JP2015170742A - 集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微細化しても製造が容易な集積回路装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】集積回路装置1は、積層構造体27と、積層構造体内に選択的に設けられたストッパ膜20と、積層構造体内に設けられ、積層構造体27の積層方向に延び、下端がストッパ膜内に進入した第1垂直部材31と、積層構造体内に設けられ、積層構造体27の積層方向に延び、ストッパ膜20の側方を通過する第2垂直部材34と、を備える。ストッパ膜20は、その組成が積層構造体27の各部の組成とは異なる上部膜22と、その組成が上部膜22の組成とは異なり、その最大幅が上部膜22の最大幅よりも小さい下部膜21と、を有する。
【選択図】図1
【解決手段】集積回路装置1は、積層構造体27と、積層構造体内に選択的に設けられたストッパ膜20と、積層構造体内に設けられ、積層構造体27の積層方向に延び、下端がストッパ膜内に進入した第1垂直部材31と、積層構造体内に設けられ、積層構造体27の積層方向に延び、ストッパ膜20の側方を通過する第2垂直部材34と、を備える。ストッパ膜20は、その組成が積層構造体27の各部の組成とは異なる上部膜22と、その組成が上部膜22の組成とは異なり、その最大幅が上部膜22の最大幅よりも小さい下部膜21と、を有する。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、集積回路装置及びその製造方法に関する。
近年、絶縁膜と電極膜を交互に積層させて積層体を形成し、この積層体に貫通孔を形成し、貫通孔の内面上に電荷を蓄積可能なメモリ膜を形成し、貫通孔の内部にシリコンピラーを形成することにより、シリコンピラーと電極膜との間にメモリセルを形成した積層型記憶装置が提案されている。また、このような積層型記憶装置においては、積層体にスリットを形成することで電極膜を複数の部分に分割し、各メモリセルの制御性を高めている。しかしながら、このような積層型記憶装置は、微細化すると製造が困難になるという問題点がある。
本発明の目的は、微細化しても製造が容易な集積回路装置及びその製造方法を提供することである。
実施形態に係る集積回路装置は、積層構造体と、前記積層構造体内に選択的に設けられたストッパ膜と、前記積層構造体内に設けられ、前記積層構造体の積層方向に延び、下端が前記ストッパ膜内に進入した第1垂直部材と、前記積層構造体内に設けられ、前記積層構造体の積層方向に延び、前記ストッパ膜の側方を通過する第2垂直部材と、を備える。前記ストッパ膜は、その組成が前記積層構造体の各部の組成とは異なる上部膜と、その組成が前記上部膜の組成とは異なり、その最大幅が前記上部膜の最大幅よりも小さい下部膜と、を有する。
実施形態に係る集積回路装置の製造方法は、下部構造体、下部膜及びその組成が前記下部膜の組成とは異なる上部膜がこの順に積層された構造体を形成する工程と、前記上部膜及び前記下部膜を選択的に除去することにより、ストッパ膜を形成する工程と、前記下部膜に対してサイドエッチングを行う工程と、前記ストッパ膜を覆うように、各部の組成が前記上部膜の組成とは異なる上部構造体を形成する工程と、前記上部構造体をエッチングすることにより、前記ストッパ膜に到達する第1孔を形成する工程と、前記第1孔内に第1垂直部材を形成する工程と、前記上部構造体及び前記下部構造体をエッチングすることにより、前記ストッパ膜の側方を通過する第2孔を形成する工程と、前記第2孔内に第2垂直部材を形成する工程と、を備える。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第1の実施形態について説明する。
本実施形態に係る集積回路装置は、積層型の不揮発性半導体記憶装置である。
図1は、本実施形態に係る集積回路装置を例示する断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第1の実施形態について説明する。
本実施形態に係る集積回路装置は、積層型の不揮発性半導体記憶装置である。
