可抹除性。 稱為“快閃(Flash),,EEPR〇M或快閃記憶體之較新型的 記憶體已變得非常受歡迎,因為它結合EpR〇M高密度與 低成本以及騰R0M之電子式抹除能力之優點。快閃=憶 體可被覆寫且不需電力即可保留其内容。現代之快閃記憶 體係以浮置閘極(floating gate)或電荷捕陷架構來設計。丄 架構有其優點和缺點。 浮置閘極架構提供施行簡單化。此架構嵌入閘極結構 94000 5 200814303 (f為浮田置閘極)於習知的金屬氧化物半導體_8)電晶體 閘極堆疊内D雷4 Ab、、+ 、, 妤志& 土 此/入亚儲存於浮置閘極内以及使用電 丨抹除。所儲存之f訊由取決於儲存於浮置閉極 中之電荷之臨限㈣值而可以解釋為“0” 4 1,,值。者 閃記憶體之需求增加時,快閃記憶體必須用新的^ ¥體以程來縮放尺寸1而,新的半導體製程造成浮置閘 極木構之快閃記憶體中關鍵尺寸的減少,此情況造成不希 望之程式化時間增加和保留資料之減少。 Θ電荷捕陷架構對於新的半導體製程相較於浮置間極架 構提供改良之縮放尺寸能力(sealability)。電荷捕陷架構之 一種實施方式為十氧化物_氮化物_氧化物半導體 (s山叫〇Xide-nitride_oxide semic〇nduct〇r,s〇n〇s),i 中 電荷捕陷於該氮化物層中。電荷捕陷效率決定於程式⑽ 作後是否記憶體裝置能夠保持足夠的電荷於儲存節* 並且反映資料保持特性。福勒諾德漢電子穿隨 (Fowler-Nordheim electron tunneling)為所希望的方法用於 透過電洞直接穿隧的抹除操作,其f要非常薄㈣道氧化 物(tunnel oxide),而造成資料保持不良。 於福勒諾德漢抹除操作期間,電子亦能從閘極經由頂 部氧化物穿隧進入電荷捕陷層中。此現象時常稱之為背閘 極注入(back-gate injection)。s〇N〇s快閃記憶體由於^ ^ 極注入而承受不良之福勒諾德漢抹除效能。於氮化物層; 之矽含量改進了抹除效能,但是提供了不良之資料保^。 再者’儘管梦含量以及對於製程添加成本,電荷捕陷芦魚 94000 200814303 氧化物層之間之介面還是呈現出財縮放和功能 之二:於…記._ 厓手汉進抹除效能、和改進 .子的需要。鑑於對節省成本和改進效能之持口二 .求’因此對於發現這些問題之解決之道愈來愈緊^。的茜 已長時間尋求對這些問題之解決方法,但是先 教示或建議任何的解決方法,因此對於這^問 、解决已長期困擾著熟悉此項技術者。 【發明内容】 本發明提供一種記憶體單元系統,其包含在半導體基 ,之上形成第一絕緣體層,在該第'絕緣體層: =捕陷層’在該電荷捕陷層之上形成第二絕緣體層;在; 體層之上形成頂部阻撞中間層,以及 狺中間層之上形成接觸層。 ,例,=明之特定實施例除了或替代以上提及之這些實施 於炎考=上係明顯的之外,還具有其他態樣。該等態樣 二以荨附加圖式時,從閱讀以下之詳細發明中,對此 術領域具有通常知識者*言將變得顯而易見。 【實施方式】 在以下說明中’將給予多個特定細節以對本發明提供 传然而,本發明可在沒有梅^ 的。為了不模糊本發明’一些已知的系㈣ "驟均不詳細揭露。同樣地,顯示該等裝置之實施 94000 200814303 例=圖式係部分圖解的且不#比例冑製,ϋ且特別是_些 ,等尺寸為了呈現清晰起見而在該等圖式中非常誇大地來 …頁丁除此之外,為了清晰及易於圖解、說明及瞭解起見, 相同之4寸铖通常會以相同之元件符號來描述。 “如用於此處之用辭“水平,,係定義為平行於該習知積體 電路表面之平自’而無關其方肖。用辭“垂直,,參照垂直於 门1J门彳疋義之水平的方向。例如“在…上面0b〇ve广、“在···下 面‘(bel〇W)、底部(bottom),,、“頂部(top),,、“侧邊(side)” (如 於側土(sidewall),,)、“較高(higher),,、“較低(1〇獸〇”、“上 面(upper)、在…之上(〇ver),,以及“在…之下&牆〇,,之用 辭均相對於該水平表面來定義。用辭“在···上(⑽),,係指元 件間有直接接觸。 如用於此處之用辭‘‘製程,,包含材料之沈積、圖案化、 曝光、顯影、敍刻、清潔、模製、以及/或該材料之移除或 I如形成上述結構所需之材料。 • 第1圖’其中顯示可實施本發明之各種態樣之 ,子系統1GG之實例之示意圖。智慧型手機102、人造衛 =1 04和°十异系統1 06為使用本發明之電子系統1 〇〇之 只例電子系統100可以是執行用於資訊之產生、傳輸、 清存和耗用之任何功能之任何的系統。例如,智慧型手 舞102可以藉由傳送聲音至人造衛星1〇4而產生資訊。人 造衛星104用來傳輸資訊至計算系統1G6。計算系統106 可用來儲存資訊。智慧型手機1G2亦可㈣從人造衛星1〇4 94000 8 200814303 送來之資訊。 參照第2圖,其中顯示裝置200之平面圖,於該裝置 200可施行本發明之各種態樣。