メモリデバイス、トランジスタ、メモリセル並びにそれらの製造方法
メモリデバイスはメモリセルのアレイと周辺デバイスを含んでいる。少なくとも一部の個別メモリセルはSiCを含む炭酸化部分を含んでいる。少なくとも一部の周辺デバイスは炭酸化部分を含まない。トランジスタは第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間にSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含んだチャンネル、及びチャンネルの両側と作動式に関係するゲートを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はメモリデバイス、メモリセル、トランジスタ並びにSiC半導体材料を使用したそのような装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造では、低漏電流と高駆動電流の二律背反性が存在する。高バンドギャップを有する半導体材料は通常では低漏電性であり、低バンドギャップを有する半導体材料は通常では相対的に高駆動電流を特徴とする。元素態シリコンは約1.1電子ボルト(eV)のバンドギャップを有する。これは比較的に低バンドギャップであり、許容駆動電流を提供する。しかし、漏電流は利用形態によっては問題となる。例えば、メモリデバイスである。メモリデバイスは、そのようなデバイスの半導体材料としての元素態シリコンが関与する漏電に対処すべく頻繁に充電される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
メモリデバイスの充電頻度を減少させるため、元素態シリコンよりも高いバンドギャップを有する別種の半導体材料を使用することが望ましいであろう。しかし、異種半導体材料を導入するという一体化問題を回避すべく注意が必要である。異種半導体材料は大きな処理変化をもたらす可能性がある。異なる電子特性やデバイスの他材料との化学反応に対処するために集積回路のデザイン変化が必要となろう。メモリデバイスに加えて他の装置は、高バンドギャップ半導体材料をメモリデバイスに採用するときに学習した教訓により利益を受けるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の1特徴によれば、メモリデバイスは、半導体基板、基板上の複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ並びに基板上のメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含んだ複数の周辺デバイスを含む。個々のメモリセルの少なくとも一部はSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。周辺デバイスの少なくとも一部は半導体基板の炭酸化部分を含まない。
【0005】
本発明の別特徴によれば、メモリデバイス製造方法は、半導体基板を提供するステップと、SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を形成するステップと、基板上に複数のメモリセルからなるメモリセルアレイを形成するステップと、基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含む複数の周辺デバイスを製造するステップとを含む。複数のメモリセルの少なくとも一部は炭酸化部分を含む。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は炭酸化部分を含まない。
【0006】
本発明のさらに別特徴では、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間でSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含んだチャンネル、並びにチャンネルの両側と作動式に関係するゲートを含む。
【0007】
本発明の別特徴によれば、メモリセルは半導体基板、半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域、半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域、並びに第1ソース/ドレーン領域と第2のソース/ドレーン領域間との間にSiCを含むトランジスタチャンネルを含む。記憶ノードジャンクションは第1ソース/ドレーン領域上にあり、デジットノードジャンクションは第2ソース/ドレーン領域上にある。記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
炭化ケイ素(SiC)はトランジスタとメモリデバイスの性能改善に重要な材料である。その特定形態によってはSiCはケイ素(シリコン)の1.1eVに対して約3.0eV以上の大きなバンドギャプを有する。よって、SiCは、シリコンの真性キャリア濃度よりも約16オーダ低い濃度の超低本質キャリア濃度を提供する。電荷キャリアの熱発生は真性キャリア濃度に直接的に対応する。従って、SiC基板の漏電流はシリコン基板の漏電流と比較してほとんど無視できる程度である。従来より、酸化金属半導体(MOS)パワーデバイスや他の特殊目的形態物はSiCを使用してきた。しかし、高品質SiC基板の技術的困難性により、ロジックやメモリ等の普及形態で利用するにはSiCは高価であった。近年のSiCエピタキシャル成長技術の進歩はSiCを普及型トランジスタやメモリデバイスの基板材料として考慮させる可能性を高めている。それでも多様な利用性の問題が付随する。
【0009】
本明細書で、“半導体基板”とは、半導体ウェハといった大きな半導体材料(単独または他の材料をその上に含む組立体で)や、半導体材料層(単独または他の材料を含む組立体で)等の半導体材料を含んだ構造物のことであるが、これらに限定されない。
【0010】
立方体(C)と六角体(H)のSiC結晶構造には3種のポリタイプが知られている。すなわち、3C−SiC、4H−SiC及び6H−SiCである。これらは表1で示すごときそれぞれ少々異なる物性並びに電気特性を有する。4H−SiCと6H−SiCは半導体デバイスのための最も一般的に使用されるポリタイプである。
【0011】
【表1】
【0012】
表1から理解されようが、SiCは少なくともその超低漏電性、高温利用を可能にする優れた放熱性、及び高電界維持能力のためにシリコンと比較して優れた基板材料を提供する。そのような物性が重要である適用形態では、SiC基板はシリコン基板より優れた利点を提供する。それでも、少なくともSiC基板を利用できない理由(少なくとも高製造コスト)、高欠陥密度、及び低キャリア移動度のためにメモリデバイスや他のデバイスでは基板材料としてSiCが利用できなかった。
【0013】
メモリデバイスのメモリアレイ領域内では、低キャリア移動度は周辺デバイス領域に較べて影響は限られている。すなわち、メモリアレイ領域内の重要な要素は漏電性(特にジャンクション)であり、続いてデバイス速度である。反対に、周辺デバイス領域においての重要な要素はデバイス速度であり、続いて漏電性である。メモリアレイ領域では、漏電性はメモリアレイデバイスの充電間隔を少なくとも部分的に決定する。従って、性能増強は部分的に充電間隔を延ばすことで得られよう。
【0014】
ここで説明する本発明の様々な特徴は、シリコンと比較したSiCの特徴を新規な方法によってトランジスタやメモリデバイスに利用させる。本発明の1特徴によれば、メモリデバイスは半導体基板、基板上の複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ、並びに基板上のメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスを含んでいる。少なくとも複数のメモリセルの一部はSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含んでいる。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は半導体基板の炭酸化部分を含まない。
【0015】
図1はメモリアレイ領域16と、メモリアレイ領域16を囲む周辺デバイス領域18を有した基板10の平面図である。図1では周辺デバイス領域18は基板10の周辺に配置されているが、“周辺デバイス”とはその位置ではなく、その機能に関わるものである。通常は、複数のメモリセルを含んだメモリデバイスの“メモリアレイ”部分はメモリデバイスを支持する基板10のごとき基板の中央に位置する。メモリセルアドレス回路やメモリセル読取回路を含んだ複数の“周辺デバイス”は中央メモリアレイ周囲に位置する。しかし、メモリアレイ領域や周辺デバイス領域は別位置に提供されることもある。
【0016】
本発明では、複数のメモリセルの少なくとも一部に含まれるSiCを含む半導体基板の炭酸化部分はメモリデバイスの多様なデザインに採用できる。好適には、アレイ内の各メモリセルの少なくとも1コンポーネントが炭酸化部分の1つを含む。また、好適にはいずれの周辺デバイスも炭酸化部分の1つを含まない。そのような好適形態は性能増進の機会を最良化するが、他の形態も本発明の想定内である。
【0017】
SiCを含むように選択されるであろうコンポーネントのほとんどの炭酸化部分は導電ドープされよう。半導体基板は多様な形態並びに組成で提供できる。例えば、半導体基板は単結晶シリコンを含むことができる。半導体基板はエピタキシャルシリコンを含むことができる。半導体シリコンはシリコンウェハの一部でも、絶縁体上半導体(SOI)構造の一部であってもよい。
【0018】
SiCをメモリデバイスに採用する多様な機会が与えられると、その実現のために多様な方法が考えられる。特に、ここで解説する少なくとも1つの利点が達成されるなら、SiCは従来のメモリデバイスの半導体基板に搭載できる。近年のSiCエピタキシャル成長技術は、半導体基板へSiCを搭載させる優れた方法を提供する。半導体基板内へのイオンインプラント法及び/又は炭素のガス拡散法あるいは他の方法は半導体基板へのSiC搭載のための別例を提供する。
【0019】
テトラエチルシラン((TES);Si(C2H5)4)はSiCエピタキシャル成長のための適した前駆物質である。TESは室温では液体であり、通常の相補的酸化金属半導体(CMOS)のプロセスフローに容易に組み込める。シリコン内の約0.2から約2.5原子%の炭素の炭素濃度は有利なSiC特性を得るのに適していよう。好適には、シリコン内の約0.5から約1.5原子炭素の濃度が提供される。
【0020】
本発明の別な特徴によれば、メモリデバイス製造方法は半導体基板を提供するステップと、SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を形成するステップと、基板上に複数のメモリセルから成るメモリセルアレイ形成するステップと、基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスを製造するステップとを含む。複数のメモリセルの少なくとも一部は炭酸化部分を含む。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は炭酸化部分を含まない。
【0021】
炭酸化部分の形成ステップは、半導体基板のメモリアレイ領域と周辺デバイス領域の上でのマスク層の形成ステップと、メモリアレイ領域からのマスク層の除去ステップと、メモリアレイ領域と接触するSiC層の形成ステップとを含んでいる。この方法は周辺デバイス領域と接触するSiC層を形成せず、周辺デバイス領域からマスク層を除去しない。
【0022】
図2は図1の基板10の一部断面図であり、メモリアレイ領域16と周辺デバイス領域18を含んでいる。絶縁部12が基板10内に形成され、SiC層が周辺デバイス18と接触して形成されないようにマスク14が絶縁部12上と周辺デバイス領域18上に形成される。別例として、マスク14を周辺デバイス領域18にのみ形成し、周辺デバイス領域18と接触状態でSiC層を形成させないようにすることもできる。窒化ケイ素は適したマスク14の素材である。
【0023】
マスク14の形成後、図3で示すようなSiC層8をメモリアレイ領域16と接触状態で形成できるが、SiC層8は周辺デバイス領域18とは接触しない。SiC層8の対応領域との選択的接触は、メモリアレイ領域16上でのSiC層8の選択的成長及び/又は堆積により、あるいは、マスク14でSiC層8を周辺デバイス18と接触しないように分離し、基板10上でSiC層8を非選択的に形成することにより達成される。しかし、SiC層8を、例えば、炭素のイオンインプラント処理及び/又はガス拡散処理によって基板10内に形成することもできる。そのような場合、基板10の高さは、SiC層8の追加材料が基板10の元の高さを増加させるとき、図3のようには基板10の高さは増加しないであろう。マスク14をSiC層8の一部と共に絶縁部12と周辺デバイス領域から除去すると図3で示す構造が得られる。
【0024】
別方法として、複数の炭酸化部分の形成ステップは半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域との接触状態でSiC層を形成するステップと、周辺デバイス領域上からSiC層を除去するステップと、メモリアレイ領域の少なくとも一部上にSiC層を残すステップとを含むことができる。図4は図1の基板10の一部断面図であり、SiC層8はメモリアレイ領域16上及び周辺デバイス領域18上に形成されている。SiC層8は絶縁部12上に図示されていないが、SiC層8の形成のために選択された方法によっては絶縁部12上に形成することができる。SiC層8の周辺デバイス領域18からの除去により図3で示す構造物が得られる。SiCを搭載する特定デバイスの例から理解されようが、別方法でもSiCをそのようなデバイスに搭載することができる。
【0025】
半導体基板上に複数のメモリセルから成るメモリセルアレイと複数の周辺デバイスとを含んだメモリデバイスにおいては、この複数のメモリセルのうちの少なくとも一部が半導体基板内にSiC層を含むことができる。個々のメモリセルは第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び第1ソース/ドレーンと第2のソース/ドレーンとの間のチャンネルを含むトランジスタを含むことができる。図5はメモリセルアレイに含まれることができるトランジスタ20の選択されたコンポーネントの一部断面図である。トランジスタ20は基板10の一部としてSiC層22を含み、さらに、ソース/ドレーン領域28とソース/ドレーン領域30を、チャンネル29をそれら両者間に挟んで含んでいる。ゲート誘電体24はチャンネル29上に形成され、ゲート26はゲート誘電体24上に形成される。基板10のSiC層22はソース/ドレーン領域28、ソース/ドレーン領域30及びチャンネル29に含まれる。トランジスタ20はソース/ドレーン領域28内に形成された記憶ノードジャンクション32と、ソース/ドレーン領域30内に形成されたデジットノードジャンクション34も含む。当然、記憶ノードジャンクション32とデジットノードジャンクション34はソース/ドレーン領域28とソース/ドレーン領域30のSiC層22を含む。
【0026】
本発明の別な特徴では、ランダムアクセスメモリデバイスはシリコン基板、基板上のメモリセルアレイ、及び基板上のメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含む周辺デバイスを含む。それぞれの個別のメモリセルは半導体基板内に導電ドープ処理されたSiC層と、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルのSiC層を含むトランジスタとを含む。どの周辺デバイスも、半導体基板内にSiC層を含まない。
【0027】