図1は、本実施形態に係る集積回路装置を例示する断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係る集積回路装置1においては、シリコン基板10が設けられており、シリコン基板10上に、シリコン酸化膜11、ポリシリコン膜12、13及び14がこの順に積層されている。ポリシリコン膜12、13及び14は、ボロン(B)をドープしたポリシリコンにより形成されており、ポリシリコン膜12、13及び14により、バックゲート電極が形成されている。なお、シリコン基板10とシリコン酸化膜11との間には、周辺回路が形成されていてもよい。ポリシリコン膜12の上層部内には、例えばポリシリコンからなるパイプコネクタ15が設けられている。
以下、本明細書においては、説明の便宜上、XYZ直交座標系を採用する。シリコン基板10の上面に対して平行であり、相互に直交する2方向を「X方向」及び「Y方向」とし、シリコン基板10の上面に対して垂直な方向を「Z方向」とする。パイプコネクタ15の形状は、X方向を長手方向とする略直方体形である。
ポリシリコン膜14内には、複数個のストッパ膜20が選択的に設けられている。複数個のストッパ膜20は、X方向において相互に離隔して配置されており、各ストッパ膜20は、Y方向に沿ってライン状に延びている。各ストッパ膜20においては、下部膜21及び上部膜22が設けられており、下部膜21上に上部膜22が配置されている。
ストッパ膜20の上部膜22においては、その側面22aが順テーパー状に傾斜しており、上部膜22の幅は、下方に向かうほど大きくなっている。このため、上部膜22の下端部22bの幅は、上部膜22の上端部22cの幅よりも大きい。また、上部膜22は、例えば金属、金属酸化物又は金属窒化物により形成されており、例えば、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)及びジルコニウム(Zr)からなる群より選択された1種以上の金属、その酸化物又はその窒化物により形成されており、例えば、タンタル酸化物(TaO)により形成されている。
下部膜21の側面21aはサイドエッチングされており、下部膜21の最大幅は、上部膜22の最大幅よりも小さい。ここで、ストッパ膜20の「幅」とは、例えばストッパ膜20がY方向に延びるライン状の部材である場合には、X方向における長さをいう。「最大幅」とは、ある1つの対象物のある1つのYZ断面を観察したときに認識される最大の幅をいい、例えば、上部膜22の最大幅は下端部22bの幅である場合が多い。また、下部膜21の最大幅と上部膜22の最大幅との比較は、1つのストッパ膜20の1つのYZ断面において行い、例えば、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)写真によって判定することができる。
また、下部膜21の組成は上部膜22の組成とは異なっている。下部膜21は、例えば、金属若しくはシリコン、それらの酸化物、又はそれらの窒化物により形成されており、例えば、シリコン(Si)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)及びジルコニウム(Zr)からなる群より選択された1種以上の材料、その酸化物又はその窒化物により形成されており、例えば、シリコン酸化物(SiO2)により形成されている。
ポリシリコン膜14上には、電極間絶縁膜25及び制御ゲート電極膜26が交互に積層された積層体27が設けられている。電極間絶縁膜25は例えばシリコン酸化物からなり、制御ゲート電極膜26は例えばボロンを含むポリシリコンからなる。図1には、電極間絶縁膜25及び制御ゲート電極膜26の積層数がそれぞれ4層である例を示したが、これには限定されない。積層体27上には、電極間絶縁膜28及び選択ゲート電極膜29がこの順に積層されている。ポリシリコン膜12、13及び14、積層体27、電極間絶縁膜28並びに選択ゲート電極膜29により、積層構造体30が形成されている。積層構造体30の積層方向はZ方向である。また、積層構造体30の各部の組成は、上部膜22の組成とは異なっている。