裝置200為包含具有本發 明之記憶體系統202之半導體裝置。裝置200通常包含半 導體基板2 0 4 ’其中形成^一個或多個焉密度核心區和一個 、 或多個低密度週邊部分。 高密度核心區一般包含一個或多個記憶體系統202。 低密度週邊部分一般包含輸入/輸出(I/O)電路和用來以個 / . . % 別方式和選擇方式將各記憶體系統202中之位置定址之程 式化電路。該程式化電路以部分表示,並包含一個或多個 X解碼器206和y解碼器208,其與I/O電路210協作用來 連接所選擇之定址記憶體單元之源極、閘極、和汲極至預 定的電壓或阻抗以實現對記憶體單元的指定操作,例如, 程式化、讀取、和抹除,並取得所需的電壓以實現此等操 作0 為了例示之目的,裝置200顯示為記憶體裝置,但應 瞭解到裝置200可以是具有其他功能區塊的其他的半導體 裝置’譬如數位邏輯區塊、處理器、或其他類型的記憶體。 亦為了例示之目的,裝置200說明為單一型的半導體裝 置,但應瞭解到裝置200可以是使用本發明之具有相似或 不同半導體技術(譬如電源裝置或微機電系統 (microelectromechanical system,MEMS))之其他類型裝置 之多晶片模組。又為了例示之目的,裝置200說明為半導 體裝置,但應暸解到裝置200可以是包含本發明之板層產 9 94000 200814303 • 品(board level product) 〇 - 茲麥照第3圖,其中顯示了記憶體系統2〇2之一部分 -之平面圖,於記憶體系統202中可實施本發明之各種態 樣。記憶體系統202具有記憶體單元系統3〇2之ΜχΝ陣 •列。半導體基板2〇4具有複數條平行延伸之位元線3〇4, '與複數條平行延伸且與該複數條位元線3〇4成直角之字元 線306。該字元線306和位元線3〇4具有接點和互連 厂(nitemmnection)(圖中未顯示)至第2圖中所討論的程式化 ' 電路。 …兹參照第4圖’其中顯示本發明之實施例中記憶體單 疋系統400之剖面立體圖。記憶體單元系統彻可代表第 3圖之記憶體單元系統302。記憶體單元系統彻包含含有 用來儲存電荷(譬如電子)之電荷儲存區4()4之記憶體單元 $疊402。為了例示之目的,記憶體單元系統伽顯示具 其個用來儲存電荷之電荷儲存區綱,但應瞭解到 ’、可提供任何數目之電荷儲存區4G4。亦解 儲存區彻可提供儲存任何數目之電荷。订 記憶體單元堆疊4〇2亦包含半導體基板偏, 型f反,該基板偏具有譬如η型區之第一區彻和3壁如 η型區之第二區41〇〇笫一 / -如 ^ 曰 品 8可以是源極而第二區41〇 =疋汲極’或反之亦然。取決於與記憶體單元系统400 ί接:整個的記憶體陣列而定,第-區術、第二區410、 Ϊ;:ίΓ連接第3圖之位元線304,該位元線304提供對 早凡糸統400的存取用來解碼處理,譬如讀取、r 94000 10 200814303 .二匕::除:記憶體單元系統彻亦包含譬如多晶石夕、^ 夕:或金屬之字元線412,作用為控制閘極與用來 解碼處理(鐾如嘈取、γ — /、 來 : 式和抹除)之位元線304協作。 取决於子凡線412和連接i雷柯、、塔枚斗、、 上·f 彡至電性源極或汲極之位元線304 上之心虎而疋,記憶體單元系統4〇 除電荷儲存區404。 釭式化或抹 :'、、、弟5圖’其中顯示於本發明之實施例中記憶體 凡堆豐500之剖面圖。記恃舻罝 田 早 〔之士己产雜时乂协田口己匕胧早几堆® 500可代表第4圖 體美It 2。記憶體單元堆疊500包含於半導 5〇4(譬如P型石夕基板)上之電荷儲存堆疊502。馨如 二=、n型多晶ip型多^之半導體閘極鄕是錢 何儲存堆疊502上。 疋任包 ”堆疊502提供譬如,型區之第一區4〇8與譬 體之弟二區410之間的區域,用於儲存電荷。半導 .儲存位置的存取。 用於靖取及抹除電荷之 冰電荷儲存堆疊502具有多個層。電荷儲存堆疊% 弟一絕緣體層512(譬如二氧化石、—— 層)是在半導體基板5〇4之上。電㈣部穿隨氧化物 陷声5〗4 3〆―立 儲存堆® 502之電荷捕 ^ 層512之上。電荷捕陷層5U提 何之區域。電荷捕陷層514包含電荷捕陷材料, 。田3石夕之乳化物(slhcon rich此伽)(咖或观峨 ^修xNY)。電荷儲存層502之第二絕緣體層52〇㈤如 一乳化邦i〇2)之頂部阻擔氧化物層)是在電荷捕陷層叫 94000 11 200814303 :二!::存堆疊502亦包含頂部阻撞令間層5i6(譬如 阻擋虱化物層)於第二絕緣體層52〇之上。 朽捕目的’電荷捕陷層514顯示為具有一層之電 = 應瞭解到可有不同的層數。亦為了例示之 的;電荷儲存…02中之各層顯示成分層的 同:二),但應瞭解到諸層可不為分層而是形成具有不 =(:如從電荷細502之底部至頂部的石夕或氮化 物/辰度差)之相似材料的梯度。 ;第4圖之5己j思體單元系統4〇〇,抹除和電荷捕陷 效率為記憶體系統(未圖示)效能評估中所考慮之二個主要 的=數。