本発明のさらに別な特徴によれば、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンと間にSiCを含んだ半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネル、及びチャンネルの両側と作動式に関係するゲートを含む。SiCは、チャンネルの片側と作動式に関係するゲートの場合と較べて、チャンネルの両側と作動式に関係するゲートを有したトランジスタのチャンネル内に提供されている。SiCはそのような構造物に、チャンネルの片側にゲートを有したトランジスタと較べて特別な利点を提供する。
【0028】
FinFETや縦型トランジスタのごときいわゆる“立体デバイス”はチャンネルの両側にゲートを有したトランジスタの例である。従って、本発明のトランジスタは、第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを有し、チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを有した縦型トランジスタを含むことができる。また、トランジスタは、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート及び高さを共有するチャンネルを通る電流通路のそれぞれの一部を有した横型トランジスタを含むことができる。
【0029】
トランジスタはゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含むことができる。チャンネルのSiCはゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺内に提供でき、少なくとも一部がSiCにより囲まれるチャンネルコア部内には提供されない。チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びることができる。SiCは約50から約100オングストロムの厚みを有することができる。トランジスタは、例えば半導体基板の炭酸化部分を含まない前記デバイスのごとき周辺デバイスを有したメモリデバイスのごときメモリデバイスに含まれることができる。
【0030】
図6と図7はFinFETと呼称される立体トランジスタの斜視図である。立体トランジスタ40はソース42、ドレーン46及びソース42からドレーン46に延びるチャンネル48を含んでいる。チャンネル48上のゲート44はチャンネル48の両側と作動式に関係している。特に、図6と図7は本発明の説明を目的として立体トランジスタの選択コンポーネントのみを図示している。下側の半導体基板、絶縁層、拡散領域等、他のコンポーネントは意図的に省略されている。また、図6と図7は立体トランジスタの単なる例であり、多様な立体トランジスタを、そのようなデバイスのチャンネル内にSiCを搭載させるように利用することが可能である。立体トランジスタ40は横型トランジスタを含むように半導体基板上に形成できる。立体トランジスタ40の作動で電流通路がチャンネル48を通って発生する。各ソース42、ドレーン46、ゲート44及びチャンネル48を通過する電流通路は1共通高を共有することができる。
【0031】
SiCをシリコン基板に組み入れる際の1つの問題は、SiCとSiとの間のインターフェースにおける応力と非適応性が欠陥を発生させ、漏電を引き起こす可能性があることである。そのような漏電は欠陥がソース/ドレーン空乏領域であれば特に重大である。立体トランジスタ40ではソース/ドレーン空乏領域はソース42及びドレーン46とのチャンネル48のインターフェース周囲に存在する。図7ではソース42が取り除かれ、ソース空乏領域が提供されるチャンネル48の部分が図示されている。ソース空乏領域の一部は、チャンネル48とソース42のインターフェースからチャンネル48内に印加バイアスで決定される距離を延び入る。ソース空乏領域の別部分はチャンネル48とソース42のインターフェースからソース42へ印加バイアスで決定される距離を延び入る。空乏領域は約100から約800オングストロムでチャンネル48とソース42内に延び入り、トータル深度約200から約1600オングストロムを提供する。
【0032】
しかし、空乏領域は周辺SiC材料50と、SiCを含まないチャンネル48のチャンネルコア部との間のインターフェースで最も多い欠陥からは充分に離れており、発生する欠陥はさほど問題を提供しない。ソース42またはドレーン46近くのチャンネル48の一方端で少量の周辺SiC材料50が空乏領域内に存在する。しかし、ソース42とドレーン46の間でチャンネル48に沿って延びる周辺SiC材料50は、好適には空乏領域内には存在しない。従って、SiCを含むチャンネルの利点は、SiCの利用がSiC/Siインターフェースで欠陥を発生させる状況であっても、図6と図7で示す形態により提供が可能である。
【0033】
図8と図9は横型ではなく縦型の立体トランジスタ60の斜視図である。図8と図9の立体トランジスタ60は立体トランジスタ40に関して前述したように本発明の説明の目的で選択コンポーネントのみを含む。例えば、立体トランジスタ60の全体形態は図8と図9で示すような円筒状である必要はない。また、ソース/ドレーンやチャンネルのごとき選択コンポーネントは図示のごとき別々な部材の代わりに半導体基板内に提供された集積型コンポーネントであってもよい。立体トランジスタ60はドレーン66の上方にチャンネル68を含み、チャンネル68の上方にソース62を含む。ゲート64はチャンネル68の両側と作動式に関係する。ソース62は図9では外されており、チャンネル68の特殊構造を明確に示している。
【0034】
立体トランジスタ40のチャンネル48との類似性は明らかである。例えば、ゲート誘電体72はゲート64とチャンネル68との間に提供されている。SiC材料70はゲート誘電体72とチャンネル68との間のインターフェースに隣接したチャンネル68の周辺内に位置する。SiC材料70はSiC材料70によって少なくとも部分的に囲まれたチャンネル68のコア部内には位置しない。チャンネルコア部はソース62からドレーン66へと延びている。また、SiC材料70はソース/ドレーン空乏領域にはない。
【0035】
図6から図9にかけて図示する立体トランジスタ40及び60は、従来方法に従って製造及び/又は改造できる。但し、SiCは本発明の方法に沿ってそのようなデバイスのチャンネルに含まれるであろう。説明した変更を除いて、従来方法の変更はほぼ皆無である。
【0036】
本発明の別な特徴では、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、及び第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間の半導体基板内に加工されたゲートを含む。SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルはゲートの両側と作動式に関係する。例として、ゲート誘電体はゲートとチャンネルとの間に提供され、チャンネルのSiCはゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に存在する。SiCは約50から約100オングストロムの厚みを有することができる。
【0037】
図12はメモリセル内に含ませることができるトランジスタ120を示す。トランジスタ120は半導体基板122の一部としてSiC層130と、基板122内に形成されたソース/ドレーン領域128を含む。ゲート誘電体124はSiC層130上に形成され、ゲート126はゲート誘電体124上に形成されている。ゲート126は基板122に形成された凹部内に位置するので“凹状ゲート”と呼称される。トランジスタチャンネルは基板を通じて両ソース/ドレーン領域128間で延び、SiC層130を含む。SiC層130もソース/ドレーン領域128内に含まれる。凹状ゲート126を有するトランジスタ120はゲートの両側と作動式に関係するSiCを含んだチャンネルを有した構造物の1例である。
【0038】
凹状ゲートデバイスの1利点は所定の特徴部面積に長いゲート長を提供することである。その特徴部面積内の典型的な平面ゲートは大幅に短いゲート長を有するであろう。従来、トランジスタはしばしばゲート誘電体を単結晶シリコン面上に形成し、<100>結晶配向を示す。<100>シリコン上にゲート誘電体を形成すると、トランジスタのインターフェース電荷密度を減少させる。凹状ゲートで、<100>平面と平行である凹壁の小さい部分のみが<100>配向を有する。代わりに、凹壁は<110>並びにそれらの形状により変わる他の配向になるであろう。従って、増加したインターフェース電荷密度が凹状ゲートデバイス用に提供される。幸い、本発明のこの実施例に従ってSiCを含むチャンネルは、解説したSiC材料物性によって増加するインターフェース電荷密度を有利に緩和するであろう。
【0039】
本発明の他の特徴では、メモリセルは半導体基板、半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域、半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域、及び第1ソース/ドレーン領域と第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを含んでいる。記憶ノードジャンクションは第1ソース/ドレーン領域上に提供され、デジットノードジャンクションは第2ソース/ドレーン領域上に提供されている。記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。例として、もし記憶ノードジャンクションがSiCを含むなら、SiCは約200から約500オングストロムの厚みを有する。デジットノードジャンクションがSiCを含むなら、SiCは約50から約150オングストロムの厚みを有する。SiCを含む記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供されよう。エピタキシャルシリコンはソース/ドレーン形態あるいは他の形態でのようにチャンネル上方に提供されよう。
【0040】
図10はメモリセル内に含まれるトランジスタ80を示す。トランジスタ80は半導体基板78、基板78内に形成されたソース/ドレーン領域88、基板78内に形成されたソース/ドレーン領域90及びソース/ドレーン領域88とソース/ドレーン領域90との間にSiCを含まないトランジスタチャンネル89を含む。記憶ノードジャンクション94はソース/ドレーン領域90上に提供され、デジットノードジャンクション94はソース/ドレーン領域88上に提供されている。特に、記憶ノードジャンクション92はソース/ドレーン領域90内にSiC層82を含む。デジットノードジャンクション94はソース/ドレーン領域88内にSiC層83を含む。SiC層82とSiC層83の厚みの比較で示されるように、記憶ノードジャンクション92のSiCはデジットノードジャンクション94のSiCよりも厚い。そのような厚みの差はデジットノードと比較して記憶ノードで好まれるさらに深いジャンクションに対応する。ゲート誘電体84はチャンネル89上に形成され、ゲート86はゲート誘電体84上に形成されている。
【0041】
図11はメモリセル内に含まれ、図10のトランジスタ80に関して上述した特徴を含むトランジスタ100を示す。トランジスタ100はSiCを含む記憶/デジットノードジャンクション98を含むソース/ドレーン96を含む。スペーサ102はソース/ドレーン96をゲート86から分離する。トランジスタの従来形態はソース/ドレーンをシリコンエピタキシャル成長を通してチャンネル上方に提供する。SiCのエピタキシャル成長技術の進歩で、そのようなエピタキシャル成長はソース/ドレーンのためのシリコンエピタキシャル成長と組み合わせることが可能となった。追加的成長がソース/シリコンにSiCを提供するようにエピタキシャルシリコンに望む高さが達成されると、成長プロセスの工程条件は変更されるであろう。
【0042】
ジャンクション漏電を減少させるために記憶/デジットノードジャンクションにSiCを提供することの利点は、例えば、立体トランジスタであるSiCを含んだチャンネルの両側にゲートを有するトランジスタに対しても適用できる。同様に、SiCを含む記憶/デジットノードジャンクションは半導体基板の複数の炭酸化部分を含むメモリセルアレイを有するメモリデバイスと、半導体基板のいかなる炭酸化部分をも含まない周辺デバイスに含まれるであろう。
【0043】
SiCを記憶/デジットジャンクションに組み込む工程条件や方法により、欠陥が記憶/デジットノードジャンクションのSiCとSiの間のインターフェースに発生するかも知れない。従って、そのような追加欠陥の弱点は記憶/デジットノードジャンクションでのジャンクション漏電流の減少の利点を上回る可能性がある。よって、SiCを含むチャンネルで得られる性能改善を利用しない形態は望ましくない。それでも、そのような実施例でも本発明の多様な特徴を含むため、本明細書で紹介されている。
【0044】
ノードジャンクションにSiCを提供する弱点には、増加する欠陥密度、欠陥制御ができない場合に増加する漏電流、並びにSiCの集積の結果として増加する処理複雑性が含まれる。しかし利点には、欠陥が制御された場合のジャンクション漏電流減少及び/又はそれらの位置の最良化及びSiC内の少炭素ドーパント拡散による浅いジャンクション深度が含まれる。浅いジャンクション深度は閾値以下の漏電を制御するソース/ドレーン領域の非常に望ましい改善である。
【0045】
流路にSiCを提供する利点には、漏電流の減少、大幅に減少したドレーン誘導バリア低下(DIBL)、高バイアスバーンイン条件(高温、高電界)に対する耐久性、低パワーDRAMの閾値電圧の減少能力、並びにアクセスデバイスのさらなるスケーリングが含まれる。DIBLは増加するドレーンバイアスに関するソースインジェクションバリアの低下のことであり、望ましくはなく、さらなる漏電を引き起こす。SiCを含むチャンネルはドレーンバイアスに対するソースインジェクションの依存性を減少させることでDIBLを減少させることができる。高ドレーンバイアスでも、ソースインジェクションバリアはSiCを含まないチャンネルほど大幅には低下しない。
【0046】
漏電流の減少によって様々な利点が得られる。その1つは閾値電圧(Vt)とゲート・ソース電圧(Vgs)をDRAM等の低パワー形態用に低下させられることである。よく知られているように、VtとVgsの低下努力やパワー消費の減少努力は高漏電流により限定される。従って、もし漏電流を本発明のSiCを含むチャンネルを使用して減少させることができれば、Vt及びVgsは低パワーDRAM用に減少させられる。
【0047】
図13は本発明の1特徴によるコンピュータシステム400の1実施例を図示する。コンピュータシステム400はモニタ401あるいは他の通信出力デバイス、キーボード402または他の通信入力デバイス及びマザーボード404を含む。マザーボード404はマイクロプロセッサ406または他のデータ処理ユニット並びに少なくとも1つのメモリデバイス408を搭載できる。メモリデバイス408は本発明の様々な特徴を含むことができる。メモリデバイス408はメモリセルアレイを含むことができ、そのようなアレイはアドレス回路とカップリングでき、アレイの個々のメモリセルにアクセスできる。さらに、メモリセルアレイはメモリセルからのデータを読み取るための読取回路にカップリングできる。アドレス及び読取回路はメモリデバイス408とプロセッサ406との間で情報を伝達するのに利用可能である。そのことは図14で示すマザーボード404のブロック図で図示されている。そのブロック図においてアドレス回路は410であり、読取回路は412である。
【0048】