ポリシリコン膜14及び積層体27の内部には、Y方向及びZ方向に拡がる板状の絶縁部材31が設けられている。絶縁部材31の下端は、ストッパ膜20の上部膜22内に進入している。電極間絶縁膜28及び選択ゲート電極膜29の内部には、Y方向及びZ方向に拡がる板状の絶縁部材32が設けられている。絶縁部材32は絶縁部材31の直上域に配置され、絶縁部材31に接している。絶縁部材31及び32は、例えばシリコン酸化物等の絶縁材料によって形成されている。絶縁部材31及び32により、積層構造体30内に設けられ、積層構造体30の積層方向に延び、下端がストッパ膜20内に進入した第1垂直部材が形成されている。
また、ポリシリコン膜13及び14、積層体27、電極間絶縁膜28並びに選択ゲート電極膜29を貫通するように、Z方向に延びる複数本のシリコンピラー34が設けられている。シリコンピラー34の形状は、下方にいくほど細くなった略円柱形である。シリコンピラー34は、ストッパ膜20に接触することなく、ストッパ膜20間を通過し、その下端はパイプコネクタ15のX方向両端部に接している。シリコンピラー34は、積層構造体30内に設けられ、積層構造体30の積層方向に延び、ストッパ膜20の側方を通過する第2垂直部材である。
1本のパイプコネクタ15及びこれに連結された2本のシリコンピラー34からなる構造体はポリシリコンにより一体的に形成されており、この構造体の表面上には、メモリ膜35が設けられている。メモリ膜35は、シリコンピラー34との間で電荷をやりとりすると共に、電荷を蓄積することができる膜である。
例えば、メモリ膜35においては、パイプコネクタ15及びシリコンピラー34側から、トンネル絶縁層、電荷蓄積層及びブロック絶縁層がこの順に積層されている。トンネル絶縁層は、通常は絶縁性であるが、集積回路装置1の駆動電圧の範囲内にある所定の電圧が印加されるとトンネル電流を流す層である。電荷蓄積層は、電荷を蓄積する能力がある層であり、例えば、電子のトラップサイトを含む層である。ブロック絶縁層は、集積回路装置1の駆動電圧の範囲内で電圧が印加されても実質的に電流を流さない層である。例えば、トンネル絶縁層及びブロック絶縁層はシリコン酸化物によって形成され、電荷蓄積層はシリコン窒化物によって形成されている。
積層構造体30上には、層間絶縁膜41が設けられており、層間絶縁膜41内には、シリコンピラー34に接続されたプラグ42が設けられている。層間絶縁膜41上には層間絶縁膜43が設けられており、層間絶縁膜43内には、プラグ42に接続されたプラグ44が設けられている。
次に、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法について説明する。
図2(a)〜図10は、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
先ず、図2(a)に示すように、シリコン基板10上にシリコン酸化膜11を形成し、その上にポリシリコン膜12を形成する。なお、シリコン基板10とシリコン酸化膜11との間に、周辺回路を形成してもよい。
次に、図2(b)に示すように、ポリシリコン膜12の上面に、X方向を長手方向とする凹部12aを形成する。
次に、図2(c)に示すように、ポリシリコン膜12上に犠牲材料51、例えば、シリコン窒化物を堆積させる。犠牲材料51は凹部12a内にも埋め込まれる。
図2(a)〜図10は、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
先ず、図2(a)に示すように、シリコン基板10上にシリコン酸化膜11を形成し、その上にポリシリコン膜12を形成する。なお、シリコン基板10とシリコン酸化膜11との間に、周辺回路を形成してもよい。
次に、図2(b)に示すように、ポリシリコン膜12の上面に、X方向を長手方向とする凹部12aを形成する。
次に、図2(c)に示すように、ポリシリコン膜12上に犠牲材料51、例えば、シリコン窒化物を堆積させる。犠牲材料51は凹部12a内にも埋め込まれる。
次に、図3(a)に示すように、犠牲材料51の上面に対してCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)を施し、犠牲材料51のうち、凹部12aの外部に堆積された部分を除去する。
