特許 6407488 統合された高Ｋ金属ゲートを有する不揮発性分割ゲートメモリセル及びそれを作製する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6407488

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】統合された高Ｋ金属ゲートを有する不揮発性分割ゲートメモリセル及びそれを作製する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/11524 20170101AFI20181004BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20181004BHJP

   H01L 29/788 20060101ALI20181004BHJP

   H01L 29/792 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/11524

   H01L29/78 371

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-516062(P2018-516062)

(86)(22)【出願日】2016年8月2日

(86)【国際出願番号】US2016045208

(87)【国際公開番号】WO2017058353

(87)【国際公開日】20170406

【審査請求日】2018年3月27日

(31)【優先権主張番号】62/236,101

(32)【優先日】2015年10月1日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/225,393

(32)【優先日】2016年8月1日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500147506

【氏名又は名称】シリコン ストーリッジ テクノロージー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＬＩＣＯＮ ＳＴＯＲＡＧＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100176418

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】ジョウ フェン

(72)【発明者】

【氏名】リウ シャン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ジェン−ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】スー チエン−シェン

(72)【発明者】

【氏名】ドー ニャン

【審査官】 加藤 俊哉

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５２２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４４１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１５１７８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２７／１１５２４

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８８

Ｈ０１Ｌ ２９／７９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メモリセル対を形成する方法であって、
半導体基板の上方に、かつそれから絶縁されたポリシリコン層を形成することと、
前記ポリシリコン層の上方に、かつそれから絶縁された離間する導電性制御ゲート対を形成することであって、前記制御ゲートが、互いに向き合う内側表面及び互いに反対側を向く外側表面を有する、形成することと、
前記制御ゲートの前記内側及び前記外側表面に直接的に沿って延在する第１の絶縁層を形成することと、
前記第１の絶縁層に直接的に沿って延在する第２の絶縁層を形成することと、
前記制御ゲートの前記外側表面に隣接する前記ポリシリコン層の一部分を除去することと、
前記第２の絶縁層に直接的に沿って、かつ前記制御ゲートの前記外側表面に間接的に沿って延在する第１の絶縁スペーサを形成することと、
前記第２の絶縁層に直接的に沿って、かつ前記制御ゲートの前記内側表面に間接的に沿って延在する第２の絶縁スペーサを形成することと、
前記第１及び第２の絶縁スペーサに沿って、かつ前記制御ゲートの前記外側表面に隣接する前記基板の一部分に沿って延在するＨＫＭＧ層を形成することであって、前記ＨＫＭＧ層が、
高Ｋ絶縁材料層、及び
前記高Ｋ絶縁材料層上の金属材料層、を含む、形成することと、
前記第２の絶縁スペーサに沿って延在する前記ＨＫＭＧ層の一部分を除去することと、
前記第２の絶縁スペーサを除去することと、
前記制御ゲートの前記内側表面に隣接する前記ポリシリコン層の一部分を除去することと、
前記制御ゲートの前記内側表面に隣接するソース領域を前記基板内に形成することと、
前記ソース領域の上方に、かつそれから絶縁された導電性消去ゲートを形成することであって、前記消去ゲートが、少なくとも前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層によって前記制御ゲートの各々から絶縁される、形成することと、
導電性ワードラインゲートを前記第１の絶縁スペーサに横方向に隣接して形成することであって、前記ワードラインゲートの各々に対して、前記ＨＫＭＧ層が、前記ワードラインゲートと前記第１の絶縁スペーサのうちの１つとの間に配設された第１の部分、及び前記ワードラインゲートと前記基板との間に配設された第２の部分を含む、形成することと、
前記ワードラインゲートのうちの１つに隣接して各々配設されたドレイン領域を前記基板内に形成すること、を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の絶縁層が、第１の絶縁材料から形成され、前記第２の絶縁層が、前記第１の絶縁材料とは異なる第２の絶縁材料から形成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の絶縁材料が、酸化シリコンであり、前記第の２絶縁材料が、窒化シリコンである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

シリサイドを前記消去ゲート及び前記ワードラインゲートの上面に形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

