JP7423766B2 - マイクロ電子デバイスを形成する方法並びに関連するマイクロ電子デバイス、メモリデバイス、及び電子システム - Google Patents
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Description
この出願は、“Methods of Forming Microelectronic Devices, and Related Microelectronic Devices, Memory Devices, and Electronic Systems”に対して2019年10月29日に出願された米国特許出願シリアル番号16/667,719に対する特許協力条約の8条の下で利益を主張する、2020年9月14日に出願され、日本を指定し、2021年5月6日に国際特許公開WO2021/086504A1として英語で公開された国際特許出願PCT/US2020/050710の国内段階のエントリである。
開示は、様々な実施形態において、一般的に、マイクロ電子デバイスの設計及び製造の分野に関する。より具体的には、開示は、マイクロ電子デバイスを形成する方法、並びに関連するマイクロ電子デバイス、メモリデバイス、及び電子システムに関する。
Claims (23)
- マイクロ電子デバイスを形成する方法であって、
マイクロ電子デバイス構造体を形成することであって、前記マイクロ電子デバイス構造体は、
絶縁性構造体と、前記絶縁性構造体と垂直方向に交互になる追加の絶縁性構造体とを含むスタック構造体と、
前記スタック構造体を部分的に通って垂直方向に拡張する誘電体構造体と、
前記スタック構造体及び前記誘電体構造体に垂直方向に上にあり、かつ、前記スタック構造体及び前記誘電体構造体に渡って水平方向に拡張する誘電体材料と、
を含む、ことと、
少なくとも前記誘電体材料及び前記誘電体構造体の一部分を除去して、前記誘電体構造体の残余部分の垂直方向に上にあり且つ前記誘電体構造体の前記残余部分と少なくとも部分的に水平方向に重なるトレンチを形成することと、
前記トレンチを追加の誘電体材料で実質的に充填することと、
を含む方法。 - 前記誘電体材料及び前記誘電体構造体の一部分を除去してトレンチを形成することは、前記誘電体材料を相互に不連続な2つのセクションに分割するように前記トレンチを形成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記誘電体材料及び前記誘電体構造体の一部分を除去してトレンチを形成することは、前記誘電体構造体に水平方向に隣接する前記スタック構造体の一部分を除去することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記誘電体材料及び前記スタック構造体を貫通して垂直方向に拡張するコンタクト開口部を形成することと、
前記コンタクト開口部内にコンタクト構造体を形成することと、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記コンタクト開口部内に前記コンタクト構造体を形成した後に、前記誘電体材料及び前記スタック構造体の前記追加の絶縁性構造体を導電性材料と置換することを更に含む、請求項4に記載の方法。
- 前記トレンチを追加の誘電体材料で実質的に充填することは、前記コンタクト開口部を形成する前に前記トレンチを前記追加の誘電体材料で充填することを含む、請求項4及び5の内の一項に記載の方法。
- 前記コンタクト開口部に隣接する前記絶縁性構造体の一部分に対して、前記コンタクト開口部に隣接する前記誘電体材料及び前記追加の誘電体材料の一部分を水平方向に窪ませて、非平面の水平境界を有する拡大されたコンタクト開口部を形成することと、
前記拡大されたコンタクト開口部内に誘電体ライナー構造体を形成することと、
前記拡大されたコンタクト開口部の残余部分を導電性材料で充填して前記コンタクト構造体を形成することであって、前記誘電体ライナー構造体は、前記コンタクト構造体と前記スタック構造体との間に水平方向に介在する、ことと、
を更に含む、請求項6に記載の方法。 - 前記トレンチを追加の誘電体材料で実質的に充填することは、前記コンタクト開口部を形成した後に前記トレンチを前記追加の誘電体材料で充填することを含む、請求項4及び5の内の一項に記載の方法。
- 前記トレンチを形成した後に前記誘電体材料の上方にマスキング構造体を形成することであって、前記マスキング構造体は、前記トレンチ中に実質的に垂直方向に拡張することなく前記トレンチを覆う、ことと、