次に、図3(b)に示すように、ポリシリコン膜12及び犠牲材料51の上方に、下部構造体として、ポリシリコン膜13を形成する。
次に、図3(b)に示すように、ポリシリコン膜12及び犠牲材料51の上方に、下部構造体として、ポリシリコン膜13を形成する。
次に、図3(c)に示すように、ポリシリコン膜13上に下部膜21を形成する。下部膜21は、例えば、金属若しくはシリコン、それらの酸化物、又はそれらの窒化物により形成し、例えば、シリコン酸化物(SiO2)により形成する。なお、下部膜21を、シリコン(Si)又はシリコン窒化物(SiN)によって形成してもよい。
次に、上部膜22を形成する。上部膜22の組成は下部膜21の組成とは異ならせる。上部膜22は、例えば、金属、金属酸化物、又は金属窒化物により形成し、例えば、タンタル酸化物(TaO)により形成する。下部膜21及び上部膜22は、例えば、LP−CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:低圧化学気相成長)法、PE−CVD(Plasma Enhanced CVD:プラズマ化学気相成長)法、PVD(Physical Vapor Deposition:物理気相成長法)法又はALD(Atomic Layer Deposition:原子層堆積)法によって形成する。なお、図3(c)〜図7においては、簡略化のために、ポリシリコン膜13よりも下方の構造の図示を省略している。
次に、図4(a)に示すように、リソグラフィ法により、上部膜22上にY方向に延びるライン状のレジストマスク52を形成する。次に、レジストマスク52をマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)等の異方性エッチングを施す。これにより、上部膜22及び下部膜21が選択的に除去されて、Y方向に延びるラインアンドスペース状に加工される。このとき、上部膜22の側面22a及び下部膜21の側面21aは順テーパー状に傾斜する。従って、下部膜21の最大幅は上部膜22の最大幅よりも大きくなり、上部膜22及び下部膜21のそれぞれにおいても、下方に向かうほど幅が大きくなる。加工された下部膜21及び上部膜22により、ストッパ膜20が形成される。
次に、図4(b)に示すように、下部膜21に対して、サイドエッチングを施す。このエッチングは、上部膜22のエッチング速度よりも下部膜21のエッチング速度の方が大きくなるような条件で行う。例えば、下部膜21をシリコン酸化物によって形成した場合は、エッチング液としてDHF(diluted hydrofluoric acid:希フッ酸)を用いたウェットエッチングを行う。下部膜21をシリコンによって形成した場合は、エッチング液として熱リン酸を用いたウェットエッチングを行う。下部膜21をシリコン窒化物によって形成した場合は、エッチング液としてTMY(コリン水溶液)を用いたウェットエッチングを行う。又は、これらのウェットエッチングの代わりに、エッチングガスとしてCF系ガスを用いたRIE等のドライエッチングを行ってもよい。このサイドエッチングにより、下部膜21の側面21aが上部膜22の側面22aよりも後退し、下部膜21の最大幅が上部膜22の最大幅よりも小さくなる。
次に、図4(c)に示すように、ストッパ膜20を覆うように、全面にボロン(B)をドープしたポリシリコンを堆積させて、ポリシリコン膜14を成膜する。
次に、図5(a)に示すように、ポリシリコン膜14の上面を平坦化し、上部膜22の上面を露出させる。
次に、図5(b)に示すように、例えばシリコン酸化物からなる電極間絶縁膜25、及び、例えばボロンをドープしたポリシリコンからなる制御ゲート電極膜26を交互に積層させて、上部構造体としての積層体27を形成する。
次に、図5(a)に示すように、ポリシリコン膜14の上面を平坦化し、上部膜22の上面を露出させる。
次に、図5(b)に示すように、例えばシリコン酸化物からなる電極間絶縁膜25、及び、例えばボロンをドープしたポリシリコンからなる制御ゲート電極膜26を交互に積層させて、上部構造体としての積層体27を形成する。
