JP2004247714A - Sonos記憶セル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この記憶セルは、半導体基板内に所定の間隔離隔されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、ソース領域及びドレイン領域の間に定義されたチャンネル領域を含む。ソース領域及びドレイン領域に隣接したチャンネル領域のエッジ上に電荷貯蔵絶縁層が形成される。電荷貯蔵絶縁層の間のチャンネル領域上にゲート絶縁膜が形成され、ゲート絶縁膜及び電荷貯蔵絶縁層上にゲート電極が形成される。この素子の製造方法によると、半導体基板に多層絶縁層、下部導電膜及びハードマスク膜を順次に積層することを含む。ハードマスク膜、下部導電膜及び多層絶縁膜を順次にパターニングしてギャップ領域を形成する。ギャップ領域に露出した半導体基板及び下部導電膜の表面にゲート酸化膜を形成し、ゲート酸化膜上にギャップ領域を満たすゲートパターンを形成する。
【選択図】 図2
Description
52 トンネル酸化膜
54 電荷トラップ層
56 ブロッキング絶縁膜
58a 下部の側壁パターン
64 ゲート絶縁膜
64s 側壁
66 ゲートパターン
66s シリサイド層
68a 上部の側壁パターン
70 ゲート電極
72 電荷貯蔵絶縁層
74d ドレイン領域
74s ソース領域
76 チャンネル領域
Claims (21)
- 半導体基板内に所定の間隔離隔されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に定義されたチャンネル領域と、
前記ソース領域に隣接した前記チャンネル領域のエッジ上に形成された第1電荷貯蔵絶縁層と、
前記ドレイン領域に隣接した前記チャンネル領域のエッジ上に形成された第2電荷貯蔵絶縁層と、
前記第1及び第2電荷貯蔵絶縁層の間の前記チャンネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜及び前記第1及び第2電荷貯蔵絶縁層上に形成されたゲート電極と、
を含むことを特徴とするSONOS記憶セル。 - 前記電荷貯蔵絶縁層は、
トンネル酸化膜、電荷トラップ層及びブロッキング絶縁膜が積層された多層絶縁層であることを特徴とする請求項1に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート絶縁膜は、
前記第1及び第2電荷貯蔵絶縁層よりも薄い等価酸化膜厚さ(EOT)を有することを特徴とする請求項1に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート絶縁膜は、
前記第1及び第2電荷貯蔵絶縁層の側壁に整列されて垂直に延長された側壁を有することを特徴とする請求項1に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート電極は、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲートパターンと、
前記第1及び第2電荷貯蔵絶縁層上に各々形成されたゲート側壁パターンと、を含むことを特徴とする請求項1に記載のSONOS記憶セル。 - 半導体基板内に所定の間隔離隔されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、
前記ソース領域とドレイン領域との間に定義されたチャンネル領域と、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に各々隣接した前記チャンネル領域のエッジ上に互いに離隔されて形成された一対の電荷貯蔵絶縁層と、
前記電荷貯蔵絶縁層の間の前記チャンネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲートパターンと、
前記電荷貯蔵絶縁層上に形成された下部側壁パターンと、
前記下部側壁パターン上に形成された上部側壁パターンと、を含み、
前記上部側壁パターンは前記下部側壁パターン及び前記ゲートパターンと接することを特徴とするSONOS記憶セル。 - 前記電荷貯蔵絶縁層は、
トンネル酸化膜、電荷トラップ層及びブロッキング絶縁膜が積層された多層絶縁層であることを特徴とする請求項6に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート絶縁膜は、
前記電荷貯蔵絶縁層よりも薄い等価酸化膜厚さ(EOT)を有することを特徴とする請求項6に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート絶縁膜は、
前記電荷貯蔵絶縁層及び前記下部側壁パターンの側壁に整列されて垂直に延長された側壁を有することを特徴とする請求項6に記載のSONOS記憶セル。 - 半導体基板内に所定の間隔離隔されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に定義されたチャンネル領域と、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に各々隣接した前記チャンネル領域のエッジ上に互いに離隔されて形成された一対の電荷貯蔵絶縁層と、