シリサイドを前記ドレイン領域の前記半導体基板の上面に形成することを更に含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記ワードラインゲートが、前記ＨＫＭＧ層の高Ｋ絶縁材料層によってのみ前記基板から絶縁される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記制御ゲートの各々の上に絶縁材料のブロックを形成することであって、前記第１の絶縁層が、前記絶縁材料のブロックの各々の側部に直接的に沿って延在する、形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記消去ゲート及び前記ワードラインゲートの前記形成が、
第２のポリシリコン層を前記基板の上方かつ前記制御ゲートの上方に形成することと、
前記制御ゲートの上方かつ前記基板の上方の前記第２のポリシリコン層の一部分を除去し、前記消去ゲートとして、前記制御ゲート間の前記第２のポリシリコン層の第１のブロックを残し、前記ワードラインゲートのうちの１つとして、前記第１の絶縁スペーサのうちの１つに隣接する前記第２のポリシリコン層の第２のブロックを残し、かつ前記ワードラインゲートのうちの別の１つとして、前記第１の絶縁スペーサのうちの別の１つに隣接する前記第２のポリシリコン層の第３のブロックをして残すことと、を含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願〕
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年１０月１日出願の米国仮出願第６２／２３６，１０１号の利益を主張するものである。

【0002】

本発明は、不揮発性メモリデバイスに関する。

【背景技術】

【0003】

分割ゲート不揮発性メモリセルは、当該技術分野において周知である。例えば、米国特許第７，９２７，９９４号（同特許は、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる）は、分割ゲート不揮発性メモリセルを開示している。図１は、半導体基板１２上に形成されたかかる分割ゲートメモリセルの一例を例証する。ソース領域１６及びドレイン領域１４は、基板１２内の拡散領域として形成され、それらの間にチャネル領域１８を画定する。メモリセルは、４つの導電性ゲート、すなわち、チャネル領域１８の第１の部分及びソース領域１６の一部分の上方に配設され、かつそれから絶縁された浮遊ゲート２２、浮遊ゲート２２の上方に配設され、かつそれから絶縁された制御ゲート２６、ソース領域１６の上方に配設され、かつそれから絶縁された消去ゲート２４、及びチャネル領域１８の第２の部分の上方に配設され、かつそれから絶縁された選択ゲート２０を含む。導電性接点１０が形成されて、ドレイン領域１４に電気的に接続することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

メモリセルがアレイ状に配置され、かかるメモリセルの列が分離領域の列によって分離される。分離領域は、絶縁材料が形成される基板の部分である。論理（コア）デバイス及び高電圧デバイスは、メモリアレイと同じチップ上に形成され、多くの場合、同じ加工工程のうちのいくつかを共有して形成され得る。高Ｋ金属材料からのメモリセルゲート並びに論理ゲート及び高電圧ゲート（ＨＫＭＧ−金属層の下の高Ｋ誘電体）の作製も既知である。しかしながら、論理デバイスの処理中にメモリセル構造の積層体が劣化する場合があることが分かっている。

【0005】

本発明は、メモリセル構造体の劣化が少ない論理デバイス及び高電圧デバイスと同じチップ上に分割ゲート不揮発性メモリデバイスを形成するための技術である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した問題及び必要性は、メモリセル対を形成する方法によって対処され、この方法は、
半導体基板の上方に、かつそれから絶縁されたポリシリコン層を形成することと、
ポリシリコン層の上方に、かつそれから絶縁された離間する導電性制御ゲート対を形成することであって、制御ゲートが、互いに向き合う内側表面及び互いに反対側を向く外側表面を有する、形成することと、
制御ゲートの内側及び外側表面に直接的に沿って延在する第１の絶縁層を形成することと、
第１の絶縁層に直接的に沿って延在する第２の絶縁層を形成することと、
制御ゲートの外側表面に隣接するポリシリコン層の一部分を除去することと、
第２の絶縁層に直接的に沿って、かつ制御ゲートの外側表面に間接的に沿って延在する第１の絶縁スペーサを形成することと、
第２の絶縁層に直接的に沿って、かつ制御ゲートの内側表面に間接的に沿って延在する第２の絶縁スペーサを形成することと、
第１及び第２の絶縁スペーサに沿って、かつ制御ゲートの外側表面に隣接する基板の一部分に沿って延在するＨＫＭＧ層を形成することであって、ＨＫＭＧ層が、
高Ｋ絶縁材料層、及び
高Ｋ絶縁材料層上の金属材料層、を含む、形成することと、
第２の絶縁スペーサに沿って延在するＨＫＭＧ層の一部分を除去することと、
第２の絶縁スペーサを除去することと、
制御ゲートの内側表面に隣接するポリシリコン層の一部分を除去することと、
制御ゲートの内側表面に隣接するソース領域を基板内に形成することと、
ソース領域の上方に、かつそれから絶縁された導電性消去ゲートを形成することであって、消去ゲートが少なくとも第１の絶縁層及び第２の絶縁層によって制御ゲートの各々から絶縁される、形成することと、
導電性ワードラインゲートを第１の絶縁スペーサに横方向に隣接して形成することであって、ワードラインゲートの各々に対して、ＨＫＭＧ層が、ワードラインゲートと第１の絶縁スペーサのうちの１つとの間に配設された第１の部分、及びワードラインゲートと基板との間に配設された第２の部分を含む、形成することと、
ワードラインゲートのうちの１つに隣接して各々配設されたドレイン領域を基板内に形成すること、を含む。