次に、図6(a)に示すように、リソグラフィ及びドライエッチングを用いて積層体27を選択的に除去することにより、ストッパ膜20の直上域に、Y方向及びZ方向に拡がるスリット54を形成する。このとき、エッチングはストッパ膜20において停止するため、スリット54の下端はストッパ膜20の上部膜22内に進入するが、上部膜22を突き抜けることはない。
次に、図6(b)に示すように、全面に絶縁材料を堆積させて、上面を平坦化することにより、スリット54内に絶縁部材31を埋め込む。
次に、図6(b)に示すように、全面に絶縁材料を堆積させて、上面を平坦化することにより、スリット54内に絶縁部材31を埋め込む。
次に、図7に示すように、例えばシリコン酸化物からなる電極間絶縁膜28、及び例えばポリシリコンからなる選択ゲート電極膜29を形成する。このように、ストッパ膜20を覆う電極間絶縁膜25、制御ゲート電極膜26、電極間絶縁膜28及び選択ゲート電極膜29のそれぞれの組成は、上部膜22の組成とは異ならせる。
次に、図8に示すように、リソグラフィ及びエッチングにより、ストッパ膜20間の領域を通過して、ポリシリコン膜12の凹部12aのX方向両端部に到達するように、選択ゲート電極膜29、電極間絶縁膜28、積層体27、ポリシリコン膜14及び13を貫通してZ方向に延びるメモリホール55を形成し、凹部12aに連通させる。このとき、メモリホール55はストッパ膜20の側方を通過するように形成し、ストッパ膜20には接触させないようにする。
次に、図9に示すように、メモリホール55を介してウェットエッチングを行い、凹部12a内から犠牲材料51を除去する。次に、凹部12a及びメモリホール55からなる空洞の内面上にブロック絶縁層、電荷蓄積層及びトンネル絶縁層をこの順に形成して、メモリ膜35を成膜する。次に、凹部12a及びメモリホール55からなる空洞内にポリシリコンを埋め込む。これにより、凹部12a内にパイプコネクタ15が形成されると共に、メモリホール55内にシリコンピラー34が形成される。
次に、図10に示すように、リソグラフィ及びエッチングにより、選択ゲート電極膜29及び電極間絶縁膜28を選択的に除去し、絶縁部材31の直上域にスリット56を形成する。
次に、図1に示すように、例えばシリコン酸化物等の絶縁材料を堆積させて、平坦化処理を施すことにより、スリット56内に絶縁部材32を埋め込む。
次に、図1に示すように、例えばシリコン酸化物等の絶縁材料を堆積させて、平坦化処理を施すことにより、スリット56内に絶縁部材32を埋め込む。
次に、層間絶縁膜41を形成し、層間絶縁膜41にホールを形成し、金属材料を堆積させて、CMPを施すことにより、層間絶縁膜41内にプラグ42を形成する。次に、層間絶縁膜43を形成し、層間絶縁膜43にホールを形成し、金属材料を堆積させて、CMPを施すことにより、層間絶縁膜43内にプラグ44を形成する。このようにして、本実施形態に係る集積回路装置1が製造される。
次に、本実施形態の効果について説明する。
図4(a)に示す工程において、エッチングによりストッパ膜20を形成すると、エッチングの特性上、ストッパ膜20の側面は不可避的に順テーパー状に傾斜してしまい、ストッパ膜20の下部の幅は上部の幅よりも大きくなってしまう。
そこで、本実施形態においては、図4(b)に示す工程において、ストッパ膜20の下部膜21に対してサイドエッチングを施すことにより、下部膜21の最大幅を上部膜22の最大幅よりも小さくしている。これにより、図8に示す工程において、メモリホール55を形成するときに、メモリホール55がストッパ膜20に接触しにくくなる。メモリホール55がストッパ膜20に接触しなければ、メモリホール55を形成するためのエッチングがストッパ膜20によって妨げられることがなく、メモリホール55におけるストッパ膜20よりも下方に位置する部分が細くなることがない。従って、メモリ膜35及びシリコンピラー34を確実に形成することができる。
図4(a)に示す工程において、エッチングによりストッパ膜20を形成すると、エッチングの特性上、ストッパ膜20の側面は不可避的に順テーパー状に傾斜してしまい、ストッパ膜20の下部の幅は上部の幅よりも大きくなってしまう。