前記マスキング構造体を使用して前記コンタクト開口部を形成することと、
前記コンタクト開口部を形成した後に残る前記マスキング構造体の部分を除去して、前記トレンチを露出することと、
前記コンタクト開口部及び前記トレンチの水平方向の寸法を拡大することと、
前記コンタクト開口部及び前記トレンチの前記水平方向の寸法を拡大した後に、前記コンタクト開口部及び前記トレンチ内に前記追加の誘電体材料を形成することであって、前記追加の誘電体材料は、前記コンタクト開口部を部分的に充填し、かつ、前記トレンチを実質的に充填する、ことと、
前記コンタクト開口部の底部にある前記追加の誘電体材料の部分を除去して、前記コンタクト開口部内に誘電体ライナー構造体を形成することと、
前記コンタクト開口部の残余部分を導電性材料で充填して前記コンタクト構造体を形成することであって、前記誘電体ライナー構造体は、前記コンタクト構造体と前記スタック構造体との間に水平方向に介在する、ことと、
を更に含む、請求項8に記載の方法。 - 前記コンタクト開口部及び前記トレンチの水平方向の寸法を拡大することは、前記コンタクト開口部及び前記トレンチに隣接する前記絶縁性構造体の部分に対して、前記コンタクト開口部及び前記トレンチに隣接する前記誘電体材料及び前記追加の絶縁性構造体の一部分を水平方向に窪ませることを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記スタック構造体の垂直方向に下にある個別の導電性構造体に個々に物理的に接触するように、前記コンタクト構造体の内の少なくとも幾つかを形成することを更に含む、請求項4及び5の内の一項に記載の方法。
- 前記スタック構造体の垂直方向に下にある個別の導電性構造体に個々に物理的に接触するように前記コンタクト構造体の内の少なくとも幾つかを形成することは、前記コンタクト構造体の内の前記少なくとも幾つかの水平方向の中心を、それらと物理的に接触している個別の前記導電性構造体の水平方向の中心からずらすことを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記コンタクト開口部内にコンタクト構造体を形成することは、長円形の水平断面形状を有するように前記コンタクト構造体の内の少なくとも幾つかを形成することを含む、請求項4及び5の内の一項に記載の方法。
- ティア内に配列された垂直方向に交互の導電性構造体及び絶縁構造体を含むスタック構造体であって、前記ティアの各々は、前記導電性構造体の内の1つ及び前記絶縁構造体の内の1つを含む、前記スタック構造体と、
前記スタック構造体を通って部分的に垂直方向に拡張し、かつ、第1の方向に水平方向に拡張する、充填されたトレンチであって、
下部部分と、
実質的に非平面の水平境界を含む上部部分であって、前記第1の方向に直交する第2の方向において前記下部部分よりも大きな少なくとも1つの水平方向の幅を有する前記上部部分と、
を含む前記充填されたトレンチと、
前記充填されたトレンチ内にあって且つ前記充填されたトレンチを実質的に完全に充填する少なくとも1つの誘電体構造体と、
を含む、マイクロ電子デバイス。 - 前記充填されたトレンチの前記下部部分の水平境界は実質的に平面である、請求項14に記載のマイクロ電子デバイス。
- ティア内に配列された垂直方向に交互の導電性構造体及び絶縁構造体を含むスタック構造体であって、前記ティアの各々は、前記導電性構造体の内の1つ及び前記絶縁構造体の内の1つを含む、前記スタック構造体と、
前記スタック構造体を通って部分的に垂直方向に拡張し、かつ、第1の方向に水平方向に拡張する、充填されたトレンチであって、
下部部分と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において前記下部部分よりも大きな水平方向の幅を有する上部部分と、
を含む前記充填されたトレンチと、
前記充填されたトレンチ内の少なくとも1つの誘電体構造体と、
前記スタック構造体の下にあるソースティアであって、
導電性ソース構造体と、
相互に及び前記導電性ソース構造体から水平方向に分離された個別の導電性構造体と、
を含む前記ソースティアと、
前記スタック構造体を貫通して前記ソースティアの前記個別の導電性構造体まで垂直方向に拡張するコンタクト構造体と、
前記コンタクト構造体と前記スタック構造体との間に水平方向に介在する誘電体ライナー構造体と、
を含む、マイクロ電子デバイス。 - 前記コンタクト構造体は卵形の水平断面形状を有し、