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】従来の不揮発性メモリセルの横断面図である。

【図2A】半導体基板の上面図である。

【図2B】半導体基板内の活性及び分離領域の形成における工程を示す横断面図である。

【図2C】半導体基板の上面図である。

【図2D】半導体基板内の活性及び分離領域の形成における工程を示す横断面図である。

【図2E】半導体基板内の活性及び分離領域の形成における工程を示す横断面図である。

【図2F】半導体基板内の活性及び分離領域の形成における工程を示す横断面図である。

【図3A】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3B】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3C】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3D】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3E】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3F】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3G】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3H】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3I】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3J】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3K】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3L】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3M】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3N】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3O】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3P】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3Q】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【図3R】不揮発性メモリセルの形成における工程を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、メモリセル構造体を、同じチップ上に形成された論理デバイスの形成及び処理の間に保護することによって、上述の問題を解決する。かかるメモリセルを形成する方法は、図２Ａ〜図２Ｆ、図３Ａ〜図３Ｒに例証される。この方法は、好ましくはＰ型のものであり、当該技術分野で周知の半導体基板１２から始まる。
分離領域形成

【0010】

図２Ａ〜図２Ｆは、基板上に分離領域を形成する周知のＳＴＩ方法を例証する。図２Ａを参照して、好ましくはＰ型のものであり、当該技術分野で周知の半導体基板１２（又は半導体ウェル）の平面図が示される。第１の材料層３０及び第２の材料層３１は、基板上に形成される（例えば、成長又は堆積させる）。例えば、第１の層３０は、二酸化シリコン（以下、「酸化物」）であってもよく、これは、酸化又は酸化物堆積（例えば、化学気相堆積若しくはＣＶＤ）等の任意の周知の技法によって基板１２上に形成される。窒素ドープ酸化物又は他の絶縁性誘電体も使用されてもよい。第２の層３１は、窒化シリコン（以下、「窒化物」）、であってもよく、これは、好ましくはＣＶＤ又はＰＥＣＶＤ（プラズマ増強ＣＶＤ）によって酸化物層３０の上方に形成される。図２Ｂは、結果として得られた構造の断面を例証する。

【0011】

第１及び第２の層３０／３１が形成されると、好適なフォトレジスト材料３２を窒化物層３１上に塗布し、マスキング工程を行い、図２Ｃに示すように、Ｙ又はカラム方向に延在する特定領域（ストライプ３３）からフォトレジスト材料を選択的に除去する。フォトレジスト材料３２が除去される場合、露出された窒化物層３１及び酸化物層３０は、標準のエッチング技法（すなわち、異方性窒化物及び酸化物／誘電体エッチングプロセス）を使用してストライプ３３でエッチングされて、構造内にトレンチ３４を形成する。次いで、シリコンエッチングプロセスを使用して、図２Ｄに示すように、シリコン基板１２の中へトレンチ３４を下方に延在させる。フォトレジスト３２が除去されない場合、窒化物層３１及び酸化物層３０は維持される。図２Ｄに例証される結果として生じる構造は、ここで、分離領域３６と織り合わせられた活性領域３５を画定する。

【0012】

この構造が更に処理されて、残りのフォトレジスト３２を除去する。次いで、厚い酸化物層を堆積することで、トレンチ３４内に二酸化シリコンのような分離材料が形成され、続いて、化学機械研磨又はＣＭＰエッチングにより（窒化物層３１をエッチングのストッパとして使用）、図２Ｅに示すように、トレンチ３４内の酸化物ブロック３８を除いて、酸化物層を除去する。次いで、残りの窒化物層３１及び酸化物層３０は、窒化／酸化エッチングプロセスを使用して除去され、図２Ｆに示すように、分離領域３６に沿って延在するＳＴＩ酸化物ブロック３８が残される。