本発明の特殊例では、メモリデバイス408はメモリモジュールに対応できる。例えば、シングルインラインメモリモジュール(SIMM)とデュアルインラインメモリモジュール(DIMM)は本発明の教示を利用する態様で使用できる。メモリデバイスはデバイスのメモリセルからの読み取りやメモリセルへの書込みを実行することができる別方法を提供する多様なデザインのいずれにも搭載できる。その1例はページモードオペレーションである。DRAM内のページモードオペレーションはメモリセルアレインの横列にアクセスし、アレイの異なる縦列にランダムにアクセスする方法で提供される。縦列及び横列の交点に保存されたデータは縦列がアクセスされている間に読み取られ、出力できる。
【0049】
別タイプのデバイスは、メモリアレイアドレスで保存されたデータを、アドレスされた縦列が閉鎖された後に出力として利用させる延長データ出力(EDO)メモリである。このメモリは、メモリ出力データがメモリバス上で利用できる時間を短縮することなく短いアクセス信号を利用することで通信速度を増加させることができる。他の代用タイプのデバイスにはSDRAM、DDR・SDRAM、SLDRAM、VRAM及び直接RDRAM並びにSRAMあるいはフラッシュメモリ等が含まれる。
【0050】
図15は本発明の例示的電子システム700の多様な実施例の高レベル構成の単純化されたブロック図である。システム700は例えばコンピュータシステム、プロセスコントロールシステム、あるいはプロセッサや関連メモリを搭載する他のシステムに対応することができる。電子システム700は機能素子を有する。例えば、プロセッサあるいは演算/論理ユニット(ALU)702、コントロールユニット704、メモリデバイスユニット706及び入力/出力(I/O)デバイス708を含む。一般的に、電子システム700はプロセッサ702によりデータに対して実行される操作を指定するインストラクションや、プロセッサ702、メモリデバイスユニット706及びI/Oデバイス708の間での相互作用の固有セットを有するであろう。コントロールユニット704は、インストラクションをメモリデバイス706から取り出して実行させる一連の操作を連続的に循環させることで、プロセッサ702、メモリデバイス706及びI/Oデバイス708の全操作を調整する。多様な実施例において、メモリデバイス706はランダムアクセスメモリ(RAM)デバイス、読取専用メモリ(ROM)デバイス及びフロッピディスクドライブやコンパクトディスクCD−ROMドライブのことき周辺デバイスを含む。それらいずれの電気コンポーネントでも本発明の様々な特徴に従ってDRAMセルを含むように製造することができる。
【0051】
図16は例示的電子システム800の多様な実施例の高レベル構造の単純化されたブロック図である。システム800はメモリセルアレイ804、アドレスデコーダ806、横列アクセス回路808、縦列アクセス回路810、操作コントロール用読取/書込コントロール回路812及び入力/出力回路814を有するメモリデバイス802を含む。メモリデバイス802は、パワー回路816及び、メモリセルが低閾値導通状態であるか、高閾値非導通状態であるかを決定するための電流センサーのごときセンサー820をさらに含む。図示のパワー回路816は電力供給回路880、基準電圧提供用回路882、第1ワードラインにパルスを提供する回路884、第2ワードラインにパルスを提供する回路886、及びビットラインにパルスを提供する回路888を含む。システム800はプロセッサ822あるいはメモリアクセス用メモリコントローラも含む。
【0052】
メモリデバイス802はワイヤあるいは金属線でプロセッサ822から制御信号824を受領する。メモリデバイス802はI/Oラインを介してアクセスされるデータの保存に使用される。追加回路や制御信号も提供できる。またメモリデバイス802は本発明の説明のために単純化されている。プロセッサ822及びメモリデバイス802の少なくとも一方は、ここで説明するタイプのメモリデバイスにキャパシタ構造を含むことができる。
【0053】
ここで説明した様々なシステムは本発明の回路と構造の様々な利用形態の理解を促進することのみを目的としている。プロセッサとメモリデバイスとの間の通信時間を短縮する目的で、様々な電子システムが単パッケージプロセスユニットあるいは単半導体チップで製造できる。
【0054】
メモリセルの利用はメモリモジュール、デバイスドライバ、パワーモジュール、通信モデム、プロセッサモジュール及びアプリケーション指定モジュールで使用する電子システムを含むことができ、多層の多チップモジュールを含む。そのような回路はさらに、時計、テレビ、携帯電話、パソコン、自動車、業務用制御システム、航空機等の多様な電子システムのサブコンポーネントとしても活用できる。
【0055】
以上、本発明の様々な実施例を解説したが、それらは本発明の理解を深める目的で解説したのであって、本発明の限定は意図されていない。従って、それら実施例の変更も本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】半導体基板の平面図である。
【図2】図1の基板の一部断面図であり、本発明の1実施例による当初加工ステップを示す。
【図3】図2の基板の一部断面図であり、続く加工ステップを示す。
【図4】図1の基板の一部断面図であり、本発明の別実施例による当初加工ステップを示す。
【図5】本発明の1実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図6】本発明の別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図7】本発明の別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図8】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図9】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図10】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図11】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図12】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図13】本発明の1利用例であるコンピュータの概略図である。
【図14】図13のマザーボードの特徴を示すブロック図である。
【図15】本発明の1実施例による電子システムの高レベルブロック図である。
【図16】本発明の別実施例による例示的メモリデバイスの単純化ブロック図である。
【技術分野】
【0001】
本発明はメモリデバイス、メモリセル、トランジスタ並びにSiC半導体材料を使用したそのような装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造では、低漏電流と高駆動電流の二律背反性が存在する。高バンドギャップを有する半導体材料は通常では低漏電性であり、低バンドギャップを有する半導体材料は通常では相対的に高駆動電流を特徴とする。元素態シリコンは約1.1電子ボルト(eV)のバンドギャップを有する。これは比較的に低バンドギャップであり、許容駆動電流を提供する。しかし、漏電流は利用形態によっては問題となる。例えば、メモリデバイスである。メモリデバイスは、そのようなデバイスの半導体材料としての元素態シリコンが関与する漏電に対処すべく頻繁に充電される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
メモリデバイスの充電頻度を減少させるため、元素態シリコンよりも高いバンドギャップを有する別種の半導体材料を使用することが望ましいであろう。しかし、異種半導体材料を導入するという一体化問題を回避すべく注意が必要である。異種半導体材料は大きな処理変化をもたらす可能性がある。異なる電子特性やデバイスの他材料との化学反応に対処するために集積回路のデザイン変化が必要となろう。メモリデバイスに加えて他の装置は、高バンドギャップ半導体材料をメモリデバイスに採用するときに学習した教訓により利益を受けるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の1特徴によれば、メモリデバイスは、半導体基板、基板上の複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ並びに基板上のメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含んだ複数の周辺デバイスを含む。個々のメモリセルの少なくとも一部はSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。周辺デバイスの少なくとも一部は半導体基板の炭酸化部分を含まない。
【0005】
本発明の別特徴によれば、メモリデバイス製造方法は、半導体基板を提供するステップと、SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を形成するステップと、基板上に複数のメモリセルからなるメモリセルアレイを形成するステップと、基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含む複数の周辺デバイスを製造するステップとを含む。複数のメモリセルの少なくとも一部は炭酸化部分を含む。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は炭酸化部分を含まない。
【0006】
本発明のさらに別特徴では、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間でSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含んだチャンネル、並びにチャンネルの両側と作動式に関係するゲートを含む。
【0007】
本発明の別特徴によれば、メモリセルは半導体基板、半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域、半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域、並びに第1ソース/ドレーン領域と第2のソース/ドレーン領域間との間にSiCを含むトランジスタチャンネルを含む。記憶ノードジャンクションは第1ソース/ドレーン領域上にあり、デジットノードジャンクションは第2ソース/ドレーン領域上にある。記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
炭化ケイ素(SiC)はトランジスタとメモリデバイスの性能改善に重要な材料である。その特定形態によってはSiCはケイ素(シリコン)の1.1eVに対して約3.0eV以上の大きなバンドギャプを有する。よって、SiCは、シリコンの真性キャリア濃度よりも約16オーダ低い濃度の超低本質キャリア濃度を提供する。電荷キャリアの熱発生は真性キャリア濃度に直接的に対応する。従って、SiC基板の漏電流はシリコン基板の漏電流と比較してほとんど無視できる程度である。従来より、酸化金属半導体(MOS)パワーデバイスや他の特殊目的形態物はSiCを使用してきた。しかし、高品質SiC基板の技術的困難性により、ロジックやメモリ等の普及形態で利用するにはSiCは高価であった。近年のSiCエピタキシャル成長技術の進歩はSiCを普及型トランジスタやメモリデバイスの基板材料として考慮させる可能性を高めている。それでも多様な利用性の問題が付随する。
【0009】
本明細書で、“半導体基板”とは、半導体ウェハといった大きな半導体材料(単独または他の材料をその上に含む組立体で)や、半導体材料層(単独または他の材料を含む組立体で)等の半導体材料を含んだ構造物のことであるが、これらに限定されない。
【0010】
立方体(C)と六角体(H)のSiC結晶構造には3種のポリタイプが知られている。すなわち、3C−SiC、4H−SiC及び6H−SiCである。これらは表1で示すごときそれぞれ少々異なる物性並びに電気特性を有する。4H−SiCと6H−SiCは半導体デバイスのための最も一般的に使用されるポリタイプである。
【0011】
【表1】
【0012】
表1から理解されようが、SiCは少なくともその超低漏電性、高温利用を可能にする優れた放熱性、及び高電界維持能力のためにシリコンと比較して優れた基板材料を提供する。そのような物性が重要である適用形態では、SiC基板はシリコン基板より優れた利点を提供する。それでも、少なくともSiC基板を利用できない理由(少なくとも高製造コスト)、高欠陥密度、及び低キャリア移動度のためにメモリデバイスや他のデバイスでは基板材料としてSiCが利用できなかった。
【0013】
メモリデバイスのメモリアレイ領域内では、低キャリア移動度は周辺デバイス領域に較べて影響は限られている。すなわち、メモリアレイ領域内の重要な要素は漏電性(特にジャンクション)であり、続いてデバイス速度である。反対に、周辺デバイス領域においての重要な要素はデバイス速度であり、続いて漏電性である。メモリアレイ領域では、漏電性はメモリアレイデバイスの充電間隔を少なくとも部分的に決定する。従って、性能増強は部分的に充電間隔を延ばすことで得られよう。
【0014】
ここで説明する本発明の様々な特徴は、シリコンと比較したSiCの特徴を新規な方法によってトランジスタやメモリデバイスに利用させる。本発明の1特徴によれば、メモリデバイスは半導体基板、基板上の複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ、並びに基板上のメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスを含んでいる。少なくとも複数のメモリセルの一部はSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含んでいる。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は半導体基板の炭酸化部分を含まない。
【0015】
図1はメモリアレイ領域16と、メモリアレイ領域16を囲む周辺デバイス領域18を有した基板10の平面図である。図1では周辺デバイス領域18は基板10の周辺に配置されているが、“周辺デバイス”とはその位置ではなく、その機能に関わるものである。通常は、複数のメモリセルを含んだメモリデバイスの“メモリアレイ”部分はメモリデバイスを支持する基板10のごとき基板の中央に位置する。メモリセルアドレス回路やメモリセル読取回路を含んだ複数の“周辺デバイス”は中央メモリアレイ周囲に位置する。しかし、メモリアレイ領域や周辺デバイス領域は別位置に提供されることもある。
【0016】
本発明では、複数のメモリセルの少なくとも一部に含まれるSiCを含む半導体基板の炭酸化部分はメモリデバイスの多様なデザインに採用できる。好適には、アレイ内の各メモリセルの少なくとも1コンポーネントが炭酸化部分の1つを含む。また、好適にはいずれの周辺デバイスも炭酸化部分の1つを含まない。そのような好適形態は性能増進の機会を最良化するが、他の形態も本発明の想定内である。
【0017】
SiCを含むように選択されるであろうコンポーネントのほとんどの炭酸化部分は導電ドープされよう。半導体基板は多様な形態並びに組成で提供できる。例えば、半導体基板は単結晶シリコンを含むことができる。半導体基板はエピタキシャルシリコンを含むことができる。半導体シリコンはシリコンウェハの一部でも、絶縁体上半導体(SOI)構造の一部であってもよい。
【0018】
SiCをメモリデバイスに採用する多様な機会が与えられると、その実現のために多様な方法が考えられる。特に、ここで解説する少なくとも1つの利点が達成されるなら、SiCは従来のメモリデバイスの半導体基板に搭載できる。近年のSiCエピタキシャル成長技術は、半導体基板へSiCを搭載させる優れた方法を提供する。半導体基板内へのイオンインプラント法及び/又は炭素のガス拡散法あるいは他の方法は半導体基板へのSiC搭載のための別例を提供する。
【0019】