電荷捕陷效率決定於程式化操作後記憶體裝置是 呆持足夠的电荷於電荷捕陷層514中並反應資料保 特性。 、 於福勒諾德漢抹除操作期間,電子亦能穿随從閘極經 由,頂部氧化物進入電荷捕陷層514中。此不希望之現象常 稱之為肖閘極注人。背閘極注人放慢抹除速度,並造成較 早=抹除飽和。電荷捕陷效率正比於氮化物層中相關的石夕 3里比率。所增加㈣含量增加了電荷捕陷層Μ中電子 動率。所增加的矽含量改善抹除速度至某一程度,但 疋=料保留,常t到損害。所增加的石夕含量既不能改進消 除背閘極注入也不能改善抹除飽和。 已發現到在第二絕緣體層52〇之上之頂部阻擋中間層 516減少了背閘極注入以改進福勒諾德漢抹除速度和抹除 飽和。頂部阻擒中划516增加了電子㈣阻擋高度,並 94000 12 200814303 2抹除操作期間相較於第二絕緣體層52Q降低於頂部阻 間層516 =之電場。如此—來,能改善福勒諾德漢抹^ k度數個數錢(Grdei< Qf magnitude)並降低伏 特之抹除飽和電壓。 丨牛低成伏 =發現到對於半導體閘極通為p型多晶 =!二1邑緣體層520之上之頂部阻播中間層…作用 f ^ s政阻障層並防止硼從半導體閘極506滲透入半導 基板504中。 〜亍¥體 情體堆、二圖’其中顯示於本發明之替代實施例中記 ΐ代表第4: Φ 詳細的剖面圖。記憶體單元堆叠600 _ ^ 憶體單元堆疊術。記憶體單元堆聂 且 吕如夕晶矽、n型多晶矽、或P型多晶石夕之车道 體閉=⑽是在電荷儲存堆疊602上。 曰夕之h 儲:堆疊602提供譬如n型區之第一區_與嬖 η ’區之第二區61〇之間之區域’用: 體基板004和丰導髀鬥托(〜如 +诚仔罨何。+導 位置的存取。叫供讀取和抹除電荷之儲存 第一ί =存堆疊6〇2具有多個層。電荷儲存堆疊602之 =半:二基板⑽之上。譬如底部氮化物層之: 602之電^捕=二!"緣體層612之上。電荷儲存堆疊 荷捕” 疋在底部阻擋中間I 618之上。電 曰4提供儲存電荷之區域。電荷捕陷層614包含 94000 13 200814303 -電何捕陷材料,譬如富含石夕之氮化物(SRN或SiRN)或氣化 夕(SixNY)。電荷儲存堆疊之第二絕緣體層譬如二 氧化矽(Si〇2)之頂部阻擋氧化物層)是在電荷捕陷層614之 上^電何儲存堆疊602亦包含頂部阻擋中間層616(譬如阻 擋氮化物層)於第二絕緣體層62〇之上。 —為了例示目的,電荷捕陷層614顯示為具有一層之電 荷捕陷材:,但應瞭解到可有不同的層數。亦為了二示之 目”的’電荷儲存堆疊6〇2中之各層顯示成分層的,但應瞭 二諸層可不為分層而是形成具有不同濃度(譬如從電荷 料::产6〇。2之底部至頂部的石夕或氮化物濃度差)之相似材 效率二圖之記憶體單元系統4〇。,抹除和電荷捕陷 憶體糸統(未圖示)效能評估中所考慮之二個主要 否i伴持=捕陷效率決定於程式化操作後記憶體裝置是 〔特:保持足夠的電荷於電荷捕陷層614中並反應資料保留 電荷入放慢抹除速度,並造成較早之抹除飽和。 可捕1¾效率正比於氮化物層中相關的矽含量 的秒含量增加了電荷捕陷層61n 曰 加的石夕含量改善抹除速度至某一程戶電:,::動率。所增 【到損害。雖然石夕含量於電荷捕陷效率中 色,但是它對漏電特性並沒有相同 塑、要的角 在電荷捕陷層614中之更多的&办备。由於儲存 環的電荷損失,.含量動 s、、家體層612之進一步 94000 14 200814303 的縮放尺寸。 已發現到在第一絕緣體層612之上之底部阻擋中間層 618改善了資料保留效能。在第一絕緣體層612之上之插 入的底部阻擋中間層61 8改善了介面特性以及於循環期間 的次臨限斜率退化,用以減少經由該第一絕緣體層612之 循環的電荷損失。能達成數伏特之改善,此係藉由由於循 環之電荷損失所產生之臨限電壓改變來測量。 亦已發現到對於半導體閘;^ 6〇6 $ p型乡晶石夕間極 時,在第一絕緣體層612之上之底部阻擋中間層618作用 為額外的硼擴散阻障層並抑制硼從半導體閘極6〇6滲透入 半導體基板604中。 ' 茲參照第7圖,其中顯示第5圖之記憶體單元堆疊5〇〇 於形成第一絕緣體層512階段之更詳細的剖面圖。此更1 細的剖面圖描緣第5圖之第一區5〇8與第5圖之第二區51°〇 之間之記憶體單元堆疊500。第一絕緣體層512形成於半 (.導體基板504上。可藉由任何數量之製程,譬如埶化 用,來形成第一絕緣體層512。 ’、、、 乍 參照第8圖’其中顯示第7圖之結構於電荷捕陷層514 之形成階段之剖面圖。電荷捕陷層514之富切之氮化物 ⑽邮積於第一絕緣體層512上和半導體基板5〇4之上。 可藉由化學氣相沉積製程(CVD)來形成富含矽之氮化 物’其中二種類型之氣體’譬如邮和哪,於富含石夕之 :化物之沉積期間相互作用。將考慮到富含石夕之 來儲存二個或多個位元,譬如NH3:SiH4氣體之比率,低 94000 15 200814303 於約360 : 60,但是高於約53 : 330。