(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元構造体内に、酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ）積層体で囲まれて、ドープされた垂直チャンネルを作製する方法であって、
酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層を堆積して酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ）積層体を作製する工程と、
エッチングにより、前記酸化物−窒化物−酸化物積層体を貫通する穴を穿設する工程と、
前記穴内に側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、
少なくとも２００ｋｅＶの注入エネルギーをそれぞれ有する複数の高エネルギーイオン注入を使用して、前記多結晶シリコン材料中にドーパントイオンを注入する工程と、を含み、前記高エネルギーイオン注入の少なくとも１つは、少なくとも１ＭｅＶの注入エネルギーを使用して行われる、方法。
【請求項２】
ドーパントを前記多結晶シリコン材料と共に堆積させ、前記注入を使用して、前記垂直チャンネル全体の前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを均一化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３次元構造体は複数の電荷トラップを含み、前記複数の高エネルギーイオン注入は、前記複数の電荷トラップのそれぞれの閾値電圧を最適化する、前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを作成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
先に作製した３次元構造体の前記閾値電圧を測定する工程と、
前記測定された閾値電圧を使用して、前記多結晶シリコン材料の前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを決定する工程と、
前記複数の高エネルギーイオン注入の動作パラメータを変えて前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを作成する工程と、を更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
３次元構造体内に、酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ）積層体で囲まれて、ドープされた垂直チャンネルを作製する方法であって、
酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層を堆積して酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ）積層体を作製する工程と、
エッチングにより、前記酸化物−窒化物−酸化物積層体を貫通する穴を穿設する工程と、
前記穴内に側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、
前記３次元構造体の表面に対する法線方向から外れた角度で、前記多結晶シリコン材料中にドーパントイオンを注入する工程と、を含み、
前記ドーパントイオンは、前記多結晶シリコン材料に到達する前に前記酸化物−窒化物−酸化物積層体の一部を通過する、方法。
【請求項６】
ドーパントを前記多結晶シリコン材料と共に堆積させ、前記注入を使用して、前記垂直チャンネル全体の前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを均一化する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記３次元構造体は複数の電荷トラップを含み、複数の高エネルギーイオン注入は、前記複数の電荷トラップのそれぞれの閾値電圧を最適化する、前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを作成する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
先に作製した３次元構造体の前記閾値電圧を測定する工程と、
前記測定された閾値電圧を使用して、前記多結晶シリコン材料の前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを決定する工程と、
前記複数の高エネルギーイオン注入の動作パラメータを変えて前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを作成する工程と、を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
３次元ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイス内に、ドープされた垂直チャンネルを作製する方法であって、
酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層を堆積して酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ）積層体を作製する工程と、