【0013】

図２Ａ〜図２Ｆは、基板のメモリセルアレイ領域を例証し、ここで、メモリセルのカラムが分離領域３６によって分離される活性領域３５内に形成される。基板１２が、メモリセルアレイ領域内に形成されたメモリセルを動作させるために使用される制御回路が形成される少なくとも１つの周辺領域も含むことに留意されたい。好ましくは、分離ブロック３８も上述の同じＳＴＩプロセス中に周辺領域内に形成される。
メモリセル形成

【0014】

図２Ｆに示す構造は、以下のとおりに更に処理される。図３Ａ〜図３Ｒは、本発明のプロセスにおける次の工程が行われるときの、図２Ｆから直角に（図２Ｃ及び図２Ｆに示される線３Ａ−３Ａに沿って）見た活性領域３５内の構造の断面を示す。

【0015】

図３Ａから始まり、基板１２上の二酸化シリコン層４０の形成が示される。その後、第１のポリシリコン（又はアモルファスシリコン）層４２が二酸化シリコン層４０上に堆積又は形成される。第１のポリシリコン層４２は、その後に活性領域３５に平行の方向にパターン形成される（ポリシリコンを分離領域３６から除去するため）。

【0016】

図３Ｂを参照して、二酸化シリコン等の別の絶縁層４４（又は更には複合絶縁層、例えば、ＯＮＯ（酸化物副層、窒化物副層、酸化物副層）が、第１のポリシリコン層４２上に堆積又は形成される。次いで、第２のポリシリコン層４６が層４４上に堆積又は形成される。絶縁体の別の層４８は、ポリシリコンの第２の層４６上に堆積又は形成され、その後のドライエッチング中のハードマスクとして使用される。好ましい実施形態では、層４８は、窒化シリコンと、二酸化シリコンと、窒化シリコンとを含む複合層である。しかしながら、層４８は、代わりに単一の窒化物層であってもよい。

【0017】

図３Ｃを参照して、フォトレジスト材料（図示せず）は、図３Ｂに示される構造上に堆積し、マスキング工程が形成され、フォトレジスト材料の選択された部分を露出させる。フォトレジストは現像され、そのフォトレジストをマスクとして使用して、構造体に対するエッチングが行われる。次いで、複合層４８、第２のポリシリコン層４６、及び複合絶縁層４４は、第１のポリシリコン層４２が露出されるまで異方性エッチングされる。ポリエッチングを使用してポリ層４２の上部を除去し、その上面を各積層体Ｓ１及びＳ２まで傾斜させてもよい。結果として生じる構造が、図３Ｃに示される。２つの「積層体」Ｓ１及びＳ２のみが示されているが、互いに分離されるかかる「積層体」がいくつか存在することが明らかであろう。

【0018】

次いで、この構造は、図３Ｄに示すように、絶縁層、好ましくは酸化シリコン（ＨＴＯ）５０及び窒化シリコン５２（すなわち、以下に示すように、より良好なデバイスの分離及び保護のための異なる絶縁材料）で被覆される。任意選択的なＳｉＧｅプロセスモジュールはこの時点で行われてもよく、ここでチャネルＳｉＧｅがＰＭＯＳデバイス上に形成され、その可動性を高め、これにより電流を駆動してもよい。このプロセスは、窒化物の薄層の堆積を含むことがある。次いで、マスキング及びエッチングプロセスが使用され、ＰＭＯＳエリアを開き、その中の窒化物及び残りの酸化物を除去してもよい。次いで、ＳｉＧｅを、ＰＭＯＳシリコン上に選択的に成長させてもよい。次いで、窒化物を、非ＰＭＯＳエリアから除去する。

【0019】

図３Ｅを参照して、次いで、フォトリソグラフィマスキング工程が行われ、積層体Ｓ１及びＳ２並びに積層体Ｓ１／Ｓ２の間の領域を部分的に被覆するフォトレジスト５４を形成する。この考察のために、積層体Ｓ１及びＳ２の各対について、積層体Ｓ１とＳ２との間の領域は、「内側領域」と呼ばれ、フォトレジストによって被覆されていない積層体の反対側の領域は、「外側領域」と称されるものとする。次いで、窒化物エッチングが行われ、外側領域に積層体Ｓ１／Ｓ２の側部を被覆する窒化物５２のスペーサ５２ａを形成する。

【0020】

次いで、ポリエッチングが行われ、図３Ｆに示すように、窒化物スペーサ５２によって保護されていない外側領域のポリ層４２の露出された部分を除去する。論理デバイスエリアのポリシリコン４２も除去される。次いで、フォトレジスト５４が除去される。酸化物の堆積（例えば、ＨＴＯ）及び異方性エッチングが行われ、図３Ｇに示すように、外側領域の窒化物スペーサ５２ａに沿って、かつ内側領域の窒化物層５２に沿って酸化物スペーサ５６を形成する。酸化物エッチングは、基板上及び外側領域の酸化物層４０の露出された部分を除去する。

【0021】

図３Ｈを参照して、次いで、高Ｋ材料（すなわち、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、又は他の適切な材料等の酸化物の誘電率Ｋを超える誘電率Ｋを有する）の絶縁層５８ａを備える、高Ｋ金属ゲート層ＨＫＭＧ５８が、構造の上方、かつ導電性金属層５８ｂの下に形成される。この形成は原子層化学気相堆積を使用して行われてもよい。高Ｋ金属ゲート層も論理デバイスエリアに形成される。次いで、マスキング工程が行われ、フォトレジスト６０により外側領域を被覆するが、内側領域は露出させる。次いで、ＨＫＭＧエッチングが行われ、ＨＫＭＧ層５８の露出された部分を内側領域から除去する。次いで、酸化物エッチングが使用され、酸化物スペーサ５６が内側領域から除去される。次いで、窒化物エッチングが行われ、図３Ｉに示すように、窒化物層５２のうち、内側領域の積層体Ｓ１／Ｓ２の側部を被覆するスペーサ５２ｂを除いて、残りの部分を除去する。次いで、ポリエッチングが行われ、図３Ｊに示すように、酸化物層４０を露出させる内側領域（窒化物スペーサ５２ｂによって保護されていない）のポリ層４２の露出された部分を除去する。

【0022】

フォトレジスト６０が除去された後、ＨＶ ＨＴＯ酸化物層６２が構造の上方に形成され、これはその後の移植のための遮蔽酸化物として役立つ。次いで、フォトレジスト６４が、内側領域を除いて構造の上方に形成される。次いで、移植プロセスが行われ、図３Ｋに示すように、内側領域の下の基板内にソース領域（ソースライン領域）６６を形成する。次いで、酸化物エッチングが使用され、図３Ｌに示すように、内側領域のＨＶ ＨＴＯ酸化物６２を除去する。フォトレジスト６４が除去された後、次いでＨＴＯ酸化物の堆積が行われ、図３Ｍに示すように、構造の上方にトンネル酸化物層６８を形成する。次いで、フォトレジスト７０が、内側領域の上方に形成され、外側領域が露出される。酸化物エッチングが使用され、図３Ｎに示すように、外側領域のトンネル酸化物層６８及びＨＶ ＨＴＯ酸化物層６２の露出された部分を除去する。酸化物の論理デバイスエリアからの並列除去は、この同じ酸化物エッチング中に行われる。

【0023】

フォトレジスト７０が除去された後、図３Ｏに示すように、厚いポリシリコン層７２が構造の上方（論理デバイスエリアの構造の上方を含む）に堆積される。メモリセルエリアの初期のポリ厚さは、論理デバイスエリアのポリ厚さと同じである。ダミーポリは、その後のポリ平坦化のためにメモリセルエリアに堆積されて保持されてもよい。論理デバイスエリアのダミーポリは、後にポリＣＭＰ又はポリエッチングバックによって除去されてもよい。ポリ層７２は化学機械研磨（ＣＭＰ）により平坦化され、続いて更にポリエッチングバックされ、内側領域に消去ゲートＥＧとなるポリブロック７２ａが残され、外側領域にワードラインゲートＷＬとなるポリブロック７２ｂが残される。図３Ｐを参照する。フォトレジスト７４は、内側領域及び外側領域の一部分を被覆するように形成されかつパターン化され、外側領域の外側部分が露出される。ポリエッチングが使用され、図３Ｑに示すように、ポリ層７２の露出された部分を除去し、ワードラインゲート７２ｂの外側縁部を画定する。並列フォトリソグラフィポリエッチングは、論理ゲートを画定するためにも使用される。

【0024】

フォトレジスト７４を除去した後、移植プロセスが使用され、ワードラインゲート７２ｂに整列した外側領域にドレイン領域７６を形成する。絶縁材料（例えば、酸化物又は窒化物）７８のスペーサがワードラインゲート７２ｂの側部に沿って形成される。次いで、シリサイド８０が、消去ゲート７２ａ、ワードラインゲート７２ｂ、及び基板（ドレイン領域部分）の露出された表面部分に形成される。最終構造を図３Ｒに示す。ソース領域６６及びドレイン領域７６は、それらの間にチャネル領域８２を画定する。チャネル領域の第１の部分（浮遊ゲート４２の下）の導電率は、浮遊ゲート４２によって制御され、チャネル領域の第２の部分（ワードラインゲート７２ｂの下）の導電率はワードラインゲート７２ｂによって制御される。

【0025】

上述の図３Ｄから始まる酸化物５０及び窒化物５２は、多くの利点を有する。積層体対の外側領域上に形成された酸化物５０及び窒化物５２は、制御ゲート４６とまだ形成されていない高Ｋ金属ゲート層ＨＫＭＧ５８との間の主要な分離体となる。積層体対の内側領域に形成された酸化物５０及び窒化物５２は、制御ゲート４６とまだ形成されていない消去ゲート７２ａとの間の主要な分離体となる。加えて、酸化物５０及び窒化物５２は、内側積層領域からのＨＫＭＧ除去中に制御ゲート４６及び浮遊ゲート４２を保護する（図３Ｉ参照）。これにより、トンネル酸化物６８が内側積層領域でＨＫＭＧを含まないことが可能になる（図３Ｍ参照）。

【0026】

本発明は、上述の、及び本明細書に例示の実施形態（複数可）に限定されない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しておらず、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、特許請求の範囲及び明細書から明らかであるように、全ての方法工程が例証又は特許請求される正確な順序で行われる必要はないが、本発明のメモリセルの適切な形成を可能にする任意の順序で行われる。単一の材料層は、複数のそのような又は類似の材料層として形成することができ、かつ逆もまた同様である。本明細書で使用される、「形成する」及び「形成される」という用語は、材料堆積、材料成長、又は開示若しくは特許請求される材料を提供する際の任意の他の技法を含むものとする。

【0027】

本明細書で使用される場合、「の上方に（over）」及び「の上に（on）」という用語は両方とも、「の上に直接的に」（中間材料、要素、又は空間がそれらの間に何ら配設されない）、及び「の上に間接的に」（中間材料、要素、又は空間がそれらの間に配設される）を包括的に含むことに留意するべきである。同様に、「隣接する」という用語は、「直接的に隣接する」（中間材料、要素、又は空間がそれらの間に何ら配置されない）、及び「間接的に隣接する」（中間材料、要素、又は空間がそれらの間に配置される）を含む。例えば、要素を「基板の上方に」形成することは、その要素を基板の上に直接的に、中間材料／要素をそれらの間に何ら伴わずに、形成すること、並びにその要素を基板の上に間接的に、１つ以上の中間材料／要素をそれらの間に伴って、形成することを含み得る。

【要約】

メモリセル対を形成する方法であって、半導体基板の上方に、かつそれから絶縁されたポリシリコン層を形成することと、ポリシリコン層の上方に、かつそれから絶縁された導電性制御ゲート対を形成することと、制御ゲートの内側及び外側表面に沿って延在する第１及び第２の絶縁層を形成することと、制御ゲートの外側表面に隣接するポリシリコン層の一部分を除去することと、ＨＫＭＧ層を構造上に形成して、その一部分を制御ゲート間から除去することと、制御ゲートの内側表面に隣接するポリシリコン層の一部分を除去することと、制御ゲートの内側表面に隣接するソース領域を基板内に形成することと、ソース領域の上方に、かつそれから絶縁された導電性消去ゲートを形成することと、導電性ワードラインゲートを制御ゲートに横方向に隣接して形成することと、ワードラインゲートに隣接するドレイン領域を基板内に形成すること、を含む、方法。
【選択図】図３Ｒ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図3I】

【図3J】

【図3K】

【図3L】

【図3M】

【図3N】

【図3O】

【図3P】

【図3Q】

【図3R】