富含矽之氮化物可包 括較高之比率,譬如28 : 360,以提供用於單一位元儲存 之導電率。 參照第9圖,其中顯示第8圖之結構於第二絕緣體層 520之形成階段之剖面圖。可藉由任何數目之製程,譬如 原子層沉積(atomic layer deposition ; ALD),而將第二絕緣 體層520沉積在電荷捕陷層514上。或者,可藉由任何數 目之製程,譬如蒸氣氧化作用或槽平面天線(slot plane f 1 antenna ; SPA)電漿技術,使電荷捕陷層514之頂部經受氧 化作用,以從該富含矽之氮化物之上部或電荷捕陷層514 之一般氮化矽層形成第二絕緣體層520,如頂部阻擋氧化 物層。第二絕緣體層520亦位於第一絕緣體層512和半導 體基板504之上。 參照第10圖,其中顯示第9圖之結構於頂部阻擋中間 層516之形成階段之剖面圖。頂部阻擋中間層516可藉由 任何數目之製程,譬如原子層沉積(atomic level deposition),而沉積在第二絕緣體層520上。或者,可藉 由任何數目之製程,譬如槽平面天線電漿氮化作用(slot plane antenna plasma nitridation)或解耦合電漿氮化作用 (decoupled plasma nitridation ; DPN)而使第二絕緣體層 520 之頂部經受氮化作用。頂部阻擋中間層516係位於電荷捕 陷層514、第一絕緣體層512、和半導體基板504之上。 程式化和抹除電壓正比於記憶體單元堆疊500(或亦稱 之為閘極堆疊)之等效氧化物厚度(equivalent oxide 16 94000 200814303 =:。較薄的Ε〇τ最小化對於第3圖之記憶體 鮮之要求。SPA、DPN、或ALD對於超薄氮化 ,層或用於頂部阻射間層516之薄臈提供從數埃⑷至 數t埃之正確的厚度控制。頂部阻擔中間層516最低限度 地增加EOT。 鉍“、、第11圖’其中顯不第6圖之記憶體單元堆疊 600於底部阻擔中間層618之形成階段之剖面圖。或者, 〔底部阻擔令間層618可在相似於第7圖中所述階段之後及 、相似於第8圖所述階段之前形成於第—絕緣體層⑴上。 記憶體單元堆疊_之製造可如第8圖至第1〇 ^所述類似 地連續。底部阻擋中間層618可藉由任何數目之製程,譬 如原子層沉積,而沉積在第一絕緣體層612上。或者,可 藉由任何數目之製程,譬如槽平面天線電漿氮化作用或解 耦合電漿氮化作用錢第-絕緣體層612<頂部經受氮化 作用。底部阻擋中間層618亦位於半導體基板6〇4上面。 茲參照第12圖,其中顯示於本發明之實施例中用來製 造記憶體單元系統400之記憶體單元系統12〇〇的流程圖^ 系統1200包含··於方塊1202中,於半導體基板之上形成 第一絕緣體層,·於方塊1204中,於該第一絕緣體層之^形 成電荷捕陷層;於方塊1206中,於該電荷捕陷層^上形成 第二絕緣體層;於方塊1208中,於該第二絕緣體層之上形 成頂部阻擔中間層;以及於方塊121〇中,於該頂^阻播^ 間層之上形成接觸層。 ^ 因此已發現到本發明有許多的態樣。 94000 17 200814303 、,發現到本發明已改善抹除效能和資料保留。於頂部 阻擔乳化物層之上和閘極多晶石夕下面之頂部阻擔氮化物層 改善了抹除效能。本發明以在底部穿隧氧化物層之上和電 荷捕陷層τ面之底部氮化物層提供了額外的岁文能改進。 夕本卷月之個怨樣為於頂部阻擋氧化物層上面和閘極 多晶石夕下面之頂部阻擋氮化物層減少了背閑極注入,用以 改善抹除速度和飽和。對於?型閑極多晶⑪,頂部阻擔氮 化物層和底部阻擔氮化物層減少職ρ型閑極 入該半導體基板。 y人 本發明之另 朴、 個悲樣為於底部穿隧氧化物層上面和電 何捕1¾層下面之底部阻擋氮化物層減少了循環之 失,用以改善資料保留。 σ 、 本發明之又另一個態樣為提供沉積或氮化物製程以 二頁雜撞氮化物層和底部_氮化物層,由此最低限I 地影響等效氧化物厚度(EOT)。 ·义又 本么月之又另一個怨樣為消除了製造步驟,嬖 化製程和高溫氮化製程。這也高 …羊 太菸日日十π 、一回酿牦添了熱預算和成本。 * _ 另—個態樣為有效地支援和服務減小赤 、簡化系統、和增加效能之歷史傾向。 夕 到達其他有價值之態樣結果推動技術狀態 =此’已發現到本發明之記憶體單元系統 =用:記力憶盤系統之重要且迄今未知與無法取得1:; " 上乂及功能性態樣。所產生之製程及'组構 94000 18 200814303 (configuration)係直接的、有成本效益的、不複雜、高声庚 泛性、正確、靈敏的、以及有效的,以及能藉由採用用於 立即、有效率、和經濟的製造、應用、和利用之已知 件而實施。 雖然本發明已結合特定之最佳模式來描述,但應該瞭 解鑑於先前描述,許多替代、修改、以及變化對在此技術 領域具有通常知識者將會是顯而易見的。因此,本發明係 (欲包含所有落於該附加之申請專利範圍之範疇内的所有此 '種替代、修改以及變化。