エッチングにより、前記酸化物−窒化物−酸化物積層体を貫通する穴を穿設する工程と、
前記穴の側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、
前記多結晶シリコン材料の堆積後に、前記穴内に誘電材料を堆積させる工程と、
前記多結晶シリコン材料及び前記誘電材料の堆積後、前記窒化シリコン層を除去して、前記酸化シリコン層間にスペースを作る工程と、
前記スペースに金属を堆積させて電極を形成する工程と、
少なくとも２００ｋｅＶの注入エネルギーをそれぞれ有し、且つ、その少なくとも１つが少なくとも１ＭｅＶの注入エネルギーを使用して行なわれる複数の高エネルギーイオン注入により前記多結晶シリコン材料にドーパントイオンを注入する工程とを含み、
前記イオン注入は、前記ドーパントイオンが前記多結晶シリコン材料に到達する前に前記酸化物−窒化物−酸化物積層体の一部を通過するように、前記３次元ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの表面に対する法線方向から外れた角度で行われる、方法。
【請求項１０】
ドーパントを前記多結晶シリコン材料と共に堆積させ、前記注入を使用して、前記垂直チャンネル全体の前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを均一化する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記３次元ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスは複数の電荷トラップを含み、前記複数の高エネルギーイオン注入は、前記複数の電荷トラップのそれぞれの閾値電圧を最適化する、前記多結晶シリコン材料のドーピング濃度プロファイルを作成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
先に作製した３次元ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの前記閾値電圧を測定する工程と、
前記測定された閾値電圧を使用して、前記多結晶シリコン材料の前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを決定する工程と、
前記複数の高エネルギーイオン注入の動作パラメータを変えて前記最適化されたドーピング濃度プロファイルを作成する工程と、を更に含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記注入は前記窒化シリコン層を除去する工程の前に行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記注入は前記窒化シリコン層を除去する工程の後であって、前記金属を堆積させる工程の前に行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記注入は前記窒化シリコン層を除去する工程の後、及び、前記金属を堆積させる工程の後に行われる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、垂直トランジスタ内のチャンネルのドーピング方法に関し、特に、垂直ＮＡＮＤデバイス内の多結晶トランジスタチャンネルのドーピングに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの基板上にトランジスタをより高集積化することが益々望まれており、新しい技術が開発されている。従前、トランジスタの高密度化はトランジスタ自体の小型化により図られることが多かった。しかしながら、形状の縮小化に伴い、トランジスタゲート等のある種のフィーチャーの幅は１０原子層未満となることもある。よって、可能な小型化の度合いには物理的な限界がある。
【０００３】
１つのデバイス上にトランジスタを高集積化し続けるために、３Ｄデバイスとしても知られている垂直デバイスの概念が本格化している。簡単に説明すると、従来のトランジスタは、水平方向に配向させたソース領域、ドレイン領域、及び、ゲート領域で作製される。垂直トランジスタでは、これらのフィーチャーを垂直方向に構築し、それにより各素子の水平方向の設置面積を低減させている。
【０００４】
しかしながら、垂直デバイスには課題がある。具体的には、垂直ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスでは、ストリング電流の概念が潜在的な問題として議論されている。ストリング電流、すなわち、垂直ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイス内の垂直方向の電流は、多結晶チャンネルのドープ濃度に応じる。かかるチャンネルのドーピングが不十分であったり不均一であると、デバイスの動作パラメータや性能が悪化し得る。
【０００５】
したがって、性能パラメータが最適化されるように垂直ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの多結晶チャンネルをドーピングする方法があれば有益であると考えられる。
【発明の概要】
【０００６】