前記コンタクト構造体の内の少なくとも幾つかの水平方向の中心は、前記コンタクト構造体の内の前記幾つかに物理的に接触する前記個別の導電性構造体の内の少なくとも幾つかの水平方向の中心からずれている、
請求項16に記載のマイクロ電子デバイス。 - 前記スタック構造体の前記ティアの内の少なくとも幾つかの縁を含むステップを有する階段構造体と、
前記階段構造体の前記ステップ上にあり、前記第1の方向の前記コンタクト構造体の内の少なくとも幾つかと水平方向に交互になる追加のコンタクト構造体と、
を更に含む、請求項16に記載のマイクロ電子デバイス。 - 少なくとも1つの導電性構造体と前記少なくとも1つの導電性構造体に垂直方向に隣接する少なくとも1つの絶縁構造体とを各々含むティアを含むスタック構造体と、
前記スタック構造体を通って部分的に垂直方向に拡張する、誘電体で充填されたトレンチであって、該トレンチの各々が、
下部部分と、
前記下部部分よりも大きな1つ以上の水平方向の幅を有する上部部分と、
を含む、前記誘電体で充填されたトレンチと、
前記スタック構造体の前記ティアの縁を含むステップを有する階段構造体と、
前記スタック構造体の下にあるソースティアであって、
ソースプレートと、
相互に及び前記ソースプレートから分離された個別の導電性構造体と、
を含む、前記ソースティアと、
前記スタック構造体を通って垂直方向に拡張し、かつ、前記ソースティアの前記個別の導電性構造体に接触するピラー構造体であって、前記ピラー構造体は、長円形の水平断面形状を有し、前記ピラー構造体の水平方向の中心は、それらに接触している前記個別の導電性構造体の水平方向の中心からずれている、前記ピラー構造体と、
前記階段構造体の前記ステップ上にあり、かつ、前記ピラー構造体の内の幾つかと水平方向に交互になるアクセス線コンタクト構造体と、
前記スタック構造体の上にあるデータ線と、
前記スタック構造体を通って拡張し、かつ、前記ソースプレート及び前記データ線に電気的に接続された、メモリセルの垂直方向に拡張するストリングのアレイと、
前記アクセス線コンタクト構造体に電気的に接続されたアクセス線と、
前記ソースティアの垂直方向に下にあり、かつ、メモリセルの垂直方向に拡張するストリングの前記アレイの水平境界内にある、CMOS回路を含む制御デバイスであって、前記ソースプレート、前記データ線、及び前記アクセス線に電気的に結合される前記制御デバイスと、
を含むメモリデバイス。 - 前記誘電体で充填されたトレンチは、酸化アルミニウムで少なくとも部分的に充填される、請求項19に記載のメモリデバイス。
- 前記誘電体で充填されたトレンチと水平方向に交互になり、かつ、前記スタック構造体を貫通して垂直方向に拡張する、追加の誘電体で充填されたトレンチを更に含み、前記追加の誘電体で充填されたトレンチは、前記スタック構造体を複数のブロックに分割し、前記誘電体で充填されたトレンチは、前記ブロックの各々を複数のサブブロックに分割する、請求項19に記載のメモリデバイス。
- 入力デバイスと、
出力デバイスと、
前記入力デバイス及び前記出力デバイスに動作可能に結合されたプロセッサデバイスと、
前記プロセッサデバイスに動作可能に結合され、かつ、マイクロ電子デバイス構造体を含むメモリデバイスと、
を含む電子システムであって、
前記マイクロ電子デバイス構造体は、
導電性構造体と前記導電性構造体に垂直方向に隣接する誘電体構造体とを各々含むティアを含むスタック構造体と、
前記スタック構造体を貫通して垂直方向に拡張し、かつ、誘電体材料で充填されたトレンチと、
前記トレンチと水平方向に交互になり、かつ、前記スタック構造体を部分的に通って垂直方向に拡張する追加のトレンチであって、前記追加のトレンチの内の少なくとも1つは、実質的に完全に追加の誘電体材料で充填され、かつ、
下部部分と、
実質的に非平面の水平境界を有する上部部分であって、前記下部部分よりも大きな少なくとも1つの水平方向の幅を有する前記上部部分と、
を含む、前記追加のトレンチと、
前記スタック構造体の垂直方向に下方にあるソースティアであって、
ソース構造体と、
相互に及び前記ソース構造体から電気的に絶縁された個別の導電性構造体と、
を含む前記ソースティアと、
前記スタック構造体を通って前記ソースティアの前記個別の導電性構造体まで垂直方向に拡張する導電性ピラーと、
を含む、電子システム。 - 前記メモリデバイスは、マルチデッキ3D NANDフラッシュメモリデバイスを含む、請求項22に記載の電子システム。
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