所有本文迄今所述及或於附加圖 式中所顯示之標的均以示範及非限制的意義來詮釋。 【圖式簡單說明】 第1圖為可實施本發明之各種態樣之電子系統之實例 之示意圖; 第2圖為可實施本發明之各種態樣之裝置之平面圖; 第3圖為可實施本發明之各種態樣之記憶體系統之一 部分之平面圖; 第4圖為於本發明之實施例中之記憶體單元系統之剖 面立體圖; 第5圖為於本發明之實施例中之記憶體單元堆疊之更 詳細的剖面圖; 第6圖為於本發明之替代實施例中之記憶體單元堆疊 之更詳細的剖面圖; 、第7圖為第5圖之纪憶體單元堆疊於第一絕緣體層之 幵> 成階段之更詳細的剖面圖; 94000 19 200814303 第8圖為第7圖之結構於電荷捕陷層之形成階段之剖 面圖; 第9圖為第8圖之結構於第二絕緣體層之形成階段之 剖面圖; 第10圖為第9圖之結構於頂部阻擋中間層之形成階段 之剖面圖; 第11圖為第6圖之記憶體單元堆疊於底部阻擋中間声 之形成階段之剖面圖;以及 曰 第12圖為於本發明之實施例中用來製造記憶體單元 系統之記憶體單元系統的流程圖。 -早凡 【主要元件符號說明】 100 104 200 204 206 210 302 304 402 404 408、 502、 506、 電子系統 人造衛星 裝置 504 、 604 X解碼器 I/O電路 400 、 1200 位元線 102 智慧型手機 106 計算系統 202 記憶體系統 半導體基板 208 y解碼器 記憶體單元系統 306、412字元線 500、600記憶體單元堆疊 電荷儲存區 406半導體基板 508、608 第—區 41〇、51〇、610 第 602電荷儲存堆疊 6〇6半導體閘極512、612第一絕緣體層 94000 20 200814303 514、 520、 618 1202 614 電荷捕陷層 516、616 620 第二絕緣體層 底部阻擋中間層 > 1204 、 1206 、 1208 、 1210 頂部阻擋中間層 方塊 21 94000

Claims (1)

  1. 200814303 十、申請專利範圍: 1· 一種記憶體單元系統(1200),包括·· 在半$體基板(504)之上形成第一絕緣體層(512); 在該第一絕緣體層(512)之上形成電荷捕陷 (514); 在該電荷捕陷層(514)之上形成第二絕緣體; (520); 曰 在該第二絕緣體層(520)之上形成頂部阻擋中間層 ‘ (516);以及 曰 在該頂部阻擋中間層(516)之上形成接觸層(506)。 2. =申請專利範圍f β之系統(12〇〇),復包括在該第_ 絶緣體層(612)之上和該電荷捕陷層(614)下面形成底部 阻擋中間層(618)。 3. 如申請專利範圍第!項之系統(12〇〇),其中,在該第二 絶緣體層(520)之上形成該頂部阻擋中間層(516)包含形 ; 成包括氮化物之該頂部阻擋中間層(516)。 4·申請專利範圍第1項之系統(12〇〇),其中,形成該電荷 捕陷層(514)包含形成包括矽和氮化物之該電荷捕陷層 (514) 〇 5·如申請專利範圍第丨項之系統(12〇〇),復包括: 形成具有記憶體單元系統(400)之記憶體系統 (2〇2),·以及 形成具有該5己憶體系統(202)之裝置(200)或電子系 統(100)。 94000 22 200814303 6· —種記憶體單元系統(400),包括: 在半導體基板(504)之上之第一絕緣體層(512); 在該第一絕緣體層(512)之上之電荷捕陷層(5 14); 在該電荷捕陷層(5 14)之上之第二絕緣體層(52〇); 在该弟一絕緣體層(520)之上之頂部阻擋中間層 (516);以及 在該頂部阻擋中間層(516)之上之接觸層(5〇6)。 f 7.如申請專利範圍第6項之系統(400),復包括在該第一絕 緣體層(612)之上和該電荷捕陷層(614)下面之底部阻擋 中間層(618)。 8.如申請專利範圍第6項之系統(4〇〇),其中,該頂部阻擋 中間層(516)包括氮化物。 9·申請專利範圍第6項之系統(400),其中,該電荷捕陷層 (514)包括矽和氮化物。 ' 1〇·如申請專利範圍第6項之系統(400),復包括·· 』 具有記憶體單元系統(400)之記憶體系統(2〇2),·以 及 具有該記憶體系統(202)之裝置(200)或電子系统 (100) 〇 、 94000 23
TW096125162A 2006-07-31 2007-07-11 Memory cell with multiple nitride layers and method of fabricating the same TWI368317B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/461,428 US8809936B2 (en) 2006-07-31 2006-07-31 Memory cell system with multiple nitride layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200814303A true TW200814303A (en) 2008-03-16
