[發明專利]包括分離的電荷存儲層的半導體裝置

在審

• 申請號: 202010897781.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112447751A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 林泰洙;李洙衡
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/11563
• 分類號: H01L27/11563;H01L27/11565;H01L27/11568
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 趙南;張青

提供了半導體裝置。半導體裝置包括襯底上的并且相對于襯底的上表面垂直地堆疊的柵電極。半導體裝置包括與柵電極交替地堆疊的層間絕緣層。此外，半導體裝置包括穿過柵電極的溝道結構。溝道結構中的每一個包括相對于襯底的上表面垂直地延伸的溝道層、溝道層上的隧穿絕緣層、柵電極與隧穿絕緣層的側表面之間的對應的區中的隧穿絕緣層上的電荷存儲層以及分別位于電荷存儲層上的第一阻擋絕緣層。第一阻擋絕緣層的第一層位于電荷存儲層的第一層的上表面、下表面和側表面上。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年9月3日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2019-0108801的優先權的利益，該申請的公開以引用方式全文并入本文中。

技術領域

本公開涉及半導體裝置。

背景技術

半導體裝置可以具有相對較高的數據處理能力，即使它們的體積正在變小。因此，增加構成這種半導體裝置的半導體元件的集成度會是可取的。因此，作為提高半導體裝置集成度的一種方法，提出了具有豎直晶體管結構(代替傳統的平面晶體管結構)的半導體裝置。

發明內容

本發明構思的一方面是提供具有提高的可靠性的半導體裝置。

根據本發明構思的一些實施例，一種半導體裝置可包括在襯底上彼此間隔開并且相對于襯底的上表面垂直地堆疊的柵電極。半導體裝置可包括與柵電極交替地堆疊在襯底上的層間絕緣層。此外，半導體裝置可包括穿過柵電極并且相對于襯底的上表面垂直地延伸的溝道結構。溝道結構中的每一個可以包括相對于襯底的上表面垂直地延伸的溝道層、位于溝道層上并且相對于襯底的上表面垂直地延伸的隧穿絕緣層、在柵電極與隧穿絕緣層的側表面之間的各自的區中位于隧穿絕緣層上的電荷存儲層以及分別位于電荷存儲層上的第一阻擋絕緣層。第一阻擋絕緣層中的第一層可以位于電荷存儲層中的第一層的上表面和下表面上，并且還可以位于電荷存儲層中的第一層的面對柵電極中的第一柵電極的側表面上。在垂直于襯底的上表面的第一方向上，電荷存儲層中的每一個的高度可以小于彼此鄰近的一對層間絕緣層之間的距離。

根據本發明構思的一些實施例，一種半導體裝置可包括在襯底上彼此間隔開并且相對于襯底的上表面垂直地堆疊的柵電極。半導體裝置可包括與柵電極交替地堆疊在襯底上的層間絕緣層。此外，半導體裝置可包括穿過柵電極并且相對于襯底的上表面垂直地延伸的溝道結構。溝道結構中的每一個可以包括相對于襯底的上表面垂直地延伸的隧穿絕緣層和溝道層，以及位于柵電極的側表面上并且在柵電極的側表面與隧穿絕緣層之間的電荷存儲層和阻擋絕緣層。電荷存儲層中的第一層和阻擋絕緣層中的第一層可以通過層間絕緣層中的第一層與電荷存儲層中的第二層和阻擋絕緣層中的第二層分離。阻擋絕緣層可以與隧穿絕緣層一起分別完全包圍電荷存儲層。此外，阻擋絕緣層的上表面和下表面可以與層間絕緣層接觸。

根據本發明構思的一些實施例，一種半導體裝置可包括在襯底上彼此間隔開并且相對于襯底的上表面垂直地堆疊的柵電極。半導體裝置可包括與柵電極在襯底上交替地堆疊的層間絕緣層。半導體裝置可包括穿過柵電極并且相對于襯底的上表面垂直地延伸的溝道層。半導體裝置可包括在層間絕緣層的側表面與溝道層之間并且相對于襯底的上表面垂直地延伸的隧穿絕緣層。半導體裝置可包括分別位于柵電極與隧穿絕緣層之間的電荷存儲層。電荷存儲層中的第一層可以位于柵電極中的第一柵電極的側表面與隧穿絕緣層的側表面之間，并且位于在豎直方向上彼此鄰近的一對層間絕緣層之間。半導體裝置可包括分別位于電荷存儲層上的第一阻擋絕緣層。第一阻擋絕緣層中的第一層可以位于電荷存儲層中的第一層的上表面和下表面上，并且可以位于電荷存儲層中的第一層的面對柵電極中的第一柵電極的側表面的側表面上，并且可以位于在豎直方向上彼此鄰近的所述一對層間絕緣層之間。此外，半導體裝置可包括分別位于柵電極上的第二阻擋絕緣層。第二阻擋絕緣層中的第一層可以位于柵電極中的第一柵電極的上表面、下表面和側表面上，并且可以具有與第一阻擋絕緣層中的第一層的上表面基本共面的上表面。