垂直ＦＬＡＳＨデバイスの多結晶チャンネルのドーピング方法が開示される。かかる方法は、複数の高エネルギーイオン注入を使用して上記チャンネルを様々な深さでドープする。いくつかの実施態様では、これらのイオン注入は、注入イオンが周囲のＯＮＯ積層体の少なくとも一部を通過するように、法線方向から外れた角度で行われる。ＯＮＯ積層体を通過することで、各イオンが届く距離の分布は垂直注入の場合と異なり得る。
【０００７】
第１の実施態様によれば、３次元構造体内に、酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ；ＯＮＯ）積層体で囲まれて、ドープされた垂直チャンネルを作製する方法が開示される。かかる方法は、エッチングにより、上記ＯＮＯ積層体を貫通する穴を穿設する工程と、上記穴内に側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、少なくとも２００ｋｅＶの注入エネルギーをそれぞれ有する複数の高エネルギーイオン注入を使用して、上記多結晶シリコン材料中にドーパントイオンを注入する工程とを含み、上記注入の少なくとも１つは、少なくとも１ＭｅＶの注入エネルギーを使用して行われる。
【０００８】
第２の実施態様によれば、３次元構造体内に、酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ；ＯＮＯ）積層体により囲まれて、ドープされた垂直チャンネルを作製する方法が開示される。かかる方法は、エッチングにより、上記ＯＮＯ積層体を貫通する穴を穿設する工程と、上記穴内に側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、上記構造体の表面に対する法線方向から外れた角度で、上記多結晶シリコン材料にドーパントイオンを注入する工程とを含み、上記イオンは、上記多結晶シリコン材料に到達する前に上記ＯＮＯ積層体の一部を通過する。
【０００９】
第３の実施態様によれば、３次元ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイス内にドープされた垂直チャンネルを作製する方法が開示される。かかる方法は、酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層を堆積して酸化物−窒化物−酸化物（ｏｘｉｄｅ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ；ＯＮＯ）積層体を作製する工程と、エッチングにより、上記ＯＮＯ積層体を貫通する穴を穿設する工程と、上記穴の側壁に沿って多結晶シリコン材料を堆積させる工程と、上記多結晶シリコン材料の堆積後に、上記穴内に誘電材料を堆積させる工程と、少なくとも２００ｋｅＶの注入エネルギーをそれぞれ有し、且つ、その少なくとも１つが少なくとも１ＭｅＶの注入エネルギーを使用して行なわれる複数の高エネルギーイオン注入により上記多結晶シリコン材料にドーパントイオンを注入する工程とを含み、上記イオン注入は、上記イオンが上記多結晶シリコン材料に到達する前に上記ＯＮＯ積層体の一部を通過するように、上記デバイスの表面に対する法線方向から外れた角度で行われる。
【００１０】
本開示がより良く理解されることを目的として、添付の図面を参照する。これらは参照により本願明細書に援用される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスを示す図である。
【図２Ａ】図１のＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製における中間製造ステップの上面図である。
【図２Ｂ】図１のＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製における中間製造ステップの側面図である。
【図２Ｃ】図１のＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製における中間製造ステップの正面図である。
【図３】多結晶シリコン及び誘電体プラグを有する、ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの垂直チャンネルを示す図である。
【図４】垂直イオン注入を行っている図３のデバイスを示す図である。
【図５】傾斜させた、つまり角度を付けたイオン注入を行っている図３のデバイスを示す図である。
【図６】図１のＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製における中間製造ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
垂直ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製は、当該３次元構造体を構築するために複数の製造ステップを要する。図１に示す完成ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイス１００は、酸化シリコン等の酸化物１２０に設けられたＯＮＯ（酸化物−窒化物−酸化物）層１１０から構成される、複数の積層電荷トラップ１０１を有する。図１において、ＯＮＯ層１１０は酸化物１２０の３面（すなわち、上面、底面及び端面）を包囲した状態で示されている。電荷トラップ間には、タングステン又は他の金属で構成され得る金属電極１３０が配置されている。各電荷トラップ１０１と接触する、複数の中央垂直チャンネル１４０が配置されている。チャンネル１４０は、シリコン等の基板１５０と連通され得る。一方、積層電荷トラップ１０１は、酸化タンタル（ＴａＯ）等のエッチング停止層１６０上に構築され得る。ドープしたソースライン１７０が、隣接する積層構造体の間に配置され、特定のワード又はブロックのアドレス指定を可能とする。