そこで、本実施形態においては、図4(b)に示す工程において、ストッパ膜20の下部膜21に対してサイドエッチングを施すことにより、下部膜21の最大幅を上部膜22の最大幅よりも小さくしている。これにより、図8に示す工程において、メモリホール55を形成するときに、メモリホール55がストッパ膜20に接触しにくくなる。メモリホール55がストッパ膜20に接触しなければ、メモリホール55を形成するためのエッチングがストッパ膜20によって妨げられることがなく、メモリホール55におけるストッパ膜20よりも下方に位置する部分が細くなることがない。従って、メモリ膜35及びシリコンピラー34を確実に形成することができる。
また、本実施形態においては、図4(b)に示す工程において、ストッパ膜20の下部膜21に対してサイドエッチングを施すときに、上部膜22との間で高いエッチング選択比をとることにより、上部膜22は実質的にエッチングしない。これにより、上部膜22が細くなり過ぎることを防止し、図6(a)に示す工程において、スリット54を形成するときに、スリット54がストッパ膜20の側方をすり抜けて、ストッパ膜20よりも下方まで到達することを防止できる。この結果、スリット54により、ポリシリコン膜12〜14からなるバックゲート電極が分断されてしまうことを防止できる。
このように、本実施形態によれば、ストッパ膜20の下部膜21を上部膜22とは別の材料によって形成し、下部膜21のみにサイドエッチングを施すことにより、ストッパ膜20がメモリホール55に介在することを防止しつつ、スリット54を形成するためのエッチングをストッパ膜20によって確実に停止させることができる。この結果、本実施形態に係る集積回路装置1は、微細化しても製造が容易である。
これに対して、仮に、下部膜21をサイドエッチングしないと、ストッパ膜20間の隙間が狭くなり、この隙間を通過させるようにメモリホール55を形成することが困難になる。メモリホール55がストッパ膜20に接触してしまうと、それ以後のエッチングが妨げられ、メモリホール55におけるストッパ膜20よりも下方の部分が細くなってしまう。この結果、図9に示す工程において、メモリ膜35及びシリコンピラー34等を形成しようとしたときに、膜詰まりが発生してしまい、設計どおりの形状に形成されない可能性がある。一方、これを避けるために、ストッパ膜20の幅を小さくすると、図6(b)に示す工程において、スリット54を形成するときに、スリット54がストッパ膜20の側方をすり抜けてしまい、下部構造に損傷を与える可能性がある。そして、集積回路装置を微細化するにつれて、メモリホール55及びスリット54を形成する際のマージンが少なくなるため、上述の危険性が増加し、集積回路装置の製造が困難になる。
なお、下部膜21及び上部膜22のうちの少なくとも一方は、金属等の導電性材料によって形成してもよい。これにより、ポリシリコン膜12〜14からなるバックゲート電極の抵抗を低減することができる。
また、図6(a)に示すスリット54を形成する工程と、図8に示すメモリホール55を形成する工程とは、順序を逆にしてもよい。
また、図6(a)に示すスリット54を形成する工程と、図8に示すメモリホール55を形成する工程とは、順序を逆にしてもよい。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
図11(a)〜(c)は、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
先ず、図2(a)〜図3(b)に示す工程を実施し、シリコン基板10上に、シリコン酸化膜11、ポリシリコン膜12及び13を形成する。
次に、第2の実施形態について説明する。
図11(a)〜(c)は、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
先ず、図2(a)〜図3(b)に示す工程を実施し、シリコン基板10上に、シリコン酸化膜11、ポリシリコン膜12及び13を形成する。
次に、図11(a)に示すように、ポリシリコン膜13上に下地膜59を形成する。下地膜59は、酸素を含む材料、例えば、シリコン酸化物によって形成する。次に、上部膜62を形成する。上部膜62は、例えば、金属により形成し、例えば、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)及びジルコニウム(Zr)からなる群より選択された1種以上の金属により形成する。