TWI368317B TWI368317B (en) 2012-07-11

Family

ID=38985301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096125162A TWI368317B (en) 2006-07-31 2007-07-11 Memory cell with multiple nitride layers and method of fabricating the same

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8809936B2 (zh)
TW (1) TWI368317B (zh)
WO (1) WO2008016487A2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080032475A1 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Spansion Llc Memory cell system with gradient charge isolation
KR100825787B1 (ko) * 2006-08-18 2008-04-29 삼성전자주식회사 전하트랩층을 포함하는 반도체 메모리소자
US8455268B2 (en) * 2007-08-31 2013-06-04 Spansion Llc Gate replacement with top oxide regrowth for the top oxide improvement
US8119545B2 (en) * 2008-03-31 2012-02-21 Tokyo Electron Limited Forming a silicon nitride film by plasma CVD
KR101499849B1 (ko) * 2008-11-18 2015-03-11 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 장치
US8431984B2 (en) * 2008-11-18 2013-04-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Nonvolatile memory devices including deep and high density trapping layers
US9412598B2 (en) 2010-12-20 2016-08-09 Cypress Semiconductor Corporation Edge rounded field effect transistors and methods of manufacturing
US8263458B2 (en) 2010-12-20 2012-09-11 Spansion Llc Process margin engineering in charge trapping field effect transistors

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5955071A (ja) * 1982-09-24 1984-03-29 Hitachi Micro Comput Eng Ltd 不揮発性半導体装置
US5739569A (en) * 1991-05-15 1998-04-14 Texas Instruments Incorporated Non-volatile memory cell with oxide and nitride tunneling layers
KR100356471B1 (ko) 1999-12-29 2002-10-18 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 이이피롬 셀의 제조 방법
JP4151229B2 (ja) * 2000-10-26 2008-09-17 ソニー株式会社 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
US6465306B1 (en) * 2000-11-28 2002-10-15 Advanced Micro Devices, Inc. Simultaneous formation of charge storage and bitline to wordline isolation