【００１３】
誘電／絶縁材料１４５が中央垂直チャンネル１４０の中心に配置されている。多結晶シリコン等の半導体材料１４７が垂直チャンネル１４０の側壁に沿って配置されている。換言すると、半導体材料１４７は積層電荷トラップ１０１と誘電材料１４５との間に配置されている。ＯＮＯ層１１０もまた、酸化物１２０が存在しない領域で半導体材料１４７に隣接して配置されている。いくつかの実施形態では、隣接する積層電荷トラップ１０１同士は誘電／酸化物材料１８０で離間され得る。
【００１４】
かかるプロセスは、図２Ａ〜２Ｃに示されるように、チャンネル穴を有する階段状のＯＮＯ積層体を作製することから開始する。図２Ａは、基板の上面図を示し、図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ、側面図及び正面図である。かかる積層体を作製するために、酸化タンタル（ＴａＯ）等のエッチング停止層１６０をｎ型シリコン等のドープ基板１５０上に堆積させる。次いで、酸化物層（酸化物１２０）と窒化物層１２５との一連の交互層をエッチング停止層１６０上に堆積させる。これによりＯＮＯ層を有するブロックが作製され、次いでこのブロックを（図２Ｂで最もよくわかるように）階段状にエッチングする。次いで、階段状にエッチングした基板上の領域に酸化物１２４を堆積させる。かかる酸化物は、窒化物層１２５がブロックの最上層となるように研磨される。
【００１５】
その後、深穴１５２をＯＮＯ積層体内にエッチングで穿設する。これらの穴は、ＯＮＯ積層体及びエッチング停止層１６０を通り過ぎて基板１５０に達するまでエッチングで穿設される。エッチングにより深穴１５２を穿設すると、図２Ａ〜２Ｃに示される構造体が作製される。深穴１５２は、後に材料で充填されて垂直チャンネル１４０が形成される。
【００１６】
次に、図３に示すように、多結晶シリコン材料１４７を使用して、垂直チャンネル１４０の側壁をコーティングする。次いで、誘電材料１４５を使用して垂直チャンネル１４０を塞ぐ。かかる多結晶シリコン材料１４７は電荷トラップ間に導電路を設けるために使用され、そのため、好ましくは、約１×１０１７個の原子／ｃｍ３のレベルまでドープされ得る。しかしながら、垂直チャンネル１４０内でかかる多結晶シリコン材料をドーピングすることは、そのアスペクト比（深さ／幅）が大きいため困難である。例えば、垂直チャンネル１４０の深さは約２μｍ、幅はほんの約２０ｎｍであり得る。本開示において、高アスペクト比のフィーチャーとは、幅に対する深さの比が５０超であるものと定義され得る。高アスペクト比のフィーチャーは、注入や堆積ではドープすることが難しい。例えば、ドープ多結晶シリコンのチャンネルはドープ堆積法（ｄｏｐｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）により作製され得る。ｉｎ  ｓｉｔｕドープ多結晶堆積法とも称される本方法では、多結晶シリコンと、ホウ素又はリン等のドーパントとを同時に堆積させる。しかしながら、チャンネルの深さ方向のドーパントの分布が均一とならないことがあり、ドーパントの分布はチャンネルの深さに依る場合もある。
【００１７】
さらに、上記多結晶シリコンが堆積される垂直チャンネル１４０の直径が縮小するため、管状の多結晶シリコンを堆積させることがもはや不可能となり得る。むしろ、本多結晶材料を深穴１５２内に細ワイヤとして堆積せざるを得なくなる。すると、（全ての層を貫通する）ＭｅＶ注入やｉｎ  ｓｉｔｕドープ多結晶シリコン以外の方法では、かかる多結晶材料をドープすることは不可能となり得る。しかしながら、上述したとおり、ｉｎ  ｓｉｔｕドープ多結晶シリコンでは均一なドーピング濃度を図ることは難しい。
【００１８】
一実施形態において、多結晶シリコン材料１４７は連鎖式高エネルギー注入でドーピングされる。例えば、上記多結晶シリコン材料への注入は、異なる注入エネルギーをそれぞれ有する一連の注入を使用して行われ得る。本開示において、「注入」とは、特定の注入エネルギーにおけるイオン注入であって、１つ以上のドーパントイオンを使用してチャンネル内の特定の深さにおいて特定のドーピングプロファイルを達成するものと定義される。したがって、特定の注入期間のパス数又は時間は限定されない。むしろ、注入は、特定の深さ範囲で所望のドーパント濃度を得たいという望みに基づいて定義される。いくつかの実施形態では、こららの高エネルギー注入は、それぞれ、少なくとも２００ｋｅＶのエネルギーを有し得る。いくつかの実施形態では、これらの注入のそれぞれのエネルギーは、約２００ｋｅＶ〜２ＭｅＶであり得る。いくつかの実施形態では、これらの注入の少なくとも１つは、少なくとも１ＭｅＶのエネルギーを有する。他の実施形態では、これらの注入の少なくとも１つは、少なくとも１．４ＭｅＶのエネルギーを有する。他の一実施形態では、これらの注入の少なくとも１つは、少なくとも１．８ＭｅＶのエネルギーを有する。行う注入の回数は変化し得る。例えば、一実施形態では、注入エネルギーがそれぞれ異なる５回以上の注入が行われ得る。他の一実施形態では、注入エネルギーがそれぞれ異なる７回以上の注入が行われ得る。他の一実施形態では、９回の注入が行われ得る。さらに、一実施形態では、各注入の注入エネルギーは、１．８ＭｅＶ、１．６ＭｅＶ、１．４ＭｅＶなど、約２００ｋｅＶ互いに異なり得る。エネルギーがそれぞれ異なるこれらの注入は、任意の順序で行われ得る。他の実施形態では、様々な注入間の注入エネルギーの差は、より大きいか、或いは、より小さくされ得る。他の実施形態では、注入エネルギーの差は、一連の注入を通して不定とされ得る。１．８ＭｅＶ、１．６ＭｅＶ等の高エネルギー注入を使用して、垂直チャンネル１４０の底部付近（例えば基板１５０付近）の多結晶シリコン材料１４７をドープし得る。エネルギーを漸次低くした注入を使用して、上面により近い多結晶シリコン材料１４７の領域がドープされ得、その結果、上面付近の多結晶シリコン材料１４７のドーピングに使用した注入の注入エネルギーは２００〜４００ＫｅＶとなり得る。いくつかの実施形態では、上記連鎖式高エネルギー注入はブランケット注入として行われ得る。換言すると、ＯＮＯ層を含むデバイス全体に連鎖式高エネルギー注入が印加される。他の実施形態では、垂直チャンネル１４０のみにイオン注入するためにパターン注入が行われ得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、堆積される多結晶シリコン材料１４７は、ホウ素等とｉｎ  ｓｉｔｕでドープされ、その結果、多結晶シリコン及びホウ素の両方が垂直チャンネル１４０の側壁に堆積する。かかる場合、その後の連鎖式高エネルギー注入を使用して、先に堆積したドープ多結晶シリコンのドーピング濃度が均一化され得る。例えば、多結晶シリコン材料１４７の固有ドーピング濃度は深さに応じて変化する。連鎖式高エネルギー注入を使用して、垂直チャンネル１４０の高さ方向全体の濃度が均一化され得る。他の実施形態では、堆積中の多結晶シリコンはドープされない。かかる実施形態では、専らその後の連鎖式高エネルギー注入によってドーピング濃度が付与される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、連鎖式高エネルギー注入の全てに使用される化学種はホウ素である。いくつかの実施形態では、ホウ素種はＢ+であり得る。他の実施形態では、ホウ素種はＢ++、Ｂ+++、又は、Ｂ++++である。更に他の実施形態では、複数のホウ素種が使用される。例えば、一実施形態では、Ｂ++種が高エネルギー注入の１つ以上に使用される一方、Ｂ+種が低エネルギー注入の１つ以上に使用される。他の実施形態では、Ｐ+、Ｐ++等のリンイオンが連鎖式高エネルギー注入のドーパント種として使用され得る。いくつかの実施形態では、Ｂ+、Ｂ++等の２つ以上の化学種を使用して、一回の注入が行われ得る。いくつかの実施形態では、ドーパント種の他に、炭素、フッ素、又は、２価又は多価に帯電した炭素又はフッ素等の共注入（ｃｏ−ｉｍｐｌａｎｔ）種も注入され得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、連鎖式高エネルギー注入は、垂直チャンネル１４０全体でドーピング濃度を一定にする注入エネルギーレベル及び注入時間で行われる。しかしながら、いくつかの実施形態では、様々な層における電荷トラップの閾値電圧のバラツキのため、データが、均一なドーピング濃度が最適ではない可能性があることを示唆する場合もある。したがって、いくつかの実施形態では、垂直チャンネル１４０の高さ方向のドーピング濃度を任意の所望のドーピング濃度にして、全ての電荷トラップについて一定の閾値電圧を確保するために、連鎖型高エネルギー注入を調節することができる。
【００２２】
他の実施形態では、閾値電圧を変えてプロセス変動が補償され得る。例えば、高い閾値電圧を使用して、薄いＯＮＯ電荷トラップ酸化物やデバイスのチャンネル長の短さが補償され得る。他の実施形態では、垂直チャンネル１４０の上部（又は底部）付近においてより高い閾値電圧が要求され得る。これは、様々な連鎖式高エネルギー注入の注入エネルギー及び注入時間を変えることで簡単に図ることできる。
【００２３】
例えば、いくつかの実施形態では、デバイスを完全に加工した後、自動プロセス制御（ａｕｏｍａｔｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ；ＡＰＣ）と称される技術を使用して、当該デバイス内の各電荷トラップの閾値電圧が測定され得る。測定された閾値電圧のバラツキを使用して多結晶シリコン材料に適用した注入プロファイルに変動をフィードバックし、後続の加工デバイスの閾値電圧を変えることができる。換言すると、上記プロセスは、また、先に作製した構造体の閾値電圧を測定する工程と、当該測定閾値電圧に基づいて後続のデバイスのドーピング濃度プロファイルを最適化する工程と、を含む。かかるフィードバックで、注入量、注入エネルギー等の注入の動作パラメータに影響を与え得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、連鎖式高エネルギー注入は、図４に示されるように、基板表面に対する法線方向の角度で行われる（０°注入と定義する）。つまり、連鎖式注入は垂直方向に行われる。よって、垂直チャンネル１４０下部に注入されるイオン２００は、その真上に堆積された多結晶シリコン材料１４７のみを通過する。
【００２５】
他の実施形態では、連鎖式高エネルギー注入は、図５に示されるように、上記法線方向から外れた角度で行われる。例えば、最大約２０°等の角度を付けた注入で多結晶シリコン材料１４７がドープされ得る。かかる傾斜角度は、多結晶シリコン材料１４７に注入されるイオン２００を、酸化物層（酸化物１２０）または窒化物層１２５の一層以上を通過させる。換言すると、イオンはＯＮＯ積層体の少なくとも一部を通過する。ＯＮＯ積層体の層（酸化物１２０及び窒化物層１２５）は、注入イオンに対して異なる抵抗性を有し得る。ドーパントイオンは、様々な材料内を通過することにより、その移動距離が変化し得る。例えば、ドーパントが１つのみの材料（例えば、多結晶シリコン材料１４７）を通過する場合、その移動距離は当該材料により決まる。注入が傾斜していると、ドーパントイオンは数層の材料層を通過し、各イオンが届く距離の分布は垂直注入による分布と異なり得る。例えば、各イオンの移動距離の分布は、垂直注入の場合よりも狭くなり得る。
【００２６】
上記傾斜注入は、多結晶シリコンに全てのドーパントを供給するために、または、ｉｎ  ｓｉｔｕドープ多結晶シリコンを堆積させてチャンネルを形成した箇所のドーピング濃度を均一化するために使用され得る。他の実施形態では、かかる傾斜注入を使用し、各電荷トラップの閾値電圧に基づいて最適なドーピングプロファイルを作成する。
【００２７】
連鎖式高エネルギー注入が完了すると、多結晶シリコンは所望のドーピング濃度を有し、これは約１×１０１７個の原子／ｃｍ３以上であり得る。さらに、ドーピング濃度は垂直チャンネル１４０の高さ方向全体に均一であり得る。他の実施形態では、ドーピング濃度は、電荷トラップの閾値電圧等のプロセスパラメータを最適化するためにチャンネルの高さに応じて変化し得る。
【００２８】
連鎖式高エネルギー注入後、ＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの作製プロセスが継続される。図６は、作製の後続ステージにおけるデバイスを示す。注入後、エッチングによりＯＮＯ積層体にスリットを入れて、当該積層体を半分に分離する。かかるエッチングはＯＮＯ積層体とＴａＯ層（エッチング停止層１６０）とを貫通して進行する。次いで、基板１５０内にイオン注入を行って共通ソースライン１７０を形成する。そして、熱リン酸を使用して全ての窒化シリコンを除去する。これにより、図６に示す凹凸形状の酸化シリコン積層体（酸化物１２０）が作製される。そして、デバイス上にＯＮＯ層１１０を堆積させる。
【００２９】
次いで、従来知られているように、タングステン等の金属を堆積させてエッチングで除去し、先に除去した窒化シリコン層（窒化物層１２５）と置き換える（図３参照）。これにより、タングステン電極１３０が作製される（図１参照）。次いで、酸化物１８０（図１参照）を設ける。酸化物１８０内に穴をエッチングで穿設し（不図示）、タングステン電極１３０と相互接続させる。これらの穴（不図示）を金属で充填し、上面から各タングステン電極１３０に至る導電路を作製する。
【００３０】
本開示では、作製シーケンスの特定の工程で連鎖式高エネルギー注入を使用することを記載したが、本開示はかかる実施形態に限定されない。例えば、連鎖式高エネルギー注入は窒化物層１２５の除去後に行われ得る。かかる場合、酸化物層が未だ存在するため、傾斜、つまり角度を付けたイオン注入はなお、ＯＮＯ積層体の一部分を通過する。他の実施形態では、傾斜注入が酸化物層と電極層とを通過するように、連鎖式高エネルギー注入は金属電極堆積後に行われ得る。やはり、酸化物層が残っているために、傾斜、つまり角度を付けたイオン注入はなお、ＯＮＯ積層体の一部分を通過すると言える。
【００３１】
本開示は、特定のプロセスに従うＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの形成と関連するプロセス工程を示すものである。しかしながら、上記連鎖式高エネルギー注入は、他のプロセスに従って作製されるＮＡＮＤ  ＦＬＡＳＨデバイスの製造にも使用することができる。
【００３２】
さらに、上記連鎖式高エネルギー注入は、ドーピングをする必要がある深いチャンネルを有する他の３次元半導体構造体と共に使用することができる。例えば、ＯＮＯ層等の層に囲まれた垂直チャンネルを有する他の構造体と共に使用することができる。これらの構造体には、ＲｅＲＡＭ等が含まれる。
【００３３】
本開示は、その範囲が本願明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではない。実際、発明の詳細な説明及び添付の図面から、本願明細書に記載したものの他、本開示の他の様々な実施形態及び改変が当業者に明らかである。したがって、かかる他の実施形態及び改変は、本開示の範囲内であることが意図される。さらに、特定の目的のための特定の環境における特定の実施に照らして本開示を説明したが、当業者は、本開示の有用性がそれらに限定されないこと、及び、本開示は任意の数の目的のために、任意の数の環境で有益に実施され得ることを認識する。したがって、添付の特許請求の範囲は、本願明細書で説明した本開示の全ての範囲及び要旨を考慮して解釈されなければならない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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