次に、図11(b)に示すように、熱処理を施すことにより、下地膜59と上部膜62とを反応させて、下地膜59と上部膜62との間に反応層61を形成する。具体的には、下地膜59に含まれる酸素により、上部膜62に含まれる金属を酸化させて、この金属の酸化物からなる反応層61を形成する。
次に、図11(c)に示すことにより、レジストマスクを用いてエッチングすることにより、上部膜62及び反応層61をY方向に延びるラインアンドスペース状に加工する。加工された上部膜62及び反応層61により、ストッパ膜60が形成される。このとき、反応層61が下部膜となる。
次に、反応層61に対してサイドエッチングを施す。このサイドエッチングは、反応層61のエッチング速度が上部膜62のエッチング速度よりも高くなるような条件で行い、例えば、ウェットエッチングにより行う。これにより、反応層61の側面が後退し、反応層61の最大幅が上部膜62の最大幅よりも小さくなる。次に、図4(c)〜図11に示す工程を実施する。
本実施形態においても、図11(c)に示す工程において、反応層61のみにサイドエッチングを施すことにより、反応層61の最大幅を上部膜62の最大幅よりも小さくすることができ、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
(第2の実施形態の変形例)
次に、第2の実施形態の変形例について説明する。
図12(a)〜(c)は、本変形例に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
本変形例は、前述の第2の実施形態と比較して、ポリシリコン膜13を下地膜として用いる点が異なっている。
次に、第2の実施形態の変形例について説明する。
図12(a)〜(c)は、本変形例に係る集積回路装置の製造方法を例示する断面図である。
本変形例は、前述の第2の実施形態と比較して、ポリシリコン膜13を下地膜として用いる点が異なっている。
先ず、図2(a)〜図3(b)に示す工程を実施し、シリコン基板10上に、シリコン酸化膜11、ポリシリコン膜12及び13を形成する。
次に、図12(a)に示すように、ポリシリコン膜13上に上部膜72を形成する。上部膜72は、金属により形成する。
次に、図12(a)に示すように、ポリシリコン膜13上に上部膜72を形成する。上部膜72は、金属により形成する。
次に、図12(b)に示すように、熱処理を施す。これにより、ポリシリコン膜13と上部膜72とが反応し、ポリシリコン膜13と上部膜72との間に、上部膜72を形成する金属のシリサイドからなる反応層71が形成される。
次に、図12(c)に示すことにより、上部膜72及び反応層71をY方向に延びるラインアンドスペース状に加工し、ストッパ膜70を形成する。次に、反応層71に対してサイドエッチングを施すことにより、反応層71の最大幅を上部膜72の最大幅よりも小さくする。本変形例における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
なお、前述の第2の実施形態においては、上部膜に含有させた金属を酸化させて反応層を形成する例を示し、第2の実施形態の変形例においては、上部膜に含有させた金属をシリサイド化させて反応層を形成する例を示したが、これには限定されず、下部膜として、上部膜との間でエッチング選択比が実現できるような膜を形成できればよい。例えば、下地膜に窒素を含有させ、上部膜に金属を含有させ、金属を窒化させることにより、金属窒化物からなる反応層を形成してもよい。
以上説明した実施形態によれば、微細化しても製造が容易な集積回路装置及びその製造方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
1:集積回路装置、10:シリコン基板、11:シリコン酸化膜、12:ポリシリコン膜、12a:凹部、13:ポリシリコン膜、14:ポリシリコン膜、15:パイプコネクタ、20:ストッパ膜、21:下部膜、21a:側面、22:上部膜、22a:側面、22b:下端部、22c:上端部、25:電極間絶縁膜、26:制御ゲート電極膜、27:積層体、28:電極間絶縁膜、29:選択ゲート電極膜、30:積層構造体、31、32:絶縁部材、34:シリコンピラー、35:メモリ膜、41:層間絶縁膜、42:プラグ、43:層間絶縁膜、44:プラグ、51:犠牲材料、52:レジストマスク、54:スリット、55:メモリホール、56:スリット、59:下地膜、60:ストッパ膜、61:反応層、62:上部膜、70:ストッパ膜、71:反応層、72:上部膜