KR100582481B1 (ko) * 2001-01-25 2006-05-23 동경 엘렉트론 주식회사 전자 디바이스 재료의 제조 방법
US6709928B1 (en) * 2001-07-31 2004-03-23 Cypress Semiconductor Corporation Semiconductor device having silicon-rich layer and method of manufacturing such a device
US6440797B1 (en) * 2001-09-28 2002-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. Nitride barrier layer for protection of ONO structure from top oxide loss in a fabrication of SONOS flash memory
US20030153149A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Zhong Dong Floating gate nitridation
JP3637332B2 (ja) * 2002-05-29 2005-04-13 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US7042045B2 (en) * 2002-06-04 2006-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile memory cell having a silicon-oxide nitride-oxide-silicon gate structure
US20080090425A9 (en) * 2002-06-12 2008-04-17 Christopher Olsen Two-step post nitridation annealing for lower EOT plasma nitrided gate dielectrics
US7122415B2 (en) * 2002-09-12 2006-10-17 Promos Technologies, Inc. Atomic layer deposition of interpoly oxides in a non-volatile memory device
US6893920B2 (en) 2002-09-12 2005-05-17 Promos Technologies, Inc. Method for forming a protective buffer layer for high temperature oxide processing
JP2004152924A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Renesas Technology Corp 半導体記憶素子および半導体装置
EP1487013A3 (en) * 2003-06-10 2006-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. SONOS memory device and method of manufacturing the same
TWI244166B (en) * 2004-03-11 2005-11-21 Ememory Technology Inc A non-volatile memory cell and fabricating method thereof
KR20050116976A (ko) * 2004-06-09 2005-12-14 동부아남반도체 주식회사 플래시 메모리 소자 및 이의 프로그래밍/소거 방법
US6933218B1 (en) * 2004-06-10 2005-08-23 Mosel Vitelic, Inc. Low temperature nitridation of amorphous high-K metal-oxide in inter-gates insulator stack
DE102005008321B4 (de) * 2005-02-23 2008-09-25 Qimonda Ag Mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterspeicherelement mit verbessertem Einfangdielektrikum
