[发明专利]兼容高介电常数/金属栅极(HK/MG)的浮置栅极(FG)/铁电偶极子非易失性存储器和逻辑器件

说明书

公开领域

本文中描述的各种实施例涉及半导体器件，尤其涉及非易失性存储器和逻辑器件。

背景技术

包括非易失性存储器器件和逻辑器件的集成电路设备中的金属氧化物半导体(MOS)晶体管已经被缩减到越来越小的尺寸。在非易失性存储器器件中，已经将纳米晶体提议为常规浮置栅极的替代以缩小隧道氧化物的厚度。在常规的基于纳米晶体的非易失性存储器器件中，通常通过福勒-诺德海姆(Fowler-Nordheim)(FN)隧穿来达成编程和擦除操作。然而，常规的基于纳米晶体的非易失性存储器器件的制造过程可能与高介电常数/金属栅极(HK/MG)工艺(其正变得受到制造高密度的存储器器件的欢迎)不兼容。另外，常规的基于纳米晶体的非易失性存储器器件可能由于它们的降级机制而遭受电荷损失。另外，即使实现纳米晶体以减小隧道氧化物的厚度，非易失性存储器器件的进一步缩小也可能由于通过纳米晶体工艺强加于器件密度的限制而受限。

概览

本发明的示例性实施例涉及兼容高介电常数/金属栅极(HK/MG)的浮置栅极(FG)/铁电偶极子非易失性存储器和逻辑器件及其制造方法。

在一实施例中，提供了一种非易失性存储器，该非易失性存储器包括：金属栅极；浮置栅极；以及耦合至该金属栅极和该浮置栅极的氧化物层，其中该浮置栅极可操作用于通过Fowler-Nordheim(FN)隧穿操作来编程或擦除，或者该氧化物层可操作用于通过电位偶极子切换操作来编程或擦除。

在另一实施例中，提供了一种逻辑器件，该逻辑器件包括：半导体鳍；在该半导体鳍上的高介电常数(HK)氧化物层；耦合至该HK氧化物层的第一氮化物盖；耦合至该第一氮化物盖的第二氮化物盖；以及耦合至该第二氮化物盖的金属栅极。

在另一实施例中，提供了一种制造器件的方法，该方法包括：形成半导体鳍；在该半导体鳍上形成高介电常数(HK)氧化物层；在该HK氧化物层上形成第一氮化物盖作为浮置栅极；在该第一氮化物盖上形成第二氮化物盖；以及在该第二氮化物盖上形成金属栅极。

在又一实施例中，提供了一种制造器件的方法，该方法包括用于以下操作的步骤：形成半导体鳍；在该半导体鳍上形成高介电常数(HK)氧化物层；在该HK氧化物层上形成第一氮化物盖作为浮置栅极；在该第一氮化物盖上形成第二氮化物盖；以及在该第二氮化物盖上形成金属栅极。

附图简述

给出附图以帮助对本发明的实施例进行描述，且提供附图仅用于解说实施例而非对其进行限定。

图1是N型非易失性存储器器件的实施例的横截面视图。

图2是P型非易失性存储器器件的实施例的横截面视图。

图3是N型非易失性存储器器件的另一实施例的横截面视图。

图4是P型非易失性存储器器件的另一实施例的横截面视图。

图5A和5B分别是解说非易失性存储器器件的编程和擦除操作的简化示图。

图6是解说用于制造逻辑器件的方法的实施例的简化流程图。

图7是解说用于制造非易失性存储器器件的方法的实施例的简化流程图。

图8A和8B分别是解说非易失性存储器器件或逻辑器件的传入晶片准备和分隔件形成的横截面和俯视平面图。

图9A和9B分别是解说非易失性存储器器件或逻辑器件的界面层(IL)沉积和化学机械平坦化(CMP)的横截面和俯视平面图。

图10A和10B分别是解说在非易失性存储器器件或逻辑器件中移除诸分隔件之间的虚设多晶硅层和虚设氧化物层以及形成界面层的横截面和俯视平面图。

图11A和11B分别是解说在非易失性存储器器件或逻辑器件中在沉积氮化物层之后沉积高介电常数(HK)氧化物层的横截面和俯视平面图。

图12A和12B分别是解说在非易失性存储器器件或逻辑器件中沉积掺杂氧化物层的横截面和俯视平面图。

图13A和13B分别是解说将旋涂电介质(SOD)或其他掩模材料应用于非易失性存储器器件的横截面和俯视平面图。

图14A和14B分别是解说在制造逻辑器件中移除掺杂氧化物层器件的横截面和俯视平面图。

图15A和15B分别是解说在制造非易失性存储器器件中移除SOD并且形成第二氮化物盖的横截面和俯视平面图。

图16A和16B分别是解说在逻辑器件中形成第二氮化物盖的横截面和俯视平面图。