テトラエチルシラン((TES);Si(C2H5)4)はSiCエピタキシャル成長のための適した前駆物質である。TESは室温では液体であり、通常の相補的酸化金属半導体(CMOS)のプロセスフローに容易に組み込める。シリコン内の約0.2から約2.5原子%の炭素の炭素濃度は有利なSiC特性を得るのに適していよう。好適には、シリコン内の約0.5から約1.5原子炭素の濃度が提供される。
【0020】
本発明の別な特徴によれば、メモリデバイス製造方法は半導体基板を提供するステップと、SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を形成するステップと、基板上に複数のメモリセルから成るメモリセルアレイ形成するステップと、基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスを製造するステップとを含む。複数のメモリセルの少なくとも一部は炭酸化部分を含む。複数の周辺デバイスの少なくとも一部は炭酸化部分を含まない。
【0021】
炭酸化部分の形成ステップは、半導体基板のメモリアレイ領域と周辺デバイス領域の上でのマスク層の形成ステップと、メモリアレイ領域からのマスク層の除去ステップと、メモリアレイ領域と接触するSiC層の形成ステップとを含んでいる。この方法は周辺デバイス領域と接触するSiC層を形成せず、周辺デバイス領域からマスク層を除去しない。
【0022】
図2は図1の基板10の一部断面図であり、メモリアレイ領域16と周辺デバイス領域18を含んでいる。絶縁部12が基板10内に形成され、SiC層が周辺デバイス18と接触して形成されないようにマスク14が絶縁部12上と周辺デバイス領域18上に形成される。別例として、マスク14を周辺デバイス領域18にのみ形成し、周辺デバイス領域18と接触状態でSiC層を形成させないようにすることもできる。窒化ケイ素は適したマスク14の素材である。
【0023】
マスク14の形成後、図3で示すようなSiC層8をメモリアレイ領域16と接触状態で形成できるが、SiC層8は周辺デバイス領域18とは接触しない。SiC層8の対応領域との選択的接触は、メモリアレイ領域16上でのSiC層8の選択的成長及び/又は堆積により、あるいは、マスク14でSiC層8を周辺デバイス18と接触しないように分離し、基板10上でSiC層8を非選択的に形成することにより達成される。しかし、SiC層8を、例えば、炭素のイオンインプラント処理及び/又はガス拡散処理によって基板10内に形成することもできる。そのような場合、基板10の高さは、SiC層8の追加材料が基板10の元の高さを増加させるとき、図3のようには基板10の高さは増加しないであろう。マスク14をSiC層8の一部と共に絶縁部12と周辺デバイス領域から除去すると図3で示す構造が得られる。
【0024】
別方法として、複数の炭酸化部分の形成ステップは半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域との接触状態でSiC層を形成するステップと、周辺デバイス領域上からSiC層を除去するステップと、メモリアレイ領域の少なくとも一部上にSiC層を残すステップとを含むことができる。図4は図1の基板10の一部断面図であり、SiC層8はメモリアレイ領域16上及び周辺デバイス領域18上に形成されている。SiC層8は絶縁部12上に図示されていないが、SiC層8の形成のために選択された方法によっては絶縁部12上に形成することができる。SiC層8の周辺デバイス領域18からの除去により図3で示す構造物が得られる。SiCを搭載する特定デバイスの例から理解されようが、別方法でもSiCをそのようなデバイスに搭載することができる。
【0025】
半導体基板上に複数のメモリセルから成るメモリセルアレイと複数の周辺デバイスとを含んだメモリデバイスにおいては、この複数のメモリセルのうちの少なくとも一部が半導体基板内にSiC層を含むことができる。個々のメモリセルは第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び第1ソース/ドレーンと第2のソース/ドレーンとの間のチャンネルを含むトランジスタを含むことができる。図5はメモリセルアレイに含まれることができるトランジスタ20の選択されたコンポーネントの一部断面図である。トランジスタ20は基板10の一部としてSiC層22を含み、さらに、ソース/ドレーン領域28とソース/ドレーン領域30を、チャンネル29をそれら両者間に挟んで含んでいる。ゲート誘電体24はチャンネル29上に形成され、ゲート26はゲート誘電体24上に形成される。基板10のSiC層22はソース/ドレーン領域28、ソース/ドレーン領域30及びチャンネル29に含まれる。トランジスタ20はソース/ドレーン領域28内に形成された記憶ノードジャンクション32と、ソース/ドレーン領域30内に形成されたデジットノードジャンクション34も含む。当然、記憶ノードジャンクション32とデジットノードジャンクション34はソース/ドレーン領域28とソース/ドレーン領域30のSiC層22を含む。
【0026】
本発明の別な特徴では、ランダムアクセスメモリデバイスはシリコン基板、基板上のメモリセルアレイ、及び基板上のメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含む周辺デバイスを含む。それぞれの個別のメモリセルは半導体基板内に導電ドープ処理されたSiC層と、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルのSiC層を含むトランジスタとを含む。どの周辺デバイスも、半導体基板内にSiC層を含まない。
【0027】
本発明のさらに別な特徴によれば、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンと間にSiCを含んだ半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネル、及びチャンネルの両側と作動式に関係するゲートを含む。SiCは、チャンネルの片側と作動式に関係するゲートの場合と較べて、チャンネルの両側と作動式に関係するゲートを有したトランジスタのチャンネル内に提供されている。SiCはそのような構造物に、チャンネルの片側にゲートを有したトランジスタと較べて特別な利点を提供する。
【0028】
FinFETや縦型トランジスタのごときいわゆる“立体デバイス”はチャンネルの両側にゲートを有したトランジスタの例である。従って、本発明のトランジスタは、第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを有し、チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを有した縦型トランジスタを含むことができる。また、トランジスタは、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート及び高さを共有するチャンネルを通る電流通路のそれぞれの一部を有した横型トランジスタを含むことができる。
【0029】
トランジスタはゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含むことができる。チャンネルのSiCはゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺内に提供でき、少なくとも一部がSiCにより囲まれるチャンネルコア部内には提供されない。チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びることができる。SiCは約50から約100オングストロムの厚みを有することができる。トランジスタは、例えば半導体基板の炭酸化部分を含まない前記デバイスのごとき周辺デバイスを有したメモリデバイスのごときメモリデバイスに含まれることができる。
【0030】
図6と図7はFinFETと呼称される立体トランジスタの斜視図である。立体トランジスタ40はソース42、ドレーン46及びソース42からドレーン46に延びるチャンネル48を含んでいる。チャンネル48上のゲート44はチャンネル48の両側と作動式に関係している。特に、図6と図7は本発明の説明を目的として立体トランジスタの選択コンポーネントのみを図示している。下側の半導体基板、絶縁層、拡散領域等、他のコンポーネントは意図的に省略されている。また、図6と図7は立体トランジスタの単なる例であり、多様な立体トランジスタを、そのようなデバイスのチャンネル内にSiCを搭載させるように利用することが可能である。立体トランジスタ40は横型トランジスタを含むように半導体基板上に形成できる。立体トランジスタ40の作動で電流通路がチャンネル48を通って発生する。各ソース42、ドレーン46、ゲート44及びチャンネル48を通過する電流通路は1共通高を共有することができる。
【0031】
SiCをシリコン基板に組み入れる際の1つの問題は、SiCとSiとの間のインターフェースにおける応力と非適応性が欠陥を発生させ、漏電を引き起こす可能性があることである。そのような漏電は欠陥がソース/ドレーン空乏領域であれば特に重大である。立体トランジスタ40ではソース/ドレーン空乏領域はソース42及びドレーン46とのチャンネル48のインターフェース周囲に存在する。図7ではソース42が取り除かれ、ソース空乏領域が提供されるチャンネル48の部分が図示されている。ソース空乏領域の一部は、チャンネル48とソース42のインターフェースからチャンネル48内に印加バイアスで決定される距離を延び入る。ソース空乏領域の別部分はチャンネル48とソース42のインターフェースからソース42へ印加バイアスで決定される距離を延び入る。空乏領域は約100から約800オングストロムでチャンネル48とソース42内に延び入り、トータル深度約200から約1600オングストロムを提供する。
【0032】
しかし、空乏領域は周辺SiC材料50と、SiCを含まないチャンネル48のチャンネルコア部との間のインターフェースで最も多い欠陥からは充分に離れており、発生する欠陥はさほど問題を提供しない。ソース42またはドレーン46近くのチャンネル48の一方端で少量の周辺SiC材料50が空乏領域内に存在する。しかし、ソース42とドレーン46の間でチャンネル48に沿って延びる周辺SiC材料50は、好適には空乏領域内には存在しない。従って、SiCを含むチャンネルの利点は、SiCの利用がSiC/Siインターフェースで欠陥を発生させる状況であっても、図6と図7で示す形態により提供が可能である。
【0033】
図8と図9は横型ではなく縦型の立体トランジスタ60の斜視図である。図8と図9の立体トランジスタ60は立体トランジスタ40に関して前述したように本発明の説明の目的で選択コンポーネントのみを含む。例えば、立体トランジスタ60の全体形態は図8と図9で示すような円筒状である必要はない。また、ソース/ドレーンやチャンネルのごとき選択コンポーネントは図示のごとき別々な部材の代わりに半導体基板内に提供された集積型コンポーネントであってもよい。立体トランジスタ60はドレーン66の上方にチャンネル68を含み、チャンネル68の上方にソース62を含む。ゲート64はチャンネル68の両側と作動式に関係する。ソース62は図9では外されており、チャンネル68の特殊構造を明確に示している。
【0034】
立体トランジスタ40のチャンネル48との類似性は明らかである。例えば、ゲート誘電体72はゲート64とチャンネル68との間に提供されている。SiC材料70はゲート誘電体72とチャンネル68との間のインターフェースに隣接したチャンネル68の周辺内に位置する。SiC材料70はSiC材料70によって少なくとも部分的に囲まれたチャンネル68のコア部内には位置しない。チャンネルコア部はソース62からドレーン66へと延びている。また、SiC材料70はソース/ドレーン空乏領域にはない。
【0035】
図6から図9にかけて図示する立体トランジスタ40及び60は、従来方法に従って製造及び/又は改造できる。但し、SiCは本発明の方法に沿ってそのようなデバイスのチャンネルに含まれるであろう。説明した変更を除いて、従来方法の変更はほぼ皆無である。
【0036】
本発明の別な特徴では、トランジスタは半導体基板、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、及び第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間の半導体基板内に加工されたゲートを含む。SiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルはゲートの両側と作動式に関係する。例として、ゲート誘電体はゲートとチャンネルとの間に提供され、チャンネルのSiCはゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に存在する。SiCは約50から約100オングストロムの厚みを有することができる。
【0037】
図12はメモリセル内に含ませることができるトランジスタ120を示す。トランジスタ120は半導体基板122の一部としてSiC層130と、基板122内に形成されたソース/ドレーン領域128を含む。ゲート誘電体124はSiC層130上に形成され、ゲート126はゲート誘電体124上に形成されている。ゲート126は基板122に形成された凹部内に位置するので“凹状ゲート”と呼称される。トランジスタチャンネルは基板を通じて両ソース/ドレーン領域128間で延び、SiC層130を含む。SiC層130もソース/ドレーン領域128内に含まれる。凹状ゲート126を有するトランジスタ120はゲートの両側と作動式に関係するSiCを含んだチャンネルを有した構造物の1例である。
【0038】
凹状ゲートデバイスの1利点は所定の特徴部面積に長いゲート長を提供することである。その特徴部面積内の典型的な平面ゲートは大幅に短いゲート長を有するであろう。従来、トランジスタはしばしばゲート誘電体を単結晶シリコン面上に形成し、<100>結晶配向を示す。<100>シリコン上にゲート誘電体を形成すると、トランジスタのインターフェース電荷密度を減少させる。凹状ゲートで、<100>平面と平行である凹壁の小さい部分のみが<100>配向を有する。代わりに、凹壁は<110>並びにそれらの形状により変わる他の配向になるであろう。従って、増加したインターフェース電荷密度が凹状ゲートデバイス用に提供される。幸い、本発明のこの実施例に従ってSiCを含むチャンネルは、解説したSiC材料物性によって増加するインターフェース電荷密度を有利に緩和するであろう。
【0039】
本発明の他の特徴では、メモリセルは半導体基板、半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域、半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域、及び第1ソース/ドレーン領域と第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを含んでいる。記憶ノードジャンクションは第1ソース/ドレーン領域上に提供され、デジットノードジャンクションは第2ソース/ドレーン領域上に提供されている。記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含む半導体基板の炭酸化部分を含む。例として、もし記憶ノードジャンクションがSiCを含むなら、SiCは約200から約500オングストロムの厚みを有する。デジットノードジャンクションがSiCを含むなら、SiCは約50から約150オングストロムの厚みを有する。SiCを含む記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供されよう。エピタキシャルシリコンはソース/ドレーン形態あるいは他の形態でのようにチャンネル上方に提供されよう。
【0040】
