[發明專利]半導體裝置與制造半導體存儲器裝置的方法

有效

• 申請號: 201710082431.0
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN108231783B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊智凱;王景弘;鄭宸語;李士勤;韓宗廷
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/11517
• 分類號: H01L27/11517;H01L27/11521;H01L27/11551
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種半導體裝置，包括：

半導體基板；

多個存儲單元，在所述半導體基板上沿第一維度及沿正交于所述第一維度的第二維度配置，

其中所述多個存儲單元中的每一存儲單元包括在所述半導體基板中的通道區、在所述通道區上的隧穿介電層、在所述隧穿介電層上的第一電極層以及沿所述第一維度跨越所述多個存儲單元中的每一存儲單元連續延伸的電極間介電層，且

其中沿所述第一維度，所述多個存儲單元中的每一存儲單元的所述通道區借由對應的第一氣隙與所述多個存儲單元中的相鄰存儲單元的所述通道區分隔，每一第一氣隙自所述半導體基板的上表面下方延伸至所述電極間介電層，其中所述第一氣隙自所述半導體基板的上表面下方延伸直至并超出所述隧穿介電層的上表面，并具有自所述電極間介電層的底部表面至所述半導體基板的上表面的23納米或更小的高度；

其中在每一第一氣隙處，所述電極間介電層的底部表面暴露于所述第一氣隙，且

其中所述多個存儲單元中的每一存儲單元進一步包括在所述電極間介電層上的第二電極層；

其中，沿所述第二維度，所述多個存儲單元中的每一存儲單元的所述第一電極層、所述電極間介電層以及所述第二電極層借由對應的第二氣隙與相鄰存儲單元分隔。

2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第二電極層包括在所述電極間介電層上的第一導電層及在所述第一導電層上的第二導電層，

所述第二導電層包括硅化物，且

所述第二導電層的厚度與所述第一導電層的厚度的比是在2:1至4:1之間。

3.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第二電極層包括在所述電極間介電層上的第一導電層及在所述第一導電層上的第二導電層，

所述第二導電層包括金屬，且

所述第二導電層的厚度與所述第一導電層的厚度的比是在2:1至2:3之間。

4.如權利要求1所述的半導體裝置，

進一步包括跨越所述多個存儲單元中的每一存儲單元連續延伸的頂蓋介電質，

每一第二氣隙延伸至所述頂蓋介電質中以形成在所述頂蓋介電質中的凹陷區。

5.如權利要求4所述的半導體裝置，其中所述第二電極層包括在所述電極間介電層上的第一導電層及在所述第一導電層上的第二導電層，所述第二導電層包括硅化物，且

其中每一第二氣隙自與所述第二電極層的上表面共面的平面延伸至所述頂蓋介電質中的深度是在8納米與12納米之間。

6.如權利要求4所述的半導體裝置，其中所述第二電極層包括在所述電極間介電層上的第一導電層及在所述第一導電層上的第二導電層，所述第二導電層包括金屬，且

其中每一第二氣隙自與所述第二電極層的上表面共面的平面延伸至所述頂蓋介電質中的深度大于8納米。

7.一種半導體裝置，包括：

半導體基板；

多個存儲單元，在所述半導體基板上，所述多個存儲單元沿第一維度及沿正交于所述第一維度的第二維度配置，所述多個存儲單元中的每一存儲單元包括在所述半導體基板上的隧穿介電層、在所述隧穿介電層上的第一電極層、在所述第一電極層上的電極間介電質、在所述電極間介電質上的第二電極層；

頂蓋介電層，在所述多個存儲單元上；

多個第一氣隙，所述多個第一氣隙中的每一第一氣隙形成于所述半導體基板內并沿所述第一維度延伸以將沿所述第二維度的相鄰行的存儲單元分隔，其中所述多個第一氣隙中的每一第一氣隙具有在所述電極間介電質的暴露底部表面與與所述半導體基板的上表面共面的平面之間的23納米或更小的高度；以及

多個第二氣隙，所述多個第二氣隙中的每一第二氣隙沿所述第二維度延伸以將沿所述第一維度的相鄰列的存儲單元分隔；

沿所述第二維度，所述多個存儲單元中的每一存儲單元的所述第一電極層、所述電極間介電質以及所述第二電極層借由對應的第二氣隙與相鄰存儲單元分隔。

8.如權利要求7所述的半導體裝置，其中，每一第二氣隙延伸至所述頂蓋介電層中以形成在所述頂蓋介電層中的凹陷區。

9.一種制造半導體存儲器裝置的方法，包括：

提供半導體基板，所述半導體基板包括在所述半導體基板的上表面上的隧穿介電層及在所述隧穿介電層的上表面上的第一電極層；

形成所述半導體基板及所述隧穿介電層內的多個第一隔離區，所述多個第一隔離區沿第一維度延伸，每一第一隔離區將沿正交于所述第一維度的第二維度配置的相鄰位線分隔；

使用第一犧牲材料填充所述多個第一隔離區；

移除所述第一犧牲材料的一部分以留下所述第一犧牲材料的剩余部分；

在所述第一電極層的上表面上及在所述第一犧牲材料的剩余部分的上表面上形成電極間介電質；

在所述電極間介電質上形成第二電極層；

圖案化所述第二電極層、所述電極間介電質以及所述第一電極層以形成多個第二隔離區，所述多個第二隔離區沿所述第二維度延伸，每一第二隔離區分隔沿所述第一維度配置的相鄰字線；以及

移除所述第一犧牲材料的剩余部分以形成具有23納米或更小的自所述電極間介電質的底部表面延伸至所述半導體基板的上表面的高度的第一氣隙；

沿所述第二維度，所述多個存儲單元中的每一存儲單元的所述第一電極層、所述電極間介電質以及所述第二電極層借由對應的第二氣隙與相鄰存儲單元分隔。