[發(fā)明專利]立體存儲(chǔ)器元件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710797578.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109461741B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江昱維;邱家榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/11582
• 分類號(hào): H01L27/11582;H01L27/11556
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種立體(three dimensional，3D)存儲(chǔ)器元件，包括：基材、多層疊層結(jié)構(gòu)(multi?layers stack)以及介電材質(zhì)。基材具有至少一個(gè)凹陷部，由基材表面沿第一方向延伸進(jìn)入基材。多層疊層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)電層和多個(gè)絕緣層平行第一方向交錯(cuò)疊層于凹陷部的底面上。其中，多層疊層結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)凹室沿第一方向穿過(guò)這些導(dǎo)電層和絕緣層；此凹室具有垂直第一方向的底部截面尺寸和開(kāi)口尺寸，且底部截面尺寸實(shí)質(zhì)大于開(kāi)口尺寸。介電材質(zhì)至少部分填充于凹室之中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種存儲(chǔ)器元件及其制作方法。特別是有關(guān)于一種立體(threedimensional，3D)存儲(chǔ)器元件及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著電子科技的發(fā)展，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件已被廣泛使用于電子產(chǎn)品，例如MP3播放器、數(shù)字相機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電話…等之中。目前對(duì)于存儲(chǔ)器元件的需求朝較小尺寸、較大存儲(chǔ)容量的趨勢(shì)發(fā)展。為了因應(yīng)這種高元件密度的需求，目前已經(jīng)發(fā)展出多種不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)三維立體存儲(chǔ)器元件。

典型的三維立體存儲(chǔ)器元件，例如立體非易失性存儲(chǔ)器元件(Non-volatilememory，NVM)，包含由具有垂直通道(Vertical-Channel，VC)的存儲(chǔ)單元串行所構(gòu)成的立體存儲(chǔ)單元陣列。形成立體存儲(chǔ)器元件的方法，包括下述步驟：首先在基材上形成包含有彼此交錯(cuò)疊層的多個(gè)絕緣層和導(dǎo)電層的多層疊層結(jié)構(gòu)(multi-layers stack)。并刻蝕多層疊層結(jié)構(gòu)以形成至少一條溝道(trench)，將多層疊層結(jié)構(gòu)區(qū)分為多個(gè)脊?fàn)畀B層(ridgestacks)，使每一脊?fàn)畀B層都包含多條由圖案化導(dǎo)電層所形成的導(dǎo)電條帶。再于脊?fàn)畀B層的側(cè)壁上依序形成包含有硅氧化物-氮化硅-硅氧化物(ONO結(jié)構(gòu))電荷儲(chǔ)存層和通道層，進(jìn)而在脊?fàn)畀B層的每一個(gè)導(dǎo)電條帶與電荷儲(chǔ)存層和通道層三者重疊的位置上，定義出多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)(switch)。其中，位于脊?fàn)畀B層中間階層的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，可以用來(lái)做為存儲(chǔ)單元，并通過(guò)通道層串接形成存儲(chǔ)單元串行。位于脊?fàn)畀B層的頂部階層的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)則是作為存儲(chǔ)單元串行的串行選擇線(String Selection Line，SSL)開(kāi)關(guān)或接地選擇線(Ground SelectionLine，GSL)開(kāi)關(guān)。

而為了增加存儲(chǔ)器元件的密度，除了縮小存儲(chǔ)單元陣列中個(gè)別存儲(chǔ)單元的尺寸外，最直接的方式就是增加多層疊層結(jié)構(gòu)的疊層層數(shù)。然而，由于多層疊層結(jié)構(gòu)中不同材料之間的晶格不匹配所產(chǎn)生的本征應(yīng)力(intrinsic stress)，以及工藝中溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力(thermal stress)會(huì)使基材，例如硅晶圓，彎曲變形。導(dǎo)致后續(xù)形成在多層疊層結(jié)構(gòu)上的其他材質(zhì)層無(wú)法精確對(duì)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響三維立體存儲(chǔ)器元件的工藝合格率和元件效能。而增加多層疊層結(jié)構(gòu)的疊層數(shù)目，會(huì)讓此一問(wèn)題更加嚴(yán)重。

因此，有需要提供一種先進(jìn)的立體存儲(chǔ)器元件及其制作方法，來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本說(shuō)明書(shū)的一實(shí)施例揭露一種立體存儲(chǔ)器元件，此立體存儲(chǔ)器元件包括：基材、多層疊層結(jié)構(gòu)(multi-layers stack)以及介電材質(zhì)。基材具有至少一個(gè)凹陷部，由基材表面沿第一方向延伸進(jìn)入基材。多層疊層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)電層和多個(gè)絕緣層平行第一方向交錯(cuò)疊層于凹陷部的底面上。其中，多層疊層結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)凹室沿第一方向穿過(guò)這些導(dǎo)電層和絕緣層；此凹室具有垂直第一方向的底部截面尺寸和開(kāi)口尺寸，且底部截面尺寸實(shí)質(zhì)大于開(kāi)口尺寸。介電材質(zhì)至少部分地填充于凹室之中。

本說(shuō)明書(shū)的另一實(shí)施例揭露一種立體存儲(chǔ)器元件的制作方法，包括下述步驟：首先提供一基材，并于基材的表面上形成至少一個(gè)凹陷部沿第一方向延伸進(jìn)入基材。接著，形成多層疊層結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)導(dǎo)電層和多個(gè)絕緣層平行第一方向交錯(cuò)疊層于凹陷部的底面上。后續(xù)，于多層疊層結(jié)構(gòu)上形成至少一個(gè)凹室，穿過(guò)這些導(dǎo)電層和絕緣層，使凹室垂直第一方向的底部截面尺寸實(shí)質(zhì)大于凹室的開(kāi)口尺寸。并以介電材質(zhì)至少部分地填充于凹室之中。