前記電荷貯蔵絶縁層の間の前記チャンネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲートパターンと、
前記電荷貯蔵絶縁層上に形成された下部側壁パターンと、
前記下部側壁パターン上に形成された上部側壁パターンと、を含み、
前記下部側壁パターンは前記上部側壁パターン及び前記ゲートパターンと電気的に絶縁されることを特徴とするSONOS記憶セル。 - 前記電荷貯蔵絶縁層は、
トンネル酸化膜、電荷トラップ層及びブロッキング絶縁膜が積層された多層絶縁層であることを特徴とする請求項10に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲート絶縁膜は、
前記電荷貯蔵絶縁層よりも薄い等価酸化膜厚さ(EOT)を有することを特徴とする請求項10に記載のSONOS記憶セル。 - 前記下部側壁パターンと前記上部側壁パターンとの間に介在されたゲート層間絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載のSONOS記憶セル。
- 前記ゲート絶縁膜は、
前記電荷貯蔵絶縁層の側壁及び前記下部側壁パターンの側壁に整列されて垂直に延長された側壁を有することを特徴とする請求項10に記載のSONOS記憶セル。 - 前記ゲートパターン及び前記下部側壁パターンは独立的に電圧が印加されることを特徴とする請求項10に記載のSONOS記憶セル。
- 半導体基板に多層絶縁層、下部導電膜及びハードマスク膜を順次に積層する段階と、
前記ハードマスク膜、前記下部導電膜及び前記多層絶縁層を順次にパターニングしてギャップ領域を形成する段階と、
前記ギャップ領域に露出した半導体基板及び前記下部導電膜の表面にゲート酸化膜を形成する段階と、
前記ゲート酸化膜上に前記ギャップ領域を満たすゲートパターンを形成する段階と、
前記ハードマスク膜を除去して前記ゲートパターンの側壁の一部分を露出させる段階と、
前記露出したゲートパターンの側壁に上部側壁パターンを形成する段階と、
前記ゲートパターン及び前記上部側壁パターンをエッチングマスクとして使用して前記下部導電膜及び前記多層絶縁膜をパターニングして前記上部側壁パターンの下部に下部側壁パターン及び電荷貯蔵絶縁層を形成する段階と、
前記ゲートパターン及び前記上部側壁パターンをエッチングマスクとして使用して前記電荷貯蔵絶縁層に隣接した基板内にソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とするSONOS記憶セルの形成方法。 - 前記ギャップ領域に露出した半導体基板内に不純物を注入してチャンネル領域を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項16に記載のSONOS記憶セルの形成方法。
- 前記上部側壁パターンを形成する段階は、
前記ハードマスク膜が除去された半導体基板上にコンフォマルな上部導電膜を形成する段階と、
前記上部導電膜を異方性エッチングして前記下部導電膜を露出させる段階と、を含むことを特徴とする請求項16に記載のSONOS記憶セル。 - 半導体基板に多層絶縁層、下部導電膜、層間絶縁膜及びハードマスク膜を順次に積層する段階と、
前記ハードマスク膜、前記層間絶縁膜、前記下部導電膜及び前記多層絶縁層を順次にパターニングしてギャップ領域を形成する段階と、
前記ギャップ領域に露出した半導体基板及び前記下部導電膜の表面にゲート酸化膜を形成する段階と、
前記ゲート酸化膜上に前記ギャップ領域を満たすゲートパターンを形成する段階と、
前記ハードマスク膜を除去して前記層間絶縁膜を露出させる段階と、
前記層間絶縁膜上のゲートパターンの側壁に上部側壁パターンを形成する段階と、
前記ゲートパターン及び前記上部側壁パターンをエッチングマスクとして使用して前記層間絶縁膜、前記下部導電膜及び前記多層絶縁膜をパターニングして前記上部側壁パターンの下部にゲート層間絶縁膜、下部側壁パターン及び電荷貯蔵絶縁層を形成する段階と、
前記ゲートパターン及び前記上部側壁パターンをエッチングマスクとして使用して前記電荷貯蔵絶縁層に隣接した基板内にソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とするSONOS記憶セルの形成方法。 - 前記ギャップ領域に露出した半導体基板に不純物を注入してチャンネル領域を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載のSONOS記憶セル形成方法。
- 前記上部側壁パターンを形成する段階は、
前記ハードマスク膜が除去された半導体基板上にコンフォマルな上部導電膜を形成する段階と、
前記上部導電膜を異方性エッチングして前記層間絶縁膜を露出させる段階と、を含むことを特徴とする請求項19に記載のSONOS記憶セル。
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