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制造技术

使用与高介电常数/金属栅极(HK/MG)工艺兼容的工艺来制造非易失性存储器器件和逻辑器件，以用于增大的单元密度和更大规模的集成。掺杂氧化物层(诸如掺杂硅的氧化铪(HfO2)层)被实现为非易失性存储器器件中的铁电偶极子层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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。
技术介绍
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。概览本专利技术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专利技术的实施例进行描述，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。图17A和17B分别是解说在非易失性存储器器件中用于第二氮化物盖的顶部上的金属栅极形成的附加层的横截面和俯视平面图。图18A和18B分别是解说在逻辑器件中用于第二氮化物盖的顶部上的金属栅极形成的附加层的横截面和俯视平面图。图19A和19B分别是解说金属栅极平坦化工艺被应用于非易失性存储器器件之后的非易失性存储器器件的实施例的横截面和俯视平面图。图20A和20B分别是解说金属栅极平坦化工艺被应用于逻辑器件之后的逻辑器件的实施例的横截面和俯视平面图。详细描述本公开的诸方面在以下针对具体实施例的描述和相关附图中描述。可以设计替换实施例而不会脱离本公开的范围。另外，众所周知的要素将不被详细描述或将被省去以便不与本公开的相关细节相混淆。措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。同样，术语“实施例”并不要求所有实施例都包括所讨论的特征、优点、或工作模式。本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在限定各实施例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其群组的存在或添加。此外，要理解，单词”或”与布尔运算符“OR(或)”具有相同含义，即它涵盖了“任一者”以及“两者”的可能性并且不限于“异或”(“XOR”)，除非另有明确声明。还应理解，两个毗邻单词之间的符号“/”具有与“或”相同的意思，除非另有明确声明。另外，除非另有明确声明，诸如“连接到”、“耦合到”或“处于通信”之类的短语并不限于直接连接。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1的横截面视图是跨半导体鳍102(诸如硅鳍)取得的，该半导体鳍102提供在P阱104上，该P阱104提供在P基板106上。在一实施例中，还提供了浅沟槽隔离(STI)层108。半导体鳍102、P阱104、P基板106以及STI层108可通过使用用于常规鳍状场效应晶体管(FinFET)的工艺来制造。在图1中示出的实施例中，在半导体鳍102上提供了隧穿氧化物110。在一实施例中，隧穿氧化物110包括高介电常数(HK)氧化物层。该HK氧化物层可以是诸如氧化铪(HfO2)层之类的金属氧化物层。在另一实施例中，在隧穿氧化物110与半导体鳍102之间提供了界面层(IL)112。在图1中示出的实施例中，在隧穿氧化物110上提供块氧化物层或铁电偶极子层114，并且在块氧化物层或铁电偶极子层114上提供金属栅极116。在一实施例中，块氧化物层或铁电偶极子层114包括氧化物层或掺杂氧化物层(诸如掺杂HfO2层)。在另一实施例中，掺杂HfO2层包括掺杂硅的HfO2层。在块氧化物层114的情形中，该器件包括浮置栅极存储器件。在铁电偶极子层114的情形中，该器件包括铁电/浮置栅极存储器件。在图1中示出的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性存储器，包括：金属栅极；浮置栅极；以及耦合至所述金属栅极和所述浮置栅极的氧化物层，其中所述浮置栅极可操作用于通过福勒‑诺德海姆(FN)隧穿操作来编程或擦除，或者所述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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.01 US 14/556,9831.一种非易失性存储器，包括：金属栅极；浮置栅极；以及耦合至所述金属栅极和所述浮置栅极的氧化物层，其中所述浮置栅极可操作用于通过福勒-诺德海姆(FN)隧穿操作来编程或擦除，或者所述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。2.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，所述氧化物层包括氧化铪(HfO2)层。3.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，进一步包括耦合至所述氧化物层的界面层(IL)。4.如权利要求3所述的非易失性存储器，其特征在于，所述IL包括二氧化硅(SiO2)。5.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，所述氧化物层包括：包含掺杂的氧化铪(HfO2)层的铁电偶极子层。6.如权利要求5所述的非易失性存储器，其特征在于，所述掺杂的HfO2层包括掺杂硅的HfO2层。7.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，进一步包括耦合至所述氧化物层的硅鳍。8.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，进一步包括：所述氧化物层与所述浮置栅极之间的氮化钛(TiN)层。9.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，所述金属栅极包括N型金属栅极。10.如权利要求1所述的非易失性存储器，其特征在于，所述金属栅极包括P型金属栅极。11.一种逻辑器件，包括：半导体鳍；所述半导体鳍上的高介电常数(HK)氧化物层；耦合至所述HK氧化物层的第一氮化物盖；耦合至所述第一氮化物盖的第二氮化物盖；以及耦合至所述第二氮化物盖的金属栅极。12.如权利要求11所述的逻辑器件，其特征在于，所述HK氧化物层包括氧化铪(HfO2)层。13.如权利要求11所述的逻辑器件，其特征在于，进一步包括所述半导体鳍上的界面层(IL)。14.如权利要求13所述的逻辑器件，其特征在于，所述IL包括二氧化硅(SiO2)。15.如权利要求11所述的逻辑器件，其特征在于，所述第一氮化物盖包括氮化钛(TiN)。16.如权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·李，J·J·徐，Z·王，B·杨，X·陈，Y·陆，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US