Claims (8)
- 積層構造体と、
前記積層構造体内に選択的に設けられたストッパ膜と、
前記積層構造体内に設けられ、前記積層構造体の積層方向に延び、下端が前記ストッパ膜内に進入した第1垂直部材と、
前記積層構造体内に設けられ、前記積層構造体の積層方向に延び、前記ストッパ膜の側方を通過する第2垂直部材と、
を備え、
前記ストッパ膜は、
その組成が前記積層構造体の各部の組成とは異なる上部膜と、
その組成が前記上部膜の組成とは異なり、その最大幅が前記上部膜の最大幅よりも小さい下部膜と、
を有した集積回路装置。 - 前記上部膜は、下方に向かうほど幅が大きい請求項1記載の集積回路装置。
- 前記下部膜は、前記上部膜に含まれる金属の酸化物により形成されている請求項1または2に記載の集積回路装置。
- 前記下部膜は、前記上部膜に含まれる金属のシリサイドにより形成されている請求項1または2に記載の集積回路装置。
- 前記ストッパ膜の形状は、前記積層方向に対して直交した第1方向に延びるライン状であり、
前記第1垂直部材の形状は、前記積層方向及び前記第1方向に拡がる板状であり、
前記第2垂直部材の形状は、柱状である請求項1〜4のいずれか1つに記載の集積回路装置。 - 前記第2垂直部材の側面上に設けられたメモリ膜をさらに備え、
前記積層構造体は、交互に積層されたそれぞれ複数の電極膜及び絶縁膜を有し、
前記第1垂直部材は絶縁材料からなり、
前記第2垂直部材は半導体材料からなる請求項1〜5のいずれか1つに記載の集積回路装置。 - 下部構造体、下部膜及びその組成が前記下部膜の組成とは異なる上部膜がこの順に積層された構造体を形成する工程と、
前記上部膜及び前記下部膜を選択的に除去することにより、ストッパ膜を形成する工程と、
前記下部膜に対してサイドエッチングを行う工程と、
前記ストッパ膜を覆うように、各部の組成が前記上部膜の組成とは異なる上部構造体を形成する工程と、
前記上部構造体をエッチングすることにより、前記ストッパ膜に到達する第1孔を形成する工程と、
前記第1孔内に第1垂直部材を形成する工程と、
前記上部構造体及び前記下部構造体をエッチングすることにより、前記ストッパ膜の側方を通過する第2孔を形成する工程と、
前記第2孔内に第2垂直部材を形成する工程と、
を備えた集積回路装置の製造方法。 - 前記第2孔の内面上にメモリ膜を形成する工程をさらに備え、
前記上部構造体を形成する工程は、電極膜及び絶縁膜を交互に積層させる工程を有し、
前記第1垂直部材を絶縁材料により形成し、
前記第2垂直部材を半導体材料により形成する請求項7記載の集積回路装置の製造方法。
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JP2014044919A JP2015170742A (ja) | 2014-03-07 | 2014-03-07 | 集積回路装置及びその製造方法 |
US14/482,535 US20150255483A1 (en) | 2014-03-07 | 2014-09-10 | Integrated circuit device and method for manufacturing the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10510770B2 (en) | 2018-03-14 | 2019-12-17 | Toshiba Memory Corporation | Three-dimensional memory device |
JP7414600B2 (ja) | 2020-03-16 | 2024-01-16 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置の製造方法 |
-
2014
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