[發(fā)明專利]三維半導(dǎo)體存儲裝置及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310412616.5
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103681687B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東哲;南泌旭;梁俊圭;李雄;李宇城;金振均;嚴(yán)大弘
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582;H01L27/1157;H01L29/51;H01L29/423;H01L29/04;H01L29/10;H01L29/792
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 王占杰,全成哲

1.一種三維半導(dǎo)體存儲裝置，所述三維半導(dǎo)體存儲裝置包括：

多個絕緣層，堆疊在基板上；

多個水平結(jié)構(gòu)，位于所述多個絕緣層之間，所述多個水平結(jié)構(gòu)分別包括柵電極；

多個豎直結(jié)構(gòu)，貫穿絕緣層和水平結(jié)構(gòu)，所述多個豎直結(jié)構(gòu)分別包括半導(dǎo)體柱；以及

多個外延圖案，每個外延圖案位于基板和每個豎直結(jié)構(gòu)之間，

其中，每個外延圖案具有與柵電極中的最下方的柵電極相鄰的圓形側(cè)壁，

其中，外延圖案的最小寬度小于豎直結(jié)構(gòu)中的相對應(yīng)的豎直結(jié)構(gòu)的寬度。

2.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中：

所述多個水平結(jié)構(gòu)中的最下方的水平結(jié)構(gòu)與外延圖案接觸；每個外延圖案具有凹進(jìn)側(cè)壁；以及最下方的水平結(jié)構(gòu)具有沿著每個外延圖案的凹進(jìn)側(cè)壁的凸部。

3.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中，每個外延圖案具有橫向凹進(jìn)的側(cè)壁。

4.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中：

所述多個水平結(jié)構(gòu)中的最下方的水平結(jié)構(gòu)比水平結(jié)構(gòu)中的其他水平結(jié)構(gòu)厚；以及

外延圖案的頂表面高于最下方的水平結(jié)構(gòu)的頂表面。

5.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中：

水平結(jié)構(gòu)的厚度彼此相等；以及

外延圖案與最接近于基板的至少兩個豎直相鄰的水平結(jié)構(gòu)接觸。

6.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中：

每個水平結(jié)構(gòu)還包括位于每個柵電極和半導(dǎo)體柱之間的第一阻擋絕緣層和第二阻擋絕緣層；以及

第一阻擋絕緣層和第二阻擋絕緣層均包括氧化硅層和氧化鋁層中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1所述的三維半導(dǎo)體存儲裝置，其中：

每個豎直結(jié)構(gòu)還包括保護(hù)層、電荷存儲層和隧道絕緣層；以及

鄰近于豎直結(jié)構(gòu)的水平結(jié)構(gòu)與豎直結(jié)構(gòu)的每個電荷存儲層接觸。

8.一種用于制造三維半導(dǎo)體存儲裝置的方法，所述方法包括：

形成包括交替地且重復(fù)地堆疊在基板上的絕緣層和犧牲層的成型堆疊結(jié)構(gòu)；

形成貫穿成型堆疊結(jié)構(gòu)的多個通孔，通孔暴露基板；

在每個通孔中形成外延層；

在每個通孔中形成豎直結(jié)構(gòu)，使得豎直結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體柱；

使成型堆疊結(jié)構(gòu)圖案化以形成溝槽；

去除被溝槽暴露的犧牲層以形成多個凹進(jìn)區(qū)域；

蝕刻被所述多個凹進(jìn)區(qū)域中的最下方的凹進(jìn)區(qū)域暴露的外延層以形成具有圓形側(cè)壁的外延圖案；以及

在所述多個凹進(jìn)區(qū)域中分別形成水平結(jié)構(gòu)，使得每個水平結(jié)構(gòu)包括柵電極，

其中，至少一個水平結(jié)構(gòu)與外延圖案接觸，

其中，外延圖案的最小寬度小于豎直結(jié)構(gòu)的寬度。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成外延層的步驟包括：

將被通孔暴露的基板用作種子來執(zhí)行選擇性外延生長工藝；以及

其中，外延層的頂表面比水平結(jié)構(gòu)中的最下方的水平結(jié)構(gòu)的頂表面高。

10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成豎直結(jié)構(gòu)的步驟包括：

在每個通孔中順序地形成保護(hù)層、電荷存儲層和隧道絕緣層；以及

在每個通孔中的隧道絕緣層上形成半導(dǎo)體柱。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括：在形成凹進(jìn)區(qū)域之后選擇性地去除被凹進(jìn)區(qū)域暴露的保護(hù)層，以暴露電荷存儲層。

12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過相同的蝕刻工藝同時執(zhí)行選擇性地去除保護(hù)層的步驟和蝕刻外延層的步驟。

13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中：

犧牲層中的接觸外延層的一個犧牲層由相對于犧牲層中的其他犧牲層具有蝕刻選擇性的材料形成；以及

通過相同的蝕刻工藝執(zhí)行去除犧牲層的步驟、選擇性地去除保護(hù)層的步驟和蝕刻外延層的步驟。

14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，柵電極的分別鄰近于外延圖案的兩個凹進(jìn)側(cè)壁的部分之間的距離小于豎直結(jié)構(gòu)的寬度。

15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中：

每個豎直結(jié)構(gòu)還包括電荷存儲層和隧道絕緣層；以及

每個水平結(jié)構(gòu)還包括阻擋絕緣層。