US7612403B2 (en) * 2005-05-17 2009-11-03 Micron Technology, Inc. Low power non-volatile memory and gate stack

Also Published As

Publication number Publication date
US8809936B2 (en) 2014-08-19
US20080023750A1 (en) 2008-01-31
WO2008016487A2 (en) 2008-02-07
TWI368317B (en) 2012-07-11
WO2008016487A3 (en) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7838362B2 (en) Method of making an embedded trap direct tunnel non-volatile memory
US7385245B2 (en) Low power memory subsystem with progressive non-volatility
TW200814303A (en) Memory cell system with multiple nitride layers
US8242554B2 (en) Integrated two device non-volatile memory
US8143661B2 (en) Memory cell system with charge trap
US20060286747A1 (en) Floating-gate structure with dielectric component
US8369161B2 (en) Semiconductor device and control method therefor
US20200105779A1 (en) Convex shaped thin-film transistor device having elongated channel over insulating layer in a groove of a semiconductor substrate
US20140061771A1 (en) Memory Device with Charge Trap
TW201230301A (en) Gettering agents in memory charge storage structures
TWI336475B (en) Methods for implementing bit-by-bit erase of a flash memory device
US20080153224A1 (en) Integrated circuit system with memory system
US8530307B2 (en) Semiconductor device and fabrication method therefor
US20080150029A1 (en) Memory system with fin fet technology
US8357965B2 (en) Semiconductor device having multiple storage regions
US20080149990A1 (en) Memory system with poly metal gate
US20080032475A1 (en) Memory cell system with gradient charge isolation
TWI277178B (en) Non-volatile memory and fabricating method thereof
US20080150011A1 (en) Integrated circuit system with memory system
US8114736B2 (en) Integrated circuit system with memory system
US20080032464A1 (en) Memory cell system with nitride charge isolation
Oh et al. Simulation of Nanoscale Two-Bit Not-And-type Silicon–Oxide–Nitride–Oxide–Silicon Nonvolatile Memory Devices with a Separated Double-Gate Fin Field Effect Transistor Structure Containing Different Tunneling Oxide Thicknesses

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees