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PRIORITÄTSANSPRUCH
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Die Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen
Patentanmeldung Nr. 10-2002-0054460, angemeldet am 10. September
2002, in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin voll mit
offenbart wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft integrierte
Schaltungsvorrichtungen und Verfahren zum Ausbilden von integrierten
Schaltungsvorrichtungen im allgemeinen und insbesondere nicht-flüchtige integrierte
Schaltungsspeichervorrichtungen und Verfahren zum Ausbilden von
nicht-flüchtigen
integrierten Schaltungsspeichervorrichtungen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine typische Flash-Speichervorrichtung kann
eine Stapel- bzw. Schichtstruktur einschließlich eines Floating-Gates
enthalten. Ein Verfahren zum Herstellen einer herkömmlichen
Gate-Struktur einer nicht-flüchtigen
Speichervorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Gemäß 1 wird ein Gate-Muster 90 einer
nicht-flüchtigen
Speichervorrichtung auf einem integrierten Schaltungssubstrat 10 (d.h.
einem Substrat für
eine integrierte Schaltung) ausgebildet. Das Gate-Muster 90 enthält eine
Gate-Oxidschicht 12, ein Inter-Gate-Dielektrikum 21,
ein Steuer-Gate 22 und ein Abdeckmuster 24, die
aufeinanderfolgend ausgebildet werden. Die Gate-Oxidschicht kann
eine Siliziumoxidschicht sein, die durch ein thermisches Oxidieren des
Sub strats 10 ausgebildet wird. Das Inter-Gate-Dielektrikum 21 kann
auf einer unteren Siliziumoxidschicht 16, einer Siliziumnitridschicht 18 und einer
oberen Siliziumoxidschicht 20 hergestellt sein, welche
aufeinanderfolgend ausgebildet sein können. Das Floating-Gate 14 kann
aus Polysilizium hergestellt sein, das Steuer-Gate 29 kann
aus Polysilizium hergestellt sein und ein Silizid kann im Anschluß ausgebildet
werden.
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Das Gate-Muster 90 kann
unter Verwendung eines Plasmas durch Trockenätzen ausgebildet werden. Das
Plasma-Trockenätzen
kann das Gate-Muster 90 beschädigen, was einen nachteiligen
Effekt auf die Eigenschaften der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung
haben kann. Die Beschädigung
durch das Plasma-Trockenätzen
kann mittels eines thermisches Oxidierens des Gate-Musters 90 zum
Ausbilden einer Siliziumoxidschicht auf den Seitenwänden des
Floating-Gates 14 und des Steuer-Gates 22 geheilt
werden.
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Das thermische Oxidationsverfahren
kann in einer Sauerstoffatmosphäre
bei hoher Temperatur ausgeführt
werden. Das thermische Oxidationsverfahren kann bewirken, daß sich die
Ränder
des Inter-Gate-Dielektrikums 21 und der Gate-Oxidschicht 12 verdicken,
was das Kopplungsverhältnis
zwischen dem Steuer-Gate 22 und dem Floating-Gate 14 verringert.
Das Kopplungsverhältnis
kann die Effizienz bei der Übertragung
einer Spannung, die an das Steuer-Gate 22 angelegt ist,
zu dem Floating-Gate 14 verringern. Daher kann ein verringertes
Kopplungsverhältnis
die Erhöhung
der Spannungen, die für
den Betrieb der nicht-flüchtigen
Speicherzelle verwendet werden, erfordern.
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Es ist bekannt, ein Gate einer nicht-flüchtigen
Speichervorrichtung unter Verwendung einer Diffusionsbarrierenschicht
auszubilden, wie in dem koreanischen Patent Nr. 2001-0004263 offenbart,
dessen Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit offenbart wird. 2 und 3 sind Querschnittsansichten, die herkömmliche
Verfahren zum Ausbilden einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung
unter Verwendung einer Diffusionsbarrierenschicht, wie in dem koreanischen
Patent Nr. 2001-0004263 erläutert,
darstellen.
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Gemäß 2 können
die Schritte, die vor oder nach einem thermischen Oxidationsverfahren, d.h.
einem Schritt zum Ausbilden eines Gate-Musters 90, durchgeführt worden
sind, die gleichen sein, wie die im Zusammenhang mit 1 erläuterten. Nachfolgend auf die
Ausbildung des Gate-Musters 90 kann eine untere Isolationsschicht 28 und
eine obere Isolationsschicht 30 ausgebildet werden, die
die gesamte Oberfläche
des Gate-Musters 90 bedeckt. Die untere und obere Isolationsschicht 28 bzw. 30 kann aus
Siliziumoxid bzw. Siliziumnitrid hergestellt sein.
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Das Substrat einer integrierten Schaltung einschließlich die
obere Isolationsschicht 30 wird thermisch oxidiert. Die
obere Isolationsschicht 30 kann eine Diffusionsbarrierenschicht
vorsehen, die die gesamte Oberfläche
des Substrats einschließlich des
Gate-Musters 90 bedeckt, was die Menge an Sauerstoffatomen,
die das Gate-Muster 90 während des thermischen Oxidationsverfahrens
erreichen, verringern oder verhindern kann.
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Obgleich das thermische Oxidationsverfahren,
das im Zusammenhang mit 2 erläutert worden
ist, beschädigte
Abschnitte der Struktur reparieren kann, kann dieses Verfahren nicht
die Form des Floating-Gates 14 verbessern. Die Form des
Floating-Gates 14 kann,
wie in 3 gezeigt, verbessert werden.
Gemäß 3 kann die obere und untere Isolationsschicht 30 bzw.
28 sukzessive entfernt werden, um das Gate-Muster 90 freizulegen.
Eine Spacer-Schicht wird zum Bedecken der gesamten Oberfläche des
Substrats einschließlich
des freigelegten Gate-Musters 90 ausgebildet. Im allgemeinen kann
die Spacer-Schicht eine Siliziumoxidschicht sein, die durch ein
chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) ausgebildet wird.
Die Spacer-Schicht kann anisotrop bis zu einer oberen Oberfläche des
Gate-Musters 90 zurückgeätzt werden,
um einen Gate-Spacer 32 auf einer Seitenwand des Gate-Musters 90 auszubilden.
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Da der Gate-Spacer 33 eine
Siliziumoxidschicht ist, die mittels eines CVD-Verfahrens ausgebildet
worden ist, können
die elektrischen Eigenschaften des Gate-Spacers 32 schlechter
als die der Gate-Oxidschicht 12 sein, die durch das thermi sche Oxidationsverfahren
ausgebildet worden ist. Da das Floating-Gate 14 vor Oxidation
durch den Spacer 32 während
des Verfahrens geschützt
ist, kann ein unterer Rand 60 des Floating-Gates 14 eine
eckige Form beibehalten und daher können sich in dem Floating-Gate 14 gespeicherte
Ladungen nahe dem Gate-Spacer 32 sein. Die schlechten elektrischen
Eigenschaften des Gate-Spacers 32 können bewirken, daß die elektrischen
Ladungen, die sich ansonsten auf dem Floating-Gate 14 ansammeln,
leichter abfließen
(Leckstrom). Darüber
hinaus kann sich ein elektrisches Feld an dem unteren Rand 60 des
Floating-Gates 14 aufgrund seiner eckigen Form konzentrieren,
wodurch danach ein Abfließen
in die nicht-flüchtige
Speichervorrichtung möglicherweise verstärkt wird.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung können Gate-Strukturen
in nicht-flüchtigen
integrierten Schaltungsspeichervorrichtungen mit gekrümmten Seitenwänden vorsehen,
die unter Verwendung von Sauerstoffkanälen ausgebildet worden sind.
Gemäß diesen
Ausführungsformen
können
Gate-Strukturen von nicht-flüchtigen
integrierten Schaltungsspeichervorrichtungen eine thermische Oxidationsschicht
auf einem Substrat unterhalb einer Gate-Struktur beinhalten, die
eine Seitenwand der Gate-Struktur definieren. Eine Sauerstoff-Diffusionsbarrierenschicht
befindet sich auf der Seitenwand der Gate-Struktur und ein Floating-Gate
befindet sich auf der thermischen Oxidationsschicht und weist einen gekrümmten Seitenwandabschnitt
auf. Des weiteren werden damit verbundene Verfahren erläutert.
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Bei einigen Ausführungsformen gemäß dieser
Erfindung ist zumindest ein unterer Abschnitt des gekrümmten Seitenwandabschnitts
ausgehend von der Seitenwand der Gate-Struktur in Richtung einer Oberfläche des
Floating-Gates, die dem Substrat gegenüberliegt, gekrümmt. Bei
einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung kann die Oberfläche eine
erste Oberfläche
enthalten, wobei die gekrümmte
Seitenwand des Floating-Gates ferner einen oberen gekrümmten Seitenwandabschnitt
des Floating- Gates
enthält,
der ausgehend von der Seitenwand der Gate-Struktur in Richtung einer
zweiten Oberfläche
des Floating-Gates gekrümmt
ist, die von dem Substrat wegweist.
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Bei einigen Ausführungsformen gemäß dieser
Erfindung ist ein linearer Abschnitt der Seitenwand des Floating-Gates
direkt mit dem gekrümmten Abschnitt
der Seitenwand an einem ersten Punkt gekoppelt. Dieser erste Punkt
ist von einer Schnittstelle zwischen der thermischen Oxidationsschicht
und dem Substrat durch einen ersten Abstand beabstandet. Ein linearer
Abschnitt der Oberfläche,
die dem Substrat gegenüberliegt,
ist von der Schnittstelle durch einen zweiten Abstand beabstandet,
der geringer als der erste Abstand ist.
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Bei einigen Ausführungsformen gemäß dieser
Erfindung enthält
die Oberfläche
eine erste Oberfläche,
wobei die gekrümmte
Seitenwand des Floating-Gates ferner einen oberen gekrümmten Seitenwandabschnitt
des Floating-Gates enthält,
der ausgehend von der Seitenwand der Gate-Struktur in Richtung einer
zweiten Oberfläche
des Floating-Gates
gekrümmt
ist, die von dem Substrat weg zeigt. Die Gate-Struktur kann ferner
ein Steuer-Gate auf dem Floating-Gate und eine Inter-Gate-Dielektrikumsschicht,
d.h. eine Dielektrikumsschicht zwischen dem Steuer-Gate und dem
Floating-Gate, beinhalten. Die Inter-Gate-Dielektrikumsschicht kann eine
Siliziumnitridschicht beinhalten, wobei die zweite Oberfläche von
der Siliziumnitridschicht durch einen dritten Abstand beabstandet
ist. Der lineare Abschnitt der Seitenwand des Floating-Gates ist
direkt mit dem oberen gekrümmten
Seitenwandabschnitt des Floating-Gates an einen zweiten Punkt gekoppelt,
der von der Siliziumnitridschicht durch einen vierten Abstand beabstandet
ist, der größer als
der dritte Abstand ist.
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Bei einigen Verfahrensausführungen
gemäß dieser
Erfindung kann eine nicht-flüchtige
integrierte Schaltungsspeichervorrichtung durch Ausbilden einer
Gate-Struktur, die ein Floating-Gate auf einer Oxidschicht auf einem
Substrat beinhaltet, und durch ein Ausbilden einer Sauerstoff-Diffusionsbarrierenschicht
auf einer Seitenwand der Gate-Struktur über der Oxidschicht ausgebildet
werden. Eine thermische Oxidationsschicht wird aus der Oxidschicht
unterhalb des Floating-Gates und auf dem Floating-Gate zwischen
der Sauerstoff-Diffusionsbarrierenschicht und dem Floating-Gate ausgebildet,
um einen gekrümmten
Seitenwandabschnitt des Floating-Gates zu definieren.
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Bei einigen Ausführungsformen gemäß dieser
Erfindung wird die thermische Oxidationsschicht durch Ausbilden
einer Isolationsschicht auf dem Floating-Gate und auf dem Substrat
neben der Gate-Struktur ausgebildet. Die Isolationsschicht und die
Oxidschicht werden erwärmt,
um eine thermische Oxidationsschicht auf dem Substrat unterhalb
der Sauerstoff-Diffusionsbarrierenschicht auszubilden, um einen
Kanal in der thermischen Oxidationsschicht durch die Sauerstoffdiffusionsbarrierenschicht
vorzusehen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum Ausbilden
einer Gate-Struktur auf einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung
darstellt.
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2 und 3 sind Querschnittsansichten,
die ein anderes herkömmliches
Verfahren zum Ausbilden einer Gate-Struktur einer nicht-flüchtigen
Speichervorrichtung darstellen.
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4 bis 7 sind Querschnittsansichten,
die Ausführungsformen
für Verfahren
zum Ausbilden von Gate-Strukturen einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung
gemäß dieser
Erfindung darstellen.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Gate-Strukturen
der nicht-flüchtigen
Speichervorrichtungen gemäß dieser Erfindung
darstellt.
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts "A", der in 8 gezeigt
ist.
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BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN GEMÄß DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wird im folgenden eingehend unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in welcher
Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in zahlreichen
verschiedenen Formen ausgebildet sein und sollte nicht als auf die
hier dargestellten Ausführungsformen
beschränkt
betrachtet werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen dazu vorgesehen,
daß die
Offenbarung sorgfältig
und vollständig
ist und vermittelt dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig. Durch
die Figuren hindurch bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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Bei der Zeichnung sind die Dicke
der Schichten und Bereiche aus Übersichtlichkeitsgründen vergrößert dargestellt.
Ferner ist zu beachten, daß wenn ein
Element, wie etwa eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, als
"auf" einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt auf dem
anderen Element sein kann oder ebenso dazwischenliegende Elemente
vorhanden sein können.
Ebenso ist zu beachten, daß wenn
ein Element, wie etwa eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat,
als "unter" einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt unter
einem anderen Element sein kann oder noch weitere dazwischen liegende
Elemente vorhanden sein können.
Des weiteren ist zu beachten, daß wenn ein Teil eines Elements
als "außen"
bezeichnet wird, dieses näher
an der Außenseite
der integrierten Schaltung liegt als andere Teile des Elements.
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Es ist zu beachten, daß obgleich
die Begriffe erste und zweite hierin verwendet werden, um zahlreiche
Elemente zu beschreiben, diese Elemente durch diese Begriffe nicht
beschränkt
werden. Diese Begriffe werden zum Unterscheiden eines Elements von
einem anderen verwendet. Demzufolge kann im weiteren Verlauf ein
erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden, und in ähnlicher
Weise ein zweites Element als ein erstes Element, ohne daß dies an
der Lehre der Erfindung etwas ändert.
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Es ist ebenso ersichtlich, daß wenn ein
Element, wie etwa eine Schaltung, als "verbunden" oder "elektrisch
verbunden" bezeichnet wird, dieses direkt mit einem anderen Element
verbunden sein kann oder aber ebenso dazwischenliegende Elemente vorhanden
sein können.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem genauen Beschreiben von
Ausführungsformen
und ist nicht zur Beschränkung
der Erfindung gedacht. Wenn nicht anders definiert, werden alle
hierin verwendeten Begriffe in ihrer allgemeinen Bedeutung oder
im Fall von technischen und wissenschaftlichen Begriffen in ihrer
Bedeutung, wie sie der Fachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung
versteht verwendet.
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Verfahren zum Ausbilden von Gate-Strukturen
von nicht-flüchtigen
Speichervorrichtungen gemäß der Erfindung
werden nachstehend im Zusammenhang mit 4 bis 7 erläutert. Gemäß 4 wird eine nicht näher dargestellte
Vorrichtungsisolationsschicht an einem vorbestimmten Bereich eines Substrats
einer integrierten Schaltung (z.B. Halbleitersubstrat) zum Bestimmen
eines aktiven Bereichs ausgebildet. Eine Gate-Oxidschicht 110 wird
auf dem aktiven Bereich ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung ist die Gate-Oxidschicht 110 eine Siliziumoxidschicht,
die durch ein thermisches Oxidieren des aktiven Bereichs ausgebildet
wird.
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Eine untere leitende Schicht bzw.
Leitungsschicht wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats der integrierten
Schaltung einschließlich
der Gate-Oxidschicht 110 ausgebildet. Die untere Leitungsschicht
wird zum Ausbilden eines unteren Leitungsmuster auf dem aktiven
Bereich gemustert. Das untere Leitungsmuster wird derart ausgebildet,
daß sie
die Gate-Oxidschicht 110 bedeckt. Ein Inter-Gate-Dielektrikum,
eine obere Leitungsschicht und eine Abdeckschicht werden auf dem
Substrat einschließlich
des unteren Leitungsmusters sequentiell ausgebildet. Die Abdeckschicht,
die obere Leitungsschicht, das Inter-Gate-Dielektrikum und das untere
Leitungsmuster werden anisotrop geätzt, um ein Gate-Muster 200 auf
der Gate-Oxidschicht auszubilden, das ein Abdeckmuster 150,
ein Steuer-Gate 140, ein Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 und
ein Floating-Gate 120 enthält. Das Gate-Muster 200 wird
quer zu dem aktiven Bereich ausgebildet. Das heißt, das untere Leitungsmuster
und das Gate-Muster 200 werden rechtwinklig zueinander ausgebildet.
Demgemäß wird das
Floating-Gate 120 in Form einer aus einer Draufsicht als
rechtwinklig erscheinenden Insel ausgebildet.
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Bei einigen Ausführungsformen gemäß dieser
Verbindung sind die untere Leitungsschicht und das Floating-Gate 120 Polysilizium,
das durch ein chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren)
ausgebildet worden ist. Bei einigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 aus
einer unteren Siliziumoxidschicht 132, einer Siliziumnitridschicht 134 und
einer oberen Siliziumoxidschicht 136, welche in dieser
Reihenfolge aufeinander geschichtet sind, ausgebildet. Bei einigen
Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung weisen die obere Leitungsschicht und das Steuer-Gate 140 eine mehrlagige
Struktur auf, einschließlich
einem unteren Steuer-Gate 142 und einem oberen Steuer-Gate 144,
welche aufeinanderfolgend beschichtet sind. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
sind die unteren und oberen Steuer-Gates 142 und 144 aus
Polysilizium bzw. Silizid ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung ist das Material des Abdeckmusters 150 ein Material, das
aus der Gruppe bestehend aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid und Siliziumoxinitrid
ausgewählt
worden ist.
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Gemäß 5 wird eine Spacer-Isolationsschicht 160 auf
der Oberfläche
des Substrats und auf dem Gate-Muster 200 ausgebildet.
Die Spacer-Isolationsschicht 160 enthält eine Puffer-Isolationsschicht 162 und
eine Diffusionsbarrierenschicht 164, welche aufeinanderfolgend
geschichtet sind. Die Puffer-Isolationsschicht 162 auf
dem Gate-Muster definiert eine Seitenwand einer Gate-Struktur, die
ein Gate-Muster 200 enthält. Mit anderen Worten, die Puffer-Isolationsschicht 162 ist
die Seitenwand der Gate-Struktur. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung bedeckt die Puffer-Isolationsschicht 162 und
die Diffusionsbarrierenschicht 164 das Gate-Muster 200 konform.
Somit wird bevorzugt, daß die
Puffer-Isolationsschicht 162 und die Diffusionsbarrierenschicht 164 unter
Verwendung von CVD ausgebildet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen
dieser Erfindung ist die Puffer-Isolationsschicht 162 aus
einem Siliziumoxid hergestellt und die Diffusionsbarrierenschicht
ist aus einem Siliziumnitrid mit einer höheren Dichte als das Siliziumoxid
hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung weist die Puffer-Isolationsschicht 162 eine Dicke
von ungefähr
150Å oder
weniger auf, und die Diffusionsbarrierenschicht 164 eine
Dicke von ungefähr 300Å oder weniger
auf.
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Gemäß 6 wird die Diffusionsbarrierenschicht 164 zum
Freilegen der Puffer-Isolationsschicht 162 auf
dem Substrat neben dem Gate-Muster und der Puffer-Isolationsschicht 162 auf
einer oberen Oberfläche
des Gate-Musters 200 anisotrop geätzt. Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung verwendet das Ätzverfahren
ein Ätzmittel,
das selektiv bezüglich
der Puffer-Isolationsschicht 162 ist. Das Ätzen bildet
einen Diffusionsbarrieren-Spacer 164a auf einer Seitenwand
des Gate-Musters 200 aus. Wie in 6 gezeigt, verbleibt die Puffer-Isolationsschicht 162 nach
dem Ätzen
auf dem Substrat unterhalb des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a,
um einen Kanal B durch den Diffusionsbarrieren-Spacer 164a zu
dem Floating-Gate 120 und dem Inter-Gate-Dielektrikum 130 vorzusehen.
Mit anderen Worten, der Kanal B für die Sauerstoffatome wird
durch den freigelegten Abschnitt der Pufferisolationsschicht 162 auf
dem Gate-Muster unterhalb des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a vorgesehen.
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Der Kanal B ermöglicht es Sauerstoffatome, die
in der Sauerstoffatmosphäre
enthalten sind, die bei einem thermischen Verfahren verwendet wird, das
Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 und die Puffer-Isolationsschicht 162 mit
Ausnahme des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a zu erreichen.
Bei einigen Ausführungsformen
gemäß dieser
Erfindung besteht der Diffusionsbarrieren-Spacer 164a aus
hochdichtem Siliziumnitrid, welches die Sauerstoffatome verringert
oder blockiert, die zum erreichen des Gate-Musters 200 hindurchpassieren.
Wie in 7 gezeigt, müssen Sauerstoffatome,
die das Inter-Gate-Dielektrikum 130 erreichen einen größeren Weg
zurücklegen,
verglichen mit dem Stand der Technik. Demgemäß erreicht statistisch gesehen eine
geringere Menge an Sauerstoffatomen das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130,
da der Abstand, den die Sauerstoffatome überwinden müssen, größer ist, was eine Verschlechterung
des Kopplungsverhältnis
zwischen dem Steuer-Gate 140 und dem Floating-Gate 120 verringert
oder verhindert.
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Gemäß 7 wird das Substrat einschließlich des
Diffusionsbarrieren-Spacers 164a in
einer Sauerstoffumgebung bei hoher Temperatur oxidiert. Wie vorangehend
erläutert,
können
zumindest einige Sauerstoffatome das Gate-Muster 200 über den
Kanal B erreichen, was bewirkt, daß sich die Gate-Oxidschicht 110 und
das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 aufgrund der Ausbildung
einer Siliziumoxidschicht verbreitern, die durch eine Reaktion der
Sauerstoffgase mit Siliziumatomen in dem Floating-Gate 120 und
dem Steuer-Gate 140 erzeugt wird. Aufgrund des thermischen
Oxidationsverfahrens wird eine thermische Oxidationsschicht 170,
die mit der Gate-Oxidschicht 110 unterhalb des Floating-Gates 120 gekoppelt
ist, auf dem Substrat 100 aus dem Abschnitt der Puffer-Isolationsschicht 162,
der freigelegt ist (d.h. nicht durch den Diffusionsbarrieren-Spacer 164a bedeckt
ist) ausgebildet. Wie zuvor unter Bezugnahme auf 6 beschrieben kann die Zunahme der Dicke
des Inter-Gate-Dielektrikumsmusters 130 durch den Diffusionsbarrieren-Spacer 164a verringert
werden, der den direkten Transfer der Sauerstoffatome (z.B. durch
den Diffusionsbarrieren-Spacer 164a) blockiert.
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Wie in 7 gezeigt
ist die Gate-Oxidschicht 110/die thermische Oxidationsschicht 170 unterhalb des
Diffusionsbarrieren-Spacers 164 auf der Seitenwand der
Gate-Struktur angeordnet. Somit ist der Weg, der es dem Sauerstoffatomen
ermöglicht,
die Gate-Oxidschicht 110 und das Floating-Gate 120 zu erreichen,
kürzer
als der Weg für
die Sauerstoffatome, um das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 zu erreichen.
Folglich kann sich eine thermische Oxidschicht auf einer Seitenwand
und einer Ecke des Floating-Gates 120 und einem unteren
Rand des Floating-Gates 120 ausbilden, wodurch das Floating-Gate 120 eine
gekrümmte
Seitenwand aufweist, die ausgehend von der Seitenwand der Gate-Struktur
in Richtung der unteren Oberfläche
des Floating-Gates
gekrümmt
ist, die dem Substrat 100 gegenüber liegt. Wie in 7 gezeigt, weist der Rand des
Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 eine wesentlich geringere
Dickenzunahmerate auf, als der Rand der Gate-Oxidschicht 110.
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Nach dem Entfernen des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a und
der Puffer-Isolationsschicht 162 wird ein anderer Gate-Spacer
auf der Seitenwand des Gate-Musters 200 ausgebildet. Alternativ kann
der Diffusionsbarrieren-Spacer 164a verbleiben und als
ein Gate-Spacer verwendet werden.
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Vor der Ausbildung des Spacers kann
ein Dotierverfahren unter Verwendung des Gate-Musters 200 als
ein Maske zu Ausbilden eines leicht dotierten Bereichs, der selbstjustiert
mit der Gate-Struktur ist, durchgeführt werden. Nach Ausbilden
des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a kann zusätzlich ein
anderes Dotierverfahren unter Verwendung des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a als
eine Maske zum Ausbilden eines stark dotierten Bereichs in dem Substrat durchgeführt werden.
Alternativ kann vor dem Ausbilden des stark dotierten Bereichs bzw.
des dazugehörigen
Dotierverfahrens, ein anderer Gate-Spacer auf den Diffusionsbarrieren-Spacer 164a ausgebildet werden.
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Gemäß 7 ist ein oberer Abschnitt der Seitenwand
des Floating-Gates 120 ebenso gekrümmt, jedoch in einem geringeren
Ausmaß als
der untere Abschnitt der zuvor erwähnten gekrümmten Seitenwand, da weniger
Sauerstoff die Abschnitte der Gate-Struktur erreicht, die von dem
Kanal B bzw. dem Einlaßbereich
des Kanals B weiter entfernt sind. Insbesondere ist eine Seitenwand
der Inter-Gate-Dielektrikumsschicht 130 ebenso gekrümmt, jedoch
in einem geringeren Ausmaß,
als die untere Seitenwand des Floating-Gates 120. In ähnlicher
Weise ist die Seitenwand des Steuer-Gates 142 gekrümmt, jedoch
in einem geringeren Ausmaß als
die gekrümmte untere
Seitenwand des Floating-Gates 120 und die gekrümmte Seitenwand
der Siliziumnitridschicht. Da weniger Sauerstoff die Abschnitte
der Gate-Struktur erreicht, die von dem Einlaßbereich des Kanals B weiter
entfernt sind, sind überdies
die Oxidschichten, die durch das thermische Oxidationsverfahren
ausgebildet werden, mit zunehmenden Abstand von dem Einlaßbereich
des Kanals B zunehmend dünner.
Beispielsweise ist die Dicke des Oxids, das sich auf dem Steuer-Gate 142 bildet
geringer als die Dicke der Oxidschicht, die sich auf dem Floating-Gate 120 bildet.
Wie zuvor erläutert,
kann ein Verringern der Dicke der Oxidschicht bei der Inter-Gate-Dielektrikumsschicht 130 eine
Verschlechterung bei dem Kopplungsverhältnis zwischen Steuer-Gate 142 und
Floating-Gate 120 verringern.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform von Gate-Strukturen
in nicht-flüchtigen
Speichervorrichtungen gemäß dieser Erfindung
darstellt. 9 ist eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts "A", der in 8 gezeigt
ist. Gemäß 8 wird eine Vorrichtungsisolation 105 in einem
vorbestimmten Bereich des Substrats der integrierten Schaltung zum
Definieren eines aktiven Bereichs angeordnet. Ein Gate-Muster 200 wird
auf dem Substrat einschließlich
der Vorrichtungsisolationsschicht 105 angeordnet, so daß es den
aktiven Bereich und die Vorrichtungsisolationsschicht 105 kreuzt.
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Das Gate-Muster 200 enthält eine Gate-Oxidschicht 210,
ein Floating-Gate 120 mit einer gekrümmten Seitenwand, ein Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130,
ein Steuer-Gate 140 und
ein Abdeckmuster 150, welche aufeinanderfolgend geschichtet
sind. Die Gate-Oxidschicht 110 ist eine Siliziumoxidschicht,
die mittels eines thermischen Oxidationsverfahrens ausgebildet wird.
Eine Vertiefung in dem Floating-Gate 120 legt die Vorrichtungsisolationsschicht 105 frei.
Vorzugsweise ist das Floating-Gate 120 aus Störstellen
enthaltenden Polysilizium. Ein unterer Abschnitt der gekrümmten Seitenwand
des Floating-Gates 120 ist in Richtung des Substrats gekrümmt, was
die Konzentration eines elektrischen Felds an dem unteren Rand verringern kann.
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Das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 bedeckt
konform eine obere Oberfläche
und eine Seitenwand des Floating-Gates 120 und die freigelegte Oberfläche der
Vorrichtungsisolationsschicht 105. Vorzugsweise ist das
Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 aus einer unteren Siliziumoxidschicht 132,
einer Siliziumnitridschicht 134 und einer oberen Siliziumoxidschicht 136 hergestellt,
welche aufeinanderfolgend geschichtet sind.
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Vorzugsweise enthält das Steuer-Gate 140 ein
unteres Steuer-Gate 142 und ein oberes Steuer-Gate 144,
welche aufeinanderfolgend geschichtet sind. Das untere Steuer-Gate 142 bedeckt
das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130 und ist vorzugsweise
aus Polysilizium hergestellt. Das obere Steuer-Gate 144 ist
vorzugsweise aus Wolframsilizid hergestellt, kann jedoch ebenso
aus verschiedenen Metallmaterialien und deren Silizidmaterialien
ausgewählt
werden. Das Abdeckmuster 140 kann aus einem Material hergestellt
werden, das aus der Gruppe bestehend aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid
und Siliziumoxinitrid ausgewählt
worden ist.
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Eine obere Oberfläche und die Seitenwand des
Gate-Musters 200 werden mit einer Puffer-Isolationsschicht 162 bedeckt,
welche aus Siliziumoxid hergestellt ist. Vorzugsweise besitzt die
Puffer-Isolationsschicht 160 eine Dicke von ungefähr 150Å oder weniger.
Ein Diffusionsbarrieren-Spacer 164 wird auf der bedeckten
Seitenwand des Gate-Musters 200 ausgebildet. Der Diffusionsbarrieren-Spacer 164 wird aus
Siliziumnitrid hergestellt und kann Sauerstoffatome verringern oder
blockieren, so daß sie
das Gate-Muster 200 nur über den Kanal B erreichen.
Die Gate-Oxidschicht 110 ist, gemessen beispielsweise an
den jeweiligen Mitten, dicker als das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster 130.
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In 9 bezeichnet
"L1" eine Mittendicke der Gate-Oxidschicht 110 unterhalb
des Floating-Gates 120, "L2" eine Randdicke der Gate-Oxidschicht 110,
"L3" eine Mittendicke der unteren Siliziumoxidschicht 132,
die in dem Inter-Gate-Dielektrikum enthalten ist, und "L4" eine
Randdicke der unteren Siliziumoxidschicht 132. Ein Unterschied
zwischen L2 und L1 (d.h. L2-L1) ist größer als der Unterschied zwischen
L4 und L3 (d.h. L4-L3). Mit anderen Worten (L2-L1) > (L4-L3). Diese Dickendifferenz
rührt von
dem Vorhandensein des Diffusionsbarrieren-Spacers 164a und
des Kanals B her.
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Gemäß 9 enthält die gekrümmte Seitenwand des Floating-Gates 120 einen
unteren gekrümmten
Abschnitt, einen oberen gekrümmten
Abschnitt und einen linearen Abschnitt, der den unteren gekrümmten Abschnitt
mit dem oberen gekrümmten Abschnitt
direkt verbindet. Der untere gekrümmte Abschnitt ist mit dem
linearen Abschnitt an einem ersten Punkt 905 an der gekrümmten Seitenwand
verbunden. Der obere gekrümmte
Abschnitt ist mit dem linearen Abschnitt an einem zweiten Punkt 910 auf
der gekrümmten
Seitenwand verbunden.
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Der untere gekrümmte Abschnitt ist ausgehend
von der Seitenwand der Gate-Struktur in Richtung einer unteren Oberfläche des
Floating-Gates 120, die dem Substrat gegenüberliegt,
gekrümmt. Der
obere gekrümmte
Abschnitt ist ausgehend von der Seitenwand der Gate-Struktur in
Richtung einer oberen Oberfläche
des Floating-Gates 120,
die von dem Substrat weg zeigt, gekrümmt. Die Länge des unteren gekrümmten Abschnitts
ist größer als
die Länge
des oberen gekrümmten
Abschnitts.
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Wie in 9 gezeigt,
ist die untere Oberfläche
des Floating-Gates von der Schnittstelle zwischen dem Substrat und
der Oxidschicht um einen Abstand L1 beabstandet. Der erste Punkt 905 (bei dem
der lineare Abschnitt den unteren gekrümmten Abschnitt verbindet)
ist von der Schnittstelle zwischen dem Substrat und der Oxidschicht
durch den Abstand L2, welcher größer als
L1 ist, beabstandet. Die obere Oberfläche ist von der Siliziumnitridschicht durch
einen dritten Abstand L3 beabstandet. Der zweite Punkt 910 (bei
dem der lineare Abschnitt mit dem oberen gekrümmten Abschnitt verbindet)
ist von der Siliziumnitridschicht durch einen Abstand L4, welcher
größer als
L3 ist, beabstandet. Wie in 9 gezeigt,
kann die Schnittstelle zwischen dem Substrat und der Oxidschicht
an unterschiedlichen Stellen sein, abhängig davon, auf welchen Teilen
der Gate-Struktur Bezug genommen wird. Beispielsweise kann die Position
der Schnittstelle, die mit der Seitenwand des Floating-Gates 120 ausgerichtet
ist, unterhalb der Position der Schnittstelle unter einem Mittenbereich
der ersten Oberfläche
sein.
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Bei Ausführungsformen gemäß dieser
Erfindung wird nach dem Ausbilden eines Diffusionsbarrieren-Spacers,
der eine Seitenwand eines Gate-Musters abdeckt, ein thermisches
Oxidationsverfahren zum Ausheilen von Beschädigungen durchgeführt, die
durch ein Ätzen
verursacht worden sind, das zum Ausbilden des Gate-Musters durchgeführt worden ist.
Aufgrund des Diffusionsbarrieren-Spacers wird ein Kanal B, der es
Sauerstoffatomen ermöglicht,
ein Inter-Gate-Dielektrikumsmuster zu erreichen, vergli chen mit
dem Stand der Technik länger.
Somit kann das Phänomen,
das das Inter-Gate-Dielektrikumsmuster dicker wird, verringert werden,
was zu einer Verbesserung bei der Kopplungseffizienz einer an das
Steuer-Gate angelegten Spannung mit dem Floating-Gate führt. Ferner
ermöglicht
der Kanal B durch den Diffusionsbarrieren-Spacer, daß Sauerstoffatome das Floating-Gate
erreichen, und so letztlich eine Konzentration eines elektrischen
Feldes an einer unteren Kante des Floating-Gates zu verringern.
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Obgleich spezifische Begriffe in
der Zeichnung und der Beschreibung im Zusammenhang mit typischen
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung offenbart worden sind, wurden diese Begriffe in einem
generischen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
des Umfangs der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen festgelegt
ist.