図10はメモリセル内に含まれるトランジスタ80を示す。トランジスタ80は半導体基板78、基板78内に形成されたソース/ドレーン領域88、基板78内に形成されたソース/ドレーン領域90及びソース/ドレーン領域88とソース/ドレーン領域90との間にSiCを含まないトランジスタチャンネル89を含む。記憶ノードジャンクション94はソース/ドレーン領域90上に提供され、デジットノードジャンクション94はソース/ドレーン領域88上に提供されている。特に、記憶ノードジャンクション92はソース/ドレーン領域90内にSiC層82を含む。デジットノードジャンクション94はソース/ドレーン領域88内にSiC層83を含む。SiC層82とSiC層83の厚みの比較で示されるように、記憶ノードジャンクション92のSiCはデジットノードジャンクション94のSiCよりも厚い。そのような厚みの差はデジットノードと比較して記憶ノードで好まれるさらに深いジャンクションに対応する。ゲート誘電体84はチャンネル89上に形成され、ゲート86はゲート誘電体84上に形成されている。
【0041】
図11はメモリセル内に含まれ、図10のトランジスタ80に関して上述した特徴を含むトランジスタ100を示す。トランジスタ100はSiCを含む記憶/デジットノードジャンクション98を含むソース/ドレーン96を含む。スペーサ102はソース/ドレーン96をゲート86から分離する。トランジスタの従来形態はソース/ドレーンをシリコンエピタキシャル成長を通してチャンネル上方に提供する。SiCのエピタキシャル成長技術の進歩で、そのようなエピタキシャル成長はソース/ドレーンのためのシリコンエピタキシャル成長と組み合わせることが可能となった。追加的成長がソース/シリコンにSiCを提供するようにエピタキシャルシリコンに望む高さが達成されると、成長プロセスの工程条件は変更されるであろう。
【0042】
ジャンクション漏電を減少させるために記憶/デジットノードジャンクションにSiCを提供することの利点は、例えば、立体トランジスタであるSiCを含んだチャンネルの両側にゲートを有するトランジスタに対しても適用できる。同様に、SiCを含む記憶/デジットノードジャンクションは半導体基板の複数の炭酸化部分を含むメモリセルアレイを有するメモリデバイスと、半導体基板のいかなる炭酸化部分をも含まない周辺デバイスに含まれるであろう。
【0043】
SiCを記憶/デジットジャンクションに組み込む工程条件や方法により、欠陥が記憶/デジットノードジャンクションのSiCとSiの間のインターフェースに発生するかも知れない。従って、そのような追加欠陥の弱点は記憶/デジットノードジャンクションでのジャンクション漏電流の減少の利点を上回る可能性がある。よって、SiCを含むチャンネルで得られる性能改善を利用しない形態は望ましくない。それでも、そのような実施例でも本発明の多様な特徴を含むため、本明細書で紹介されている。
【0044】
ノードジャンクションにSiCを提供する弱点には、増加する欠陥密度、欠陥制御ができない場合に増加する漏電流、並びにSiCの集積の結果として増加する処理複雑性が含まれる。しかし利点には、欠陥が制御された場合のジャンクション漏電流減少及び/又はそれらの位置の最良化及びSiC内の少炭素ドーパント拡散による浅いジャンクション深度が含まれる。浅いジャンクション深度は閾値以下の漏電を制御するソース/ドレーン領域の非常に望ましい改善である。
【0045】
流路にSiCを提供する利点には、漏電流の減少、大幅に減少したドレーン誘導バリア低下(DIBL)、高バイアスバーンイン条件(高温、高電界)に対する耐久性、低パワーDRAMの閾値電圧の減少能力、並びにアクセスデバイスのさらなるスケーリングが含まれる。DIBLは増加するドレーンバイアスに関するソースインジェクションバリアの低下のことであり、望ましくはなく、さらなる漏電を引き起こす。SiCを含むチャンネルはドレーンバイアスに対するソースインジェクションの依存性を減少させることでDIBLを減少させることができる。高ドレーンバイアスでも、ソースインジェクションバリアはSiCを含まないチャンネルほど大幅には低下しない。
【0046】
漏電流の減少によって様々な利点が得られる。その1つは閾値電圧(Vt)とゲート・ソース電圧(Vgs)をDRAM等の低パワー形態用に低下させられることである。よく知られているように、VtとVgsの低下努力やパワー消費の減少努力は高漏電流により限定される。従って、もし漏電流を本発明のSiCを含むチャンネルを使用して減少させることができれば、Vt及びVgsは低パワーDRAM用に減少させられる。
【0047】
図13は本発明の1特徴によるコンピュータシステム400の1実施例を図示する。コンピュータシステム400はモニタ401あるいは他の通信出力デバイス、キーボード402または他の通信入力デバイス及びマザーボード404を含む。マザーボード404はマイクロプロセッサ406または他のデータ処理ユニット並びに少なくとも1つのメモリデバイス408を搭載できる。メモリデバイス408は本発明の様々な特徴を含むことができる。メモリデバイス408はメモリセルアレイを含むことができ、そのようなアレイはアドレス回路とカップリングでき、アレイの個々のメモリセルにアクセスできる。さらに、メモリセルアレイはメモリセルからのデータを読み取るための読取回路にカップリングできる。アドレス及び読取回路はメモリデバイス408とプロセッサ406との間で情報を伝達するのに利用可能である。そのことは図14で示すマザーボード404のブロック図で図示されている。そのブロック図においてアドレス回路は410であり、読取回路は412である。
【0048】
本発明の特殊例では、メモリデバイス408はメモリモジュールに対応できる。例えば、シングルインラインメモリモジュール(SIMM)とデュアルインラインメモリモジュール(DIMM)は本発明の教示を利用する態様で使用できる。メモリデバイスはデバイスのメモリセルからの読み取りやメモリセルへの書込みを実行することができる別方法を提供する多様なデザインのいずれにも搭載できる。その1例はページモードオペレーションである。DRAM内のページモードオペレーションはメモリセルアレインの横列にアクセスし、アレイの異なる縦列にランダムにアクセスする方法で提供される。縦列及び横列の交点に保存されたデータは縦列がアクセスされている間に読み取られ、出力できる。
【0049】
別タイプのデバイスは、メモリアレイアドレスで保存されたデータを、アドレスされた縦列が閉鎖された後に出力として利用させる延長データ出力(EDO)メモリである。このメモリは、メモリ出力データがメモリバス上で利用できる時間を短縮することなく短いアクセス信号を利用することで通信速度を増加させることができる。他の代用タイプのデバイスにはSDRAM、DDR・SDRAM、SLDRAM、VRAM及び直接RDRAM並びにSRAMあるいはフラッシュメモリ等が含まれる。
【0050】
図15は本発明の例示的電子システム700の多様な実施例の高レベル構成の単純化されたブロック図である。システム700は例えばコンピュータシステム、プロセスコントロールシステム、あるいはプロセッサや関連メモリを搭載する他のシステムに対応することができる。電子システム700は機能素子を有する。例えば、プロセッサあるいは演算/論理ユニット(ALU)702、コントロールユニット704、メモリデバイスユニット706及び入力/出力(I/O)デバイス708を含む。一般的に、電子システム700はプロセッサ702によりデータに対して実行される操作を指定するインストラクションや、プロセッサ702、メモリデバイスユニット706及びI/Oデバイス708の間での相互作用の固有セットを有するであろう。コントロールユニット704は、インストラクションをメモリデバイス706から取り出して実行させる一連の操作を連続的に循環させることで、プロセッサ702、メモリデバイス706及びI/Oデバイス708の全操作を調整する。多様な実施例において、メモリデバイス706はランダムアクセスメモリ(RAM)デバイス、読取専用メモリ(ROM)デバイス及びフロッピディスクドライブやコンパクトディスクCD−ROMドライブのことき周辺デバイスを含む。それらいずれの電気コンポーネントでも本発明の様々な特徴に従ってDRAMセルを含むように製造することができる。
【0051】
図16は例示的電子システム800の多様な実施例の高レベル構造の単純化されたブロック図である。システム800はメモリセルアレイ804、アドレスデコーダ806、横列アクセス回路808、縦列アクセス回路810、操作コントロール用読取/書込コントロール回路812及び入力/出力回路814を有するメモリデバイス802を含む。メモリデバイス802は、パワー回路816及び、メモリセルが低閾値導通状態であるか、高閾値非導通状態であるかを決定するための電流センサーのごときセンサー820をさらに含む。図示のパワー回路816は電力供給回路880、基準電圧提供用回路882、第1ワードラインにパルスを提供する回路884、第2ワードラインにパルスを提供する回路886、及びビットラインにパルスを提供する回路888を含む。システム800はプロセッサ822あるいはメモリアクセス用メモリコントローラも含む。
【0052】
メモリデバイス802はワイヤあるいは金属線でプロセッサ822から制御信号824を受領する。メモリデバイス802はI/Oラインを介してアクセスされるデータの保存に使用される。追加回路や制御信号も提供できる。またメモリデバイス802は本発明の説明のために単純化されている。プロセッサ822及びメモリデバイス802の少なくとも一方は、ここで説明するタイプのメモリデバイスにキャパシタ構造を含むことができる。
【0053】
ここで説明した様々なシステムは本発明の回路と構造の様々な利用形態の理解を促進することのみを目的としている。プロセッサとメモリデバイスとの間の通信時間を短縮する目的で、様々な電子システムが単パッケージプロセスユニットあるいは単半導体チップで製造できる。
【0054】
メモリセルの利用はメモリモジュール、デバイスドライバ、パワーモジュール、通信モデム、プロセッサモジュール及びアプリケーション指定モジュールで使用する電子システムを含むことができ、多層の多チップモジュールを含む。そのような回路はさらに、時計、テレビ、携帯電話、パソコン、自動車、業務用制御システム、航空機等の多様な電子システムのサブコンポーネントとしても活用できる。
【0055】
以上、本発明の様々な実施例を解説したが、それらは本発明の理解を深める目的で解説したのであって、本発明の限定は意図されていない。従って、それら実施例の変更も本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】半導体基板の平面図である。
【図2】図1の基板の一部断面図であり、本発明の1実施例による当初加工ステップを示す。
【図3】図2の基板の一部断面図であり、続く加工ステップを示す。
【図4】図1の基板の一部断面図であり、本発明の別実施例による当初加工ステップを示す。
【図5】本発明の1実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図6】本発明の別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図7】本発明の別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図8】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図9】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部斜視図である。
【図10】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図11】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図12】本発明のさらに別実施例によるSiCを含むトランジスタの一部断面図である。
【図13】本発明の1利用例であるコンピュータの概略図である。
【図14】図13のマザーボードの特徴を示すブロック図である。
【図15】本発明の1実施例による電子システムの高レベルブロック図である。
【図16】本発明の別実施例による例示的メモリデバイスの単純化ブロック図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
メモリデバイスであって、半導体基板と、前記半導体基板上に提供された複数のメモリセルからなるメモリセルのアレイとを含んでおり、前記複数のメモリセルの少なくとも一部はSiCを含んだ前記半導体基板の複数の炭酸化部分を含んでおり、本メモリデバイスは、前記半導体基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスをさらに含んでおり、該周辺デバイスの少なくとも一部は前記半導体基板のいずれの炭酸化部分を含まないことを特徴とするメモリデバイス。
【請求項2】
炭酸化部分は導電ドープされていることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項3】
各メモリセルの少なくとも1つのコンポーネントは炭酸化部分を1つ含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項4】
周辺デバイスのいずれも炭酸化部分の1つを含まないことを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項5】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項6】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項7】
少なくとも一部のメモリセルは半導体基板内の平面SiC層と、第1ソース/ドレーンと、第2ソース/ドレーンと、該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルとを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項8】
少なくとも一部のメモリセルは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間に複数の炭酸化部分の1つを含むチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んで構成されるトランジスタを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項9】
トランジスタは縦型トランジスタを含んでおり、第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを含み、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを含んでいることを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項10】
トランジスタは、横型トランジスタを含んでおり、各第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート及びチャンネルを通る電流通路の一部は1つの共通高を共有することを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項11】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されており、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれているチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項12】
少なくとも一部の個別メモリセルは
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間で半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係する複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
を含んで構成されるトランジスタを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項13】
少なくとも一部の個別メモリセルは、
半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域と、
半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域と前記第2トランジスタソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルと、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域上の記憶ノードジャンクションと、第2トランジスタソース/ドレーン領域上のデジットノードジャンクションと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又は前記デジットノードジャンクションは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項14】
記憶ノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合にはSiCは略200から略500オングストロムの厚みを有し、デジットノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合にはSiCは略50から略150オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項13記載のデバイス。
【請求項15】
炭酸化部分を含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供され、該エピタキシャルシリコンはチャンネルの上方に存在することを特徴とする請求項13記載のデバイス。
【請求項16】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項17】
ランダムアクセスメモリデバイスであって、
シリコン半導体基板と、
前記シリコン半導体基板上に提供され、それぞれは該シリコン半導体基板内に導電ドープされた平面SiC層を含んでおり、該SiCを第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン並びに該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルを含むトランジスタを含んでいるメモリセルのアレイと、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含み、前記シリコン半導体基板内にSiC層を含んでいない周辺デバイスと、
を含んでいることを特徴とするランダムアクセスメモリデバイス。
【請求項18】
シリコン半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項17記載のデバイス。
【請求項19】
シリコン半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項17記載のデバイス。
【請求項20】
トランジスタであって、
半導体基板と、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間にSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んでいることを特徴とするトランジスタ。
【請求項21】
チャンネルを第1ソース/ドレーンの上方に有し、第2ソース/ドレーンを該チャンネルの上方に有した縦型トランジスタを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項22】
第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が1つの共通高を共有している横型トランジスタを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項23】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されており、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれているチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項24】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項23記載のトランジスタ。
【請求項25】
メモリデバイスを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項26】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項25記載のトランジスタ。
【請求項27】
トランジスタであって、
半導体基板と、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で前記半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係するSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルと、
を含んでいることを特徴とするトランジスタ。
【請求項28】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されていることを特徴とする請求項27記載のトランジスタ。
【請求項29】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項28記載のトランジスタ。
【請求項30】
メモリデバイスを含んでいることを特徴とする請求項27記載のトランジスタ。
【請求項31】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項30記載のトランジスタ。
【請求項32】
メモリセルであって、
半導体基板と、
前記半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域と前記第2トランジスタソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルと、
前記第1ソース/ドレーン領域上の記憶ノードジャンクションと、前記第2ソース/ドレーン領域上のデジットノードジャンクションと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むことを特徴とするメモリセル。
【請求項33】
記憶ノードジャンクションがSiCを含む場合にはSiCは略200から略500オングストロムの厚みを有し、デジットノードジャンクションがSiCを含む場合にはSiCは略50から略150オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項34】
SiCを含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供され、該エピタキシャルシリコンはチャンネルの上方に存在することを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項35】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項36】
メモリデバイス製造方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
SiCを含んだ前記半導体基板の複数の炭酸化部分を形成するステップと、
少なくとも一部が前記炭酸化部分を含んだメモリセルのアレイを前記半導体基板上に形成するステップと、
メモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を有し、少なくとも一部は前記炭酸化部分を含んでいない周辺デバイスを前記半導体基板上に形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項37】
炭酸化部分を導電ドープするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項38】
炭酸化部分を形成するステップは、
半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域の上にマスク層を形成するステップと、
前記メモリアレイ領域上から前記マスク層を除去するステップと、
前記メモリアレイ領域と接触状態であるが、前記周辺デバイス領域とは非接触状態でSiC層を形成するステップと、
前記周辺デバイス領域から前記マスク層を除去するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項39】
マスク層は窒化ケイ素を含んでいることを特徴とする請求項38記載の方法。
【請求項40】
炭酸化部分を形成するステップは、
半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域と接触状態でSiC層を形成するステップと、
前記周辺デバイス領域から前記SiC層を除去し、前記メモリアレイ領域の少なくとも一部に該SiC層を残すステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項41】
複数の炭酸化部分を形成するステップは、半導体基板上でのSiCエピタキシャル成長を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項42】
複数の炭酸化部分を形成するステップは、半導体基板内への炭素のイオンインプラントステップ及び/又はガス拡散ステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項43】
各メモリセルの少なくとも1つのコンポーネントは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項44】
複数の周辺デバイスのいずれも複数の炭酸化部分の1つを含まないことを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項45】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項46】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項47】
複数のメモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、半導体基板内に平面SiC層を形成し、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルに前記SiC層を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項48】
少なくとも一部の個別メモリセルを形成するステップは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間に複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項49】
トランジスタを形成するステップは、第1ソース/ドレーン上方にチャンネルが提供され、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンが提供された縦型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項50】
トランジスタを形成するステップは、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が共通高を共有している横型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項51】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供され、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれるチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項52】
個別メモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係する複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項53】
個別メモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、
第1ソース/ドレーン領域を半導体基板内に形成するステップと、
第2ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域と前記第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域上に記憶ノードジャンクションを形成し、前記第2ソース/ドレーン領域上にデジットノードジャンクションを形成するステップと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項54】
記憶ノードジャンクションは炭酸化部分を含んでおり、SiCは略200から略500オングストロムの厚みに形成され、デジットノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合には、該SiCは略50から略150オングストロムの厚みに形成されることを特徴とする請求項53記載の方法。
【請求項55】
SiC半導体基板を含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に形成され、該エピタキシャルシリコンはチャンネル上方に提供されていることを特徴とする請求項53記載の方法。
【請求項56】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内にメモリデバイスを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項57】
ランダムアクセスメモリデバイス形成方法であって、
シリコン半導体基板を提供するステップと、
前記シリコン半導体基板内に導電ドープされた平面SiC層を形成するステップと、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルのアレイを形成するステップと、
を含んでおり、それぞれの個別メモリセルは第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネル内に前記SiC層を含んだトランジスタを含んでおり、本方法は、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ周辺デバイスを形成するステップをさらに含んでおり、前記周辺デバイスのいずれも前記シリコン半導体基板内にSiC層を含まないことを特徴とする方法。
【請求項58】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項57記載の方法。
【請求項59】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項57記載の方法。
【請求項60】
トランジスタ形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーンを形成するステップと、
第2ソース/ドレーンを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間にSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルを形成するステップと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートを形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項61】
第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを有し、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを有した縦型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項62】
第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が共通高を共有している横型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項63】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供され、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれるチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項64】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項63記載の方法。
【請求項65】
トランジスタをメモリデバイス内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項66】
メモリデバイスをDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項65記載の方法。
【請求項67】
トランジスタ形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーンを形成するステップと、
第2ソース/ドレーンを形成するステップと、
SiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で前記半導体基板内にゲートを凹設するステップと、
を含み、前記チャンネルは前記ゲートの両側と作動式に関係することを特徴とする方法。
【請求項68】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供されていることを特徴とする請求項67記載の方法。
【請求項69】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項68記載の方法。
【請求項70】
トランジスタをメモリデバイス内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項67記載の方法。
【請求項71】
メモリデバイスをDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項70記載の方法。
【請求項72】
メモリセル形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
第2ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域と前記第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域上に記憶ノードジャンクションを形成し、前記第2ソース/ドレーン領域上にデジットノードジャンクションを形成するステップと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又は前記デジットノードジャンクションはSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むことを特徴とする方法。
【請求項73】
記憶ノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合には、SiCは略200から略500オングストロムの厚みに形成され、デジットノードジャンクションがSiCを含む場合には、該SiCは略50から略150オングストロムの厚みに形成されることを特徴とする請求項72記載の方法。
【請求項74】
SiCを含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に形成され、該エピタキシャルシリコンはチャンネル上方に提供されていることを特徴とする請求項72記載の方法。
【請求項75】
メモリデバイスはDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成されていることを特徴とする請求項72記載の方法。
【請求項1】
メモリデバイスであって、半導体基板と、前記半導体基板上に提供された複数のメモリセルからなるメモリセルのアレイとを含んでおり、前記複数のメモリセルの少なくとも一部はSiCを含んだ前記半導体基板の複数の炭酸化部分を含んでおり、本メモリデバイスは、前記半導体基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ複数の周辺デバイスをさらに含んでおり、該周辺デバイスの少なくとも一部は前記半導体基板のいずれの炭酸化部分を含まないことを特徴とするメモリデバイス。
【請求項2】
炭酸化部分は導電ドープされていることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項3】
各メモリセルの少なくとも1つのコンポーネントは炭酸化部分を1つ含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項4】
周辺デバイスのいずれも炭酸化部分の1つを含まないことを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項5】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項6】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項7】
少なくとも一部のメモリセルは半導体基板内の平面SiC層と、第1ソース/ドレーンと、第2ソース/ドレーンと、該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルとを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項8】
少なくとも一部のメモリセルは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間に複数の炭酸化部分の1つを含むチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んで構成されるトランジスタを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項9】
トランジスタは縦型トランジスタを含んでおり、第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを含み、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを含んでいることを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項10】
トランジスタは、横型トランジスタを含んでおり、各第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート及びチャンネルを通る電流通路の一部は1つの共通高を共有することを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項11】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されており、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれているチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項8記載のデバイス。
【請求項12】
少なくとも一部の個別メモリセルは
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと第2ソース/ドレーンとの間で半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係する複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
を含んで構成されるトランジスタを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項13】
少なくとも一部の個別メモリセルは、
半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域と、
半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域と前記第2トランジスタソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルと、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域上の記憶ノードジャンクションと、第2トランジスタソース/ドレーン領域上のデジットノードジャンクションと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又は前記デジットノードジャンクションは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項14】
記憶ノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合にはSiCは略200から略500オングストロムの厚みを有し、デジットノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合にはSiCは略50から略150オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項13記載のデバイス。
【請求項15】
炭酸化部分を含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供され、該エピタキシャルシリコンはチャンネルの上方に存在することを特徴とする請求項13記載のデバイス。
【請求項16】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項1記載のデバイス。
【請求項17】
ランダムアクセスメモリデバイスであって、
シリコン半導体基板と、
前記シリコン半導体基板上に提供され、それぞれは該シリコン半導体基板内に導電ドープされた平面SiC層を含んでおり、該SiCを第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン並びに該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルを含むトランジスタを含んでいるメモリセルのアレイと、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を含み、前記シリコン半導体基板内にSiC層を含んでいない周辺デバイスと、
を含んでいることを特徴とするランダムアクセスメモリデバイス。
【請求項18】
シリコン半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項17記載のデバイス。
【請求項19】
シリコン半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項17記載のデバイス。
【請求項20】
トランジスタであって、
半導体基板と、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間にSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んでいることを特徴とするトランジスタ。
【請求項21】
チャンネルを第1ソース/ドレーンの上方に有し、第2ソース/ドレーンを該チャンネルの上方に有した縦型トランジスタを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項22】
第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が1つの共通高を共有している横型トランジスタを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項23】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されており、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれているチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項24】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項23記載のトランジスタ。
【請求項25】
メモリデバイスを含んでいることを特徴とする請求項20記載のトランジスタ。
【請求項26】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項25記載のトランジスタ。
【請求項27】
トランジスタであって、
半導体基板と、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で前記半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係するSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルと、
を含んでいることを特徴とするトランジスタ。
【請求項28】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体をさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接したチャンネル周辺部内に提供されていることを特徴とする請求項27記載のトランジスタ。
【請求項29】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項28記載のトランジスタ。
【請求項30】
メモリデバイスを含んでいることを特徴とする請求項27記載のトランジスタ。
【請求項31】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項30記載のトランジスタ。
【請求項32】
メモリセルであって、
半導体基板と、
前記半導体基板内の第1トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記半導体基板内の第2トランジスタソース/ドレーン領域と、
前記第1トランジスタソース/ドレーン領域と前記第2トランジスタソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルと、
前記第1ソース/ドレーン領域上の記憶ノードジャンクションと、前記第2ソース/ドレーン領域上のデジットノードジャンクションと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むことを特徴とするメモリセル。
【請求項33】
記憶ノードジャンクションがSiCを含む場合にはSiCは略200から略500オングストロムの厚みを有し、デジットノードジャンクションがSiCを含む場合にはSiCは略50から略150オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項34】
SiCを含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に提供され、該エピタキシャルシリコンはチャンネルの上方に存在することを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項35】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリを含んでいることを特徴とする請求項32記載のメモリセル。
【請求項36】
メモリデバイス製造方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
SiCを含んだ前記半導体基板の複数の炭酸化部分を形成するステップと、
少なくとも一部が前記炭酸化部分を含んだメモリセルのアレイを前記半導体基板上に形成するステップと、
メモリセルアドレス回路及びメモリセル読取回路を有し、少なくとも一部は前記炭酸化部分を含んでいない周辺デバイスを前記半導体基板上に形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項37】
炭酸化部分を導電ドープするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項38】
炭酸化部分を形成するステップは、
半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域の上にマスク層を形成するステップと、
前記メモリアレイ領域上から前記マスク層を除去するステップと、
前記メモリアレイ領域と接触状態であるが、前記周辺デバイス領域とは非接触状態でSiC層を形成するステップと、
前記周辺デバイス領域から前記マスク層を除去するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項39】
マスク層は窒化ケイ素を含んでいることを特徴とする請求項38記載の方法。
【請求項40】
炭酸化部分を形成するステップは、
半導体基板のメモリアレイ領域及び周辺デバイス領域と接触状態でSiC層を形成するステップと、
前記周辺デバイス領域から前記SiC層を除去し、前記メモリアレイ領域の少なくとも一部に該SiC層を残すステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項41】
複数の炭酸化部分を形成するステップは、半導体基板上でのSiCエピタキシャル成長を含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項42】
複数の炭酸化部分を形成するステップは、半導体基板内への炭素のイオンインプラントステップ及び/又はガス拡散ステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項43】
各メモリセルの少なくとも1つのコンポーネントは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項44】
複数の周辺デバイスのいずれも複数の炭酸化部分の1つを含まないことを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項45】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項46】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項47】
複数のメモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、半導体基板内に平面SiC層を形成し、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネルに前記SiC層を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項48】
少なくとも一部の個別メモリセルを形成するステップは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間に複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートと、
を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項49】
トランジスタを形成するステップは、第1ソース/ドレーン上方にチャンネルが提供され、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンが提供された縦型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項50】
トランジスタを形成するステップは、第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が共通高を共有している横型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項51】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供され、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれるチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項48記載の方法。
【請求項52】
個別メモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、
第1ソース/ドレーンと、
第2ソース/ドレーンと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で半導体基板内に凹設されたゲートと、
前記ゲートの両側と作動式に関係する複数の炭酸化部分の1つを含んだチャンネルと、
を含んだトランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項53】
個別メモリセルの少なくとも一部を形成するステップは、
第1ソース/ドレーン領域を半導体基板内に形成するステップと、
第2ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域と前記第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域上に記憶ノードジャンクションを形成し、前記第2ソース/ドレーン領域上にデジットノードジャンクションを形成するステップと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションは複数の炭酸化部分の1つを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項54】
記憶ノードジャンクションは炭酸化部分を含んでおり、SiCは略200から略500オングストロムの厚みに形成され、デジットノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合には、該SiCは略50から略150オングストロムの厚みに形成されることを特徴とする請求項53記載の方法。
【請求項55】
SiC半導体基板を含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に形成され、該エピタキシャルシリコンはチャンネル上方に提供されていることを特徴とする請求項53記載の方法。
【請求項56】
DRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内にメモリデバイスを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項36記載の方法。
【請求項57】
ランダムアクセスメモリデバイス形成方法であって、
シリコン半導体基板を提供するステップと、
前記シリコン半導体基板内に導電ドープされた平面SiC層を形成するステップと、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルのアレイを形成するステップと、
を含んでおり、それぞれの個別メモリセルは第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン及び該第1ソース/ドレーンと該第2ソース/ドレーンとの間のチャンネル内に前記SiC層を含んだトランジスタを含んでおり、本方法は、
前記シリコン半導体基板上にメモリセルアドレス回路とメモリセル読取回路とを含んだ周辺デバイスを形成するステップをさらに含んでおり、前記周辺デバイスのいずれも前記シリコン半導体基板内にSiC層を含まないことを特徴とする方法。
【請求項58】
半導体基板は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項57記載の方法。
【請求項59】
半導体基板はエピタキシャルシリコンを含んでいることを特徴とする請求項57記載の方法。
【請求項60】
トランジスタ形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーンを形成するステップと、
第2ソース/ドレーンを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間にSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルを形成するステップと、
前記チャンネルの両側と作動式に関係するゲートを形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項61】
第1ソース/ドレーンの上方にチャンネルを有し、該チャンネルの上方に第2ソース/ドレーンを有した縦型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項62】
第1ソース/ドレーン、第2ソース/ドレーン、ゲート、及びチャンネルを通過する電流通路のそれぞれの一部が共通高を共有している横型トランジスタを形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項63】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供され、該SiCにより少なくとも部分的に囲まれるチャンネルコア部内には提供されておらず、該チャンネルコア部は第1ソース/ドレーンから第2ソース/ドレーンに延びていることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項64】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項63記載の方法。
【請求項65】
トランジスタをメモリデバイス内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項60記載の方法。
【請求項66】
メモリデバイスをDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項65記載の方法。
【請求項67】
トランジスタ形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーンを形成するステップと、
第2ソース/ドレーンを形成するステップと、
SiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーンと前記第2ソース/ドレーンとの間で前記半導体基板内にゲートを凹設するステップと、
を含み、前記チャンネルは前記ゲートの両側と作動式に関係することを特徴とする方法。
【請求項68】
ゲートとチャンネルとの間にゲート誘電体を形成するステップをさらに含んでおり、該チャンネルのSiCは該ゲート誘電体とのインターフェースに隣接するチャンネル周辺部内に提供されていることを特徴とする請求項67記載の方法。
【請求項69】
SiCは略50から略100オングストロムの厚みを有していることを特徴とする請求項68記載の方法。
【請求項70】
トランジスタをメモリデバイス内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項67記載の方法。
【請求項71】
メモリデバイスをDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項70記載の方法。
【請求項72】
メモリセル形成方法であって、
半導体基板を提供するステップと、
第1ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
第2ソース/ドレーン領域を前記半導体基板内に形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域と前記第2ソース/ドレーン領域との間にSiCを含まないトランジスタチャンネルを形成するステップと、
前記第1ソース/ドレーン領域上に記憶ノードジャンクションを形成し、前記第2ソース/ドレーン領域上にデジットノードジャンクションを形成するステップと、
を含んでおり、前記記憶ノードジャンクション及び/又は前記デジットノードジャンクションはSiCを含んだ前記半導体基板の炭酸化部分を含むことを特徴とする方法。
【請求項73】
記憶ノードジャンクションが炭酸化部分を含む場合には、SiCは略200から略500オングストロムの厚みに形成され、デジットノードジャンクションがSiCを含む場合には、該SiCは略50から略150オングストロムの厚みに形成されることを特徴とする請求項72記載の方法。
【請求項74】
SiCを含んだ記憶ノードジャンクション及び/又はデジットノードジャンクションはそれぞれのソース/ドレーン領域のエピタキシャルシリコン上に形成され、該エピタキシャルシリコンはチャンネル上方に提供されていることを特徴とする請求項72記載の方法。
【請求項75】
メモリデバイスはDRAM、SRAMまたはフラッシュメモリ内に形成されていることを特徴とする請求項72記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公表番号】特表2008−508725(P2008−508725A)
【公表日】平成20年3月21日(2008.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−523700(P2007−523700)
【出願日】平成17年7月25日(2005.7.25)
【国際出願番号】PCT/US2005/026365
【国際公開番号】WO2006/012626
【国際公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【出願人】(595168543)マイクロン テクノロジー, インク. (444)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年3月21日(2008.3.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年7月25日(2005.7.25)
【国際出願番号】PCT/US2005/026365
【国際公開番号】WO2006/012626
【国際公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【出願人】(595168543)マイクロン テクノロジー, インク. (444)
【Fターム(参考)】
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