JP7462614B2 - 三次元メモリデバイスおよびその製作方法 - Google Patents
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Description
本開示の実施形態は、三次元(3D)メモリデバイスおよびその製作方法に関する。
101 ゲート電極
102 ブロッキング層
103 メモリ層
104 トンネル層
105 pチャネル
106 半導体チャネル
200、210、220、230 構造
201 基板
202 階段構造、誘電体スタック
2021 絶縁材料層
2121 凹んだ絶縁層
2022 犠牲材料層
203 初期チャネルホール
22 半導体チャネル
221 ブロッキング層
222 メモリ層
2221 鉛直部分
2222 非鉛直部分
223 トンネル層
224 半導体層
225 誘電コア
232 ゲート電極
2322 導体層
2323 絶縁スペーサ層
300、310、320、330、340、350、360、370 構造
301 基板
302 階段構造
3021 第1の犠牲層
3121 凹んだ第1の犠牲層
3022 第2の犠牲層
303 初期チャネルホール
313 チャネルホール
32 半導体チャネル
321 ブロッキング層
322 メモリ層
336 第1の初期ゲート線スリット
342 ゲート電極
3422 導体層
3423 絶縁スペーサ層
346 第2の初期ゲート線スリット
351 連結解除されたブロッキング層
356 ゲート線スリット
363 空隙
364 初期封止構造
366 初期ソーストレンチ
374 封止構造
376 ソース構造
376-1 導体部分
376-2 ドープ半導体部分
400、410、420 構造
401 基板
402 階段構造
42 半導体チャネル
422 連結解除されたメモリ層
423 トンネル層
424 半導体層
425 誘電コア
442 ゲート電極
4422 導体層
4423 絶縁スペーサ層
451 連結解除されたブロッキング層
456 ゲート線スリット
463 空隙
464 初期封止構造
466 初期ソーストレンチ
474 封止構造
476 ソース構造
476-1 導体部分
476-2 ドープ半導体部分
Claims (19)
- 三次元(3D)メモリデバイスを形成するための方法であって、
基板にわたって交互に配置される複数の第1の層および複数の第2の層の構造に初期チャネルホールを形成するステップであって、前記第1の層は、多結晶シリコンまたは炭素のうちの少なくとも1つを含む、ステップと、
チャネルホールを形成するために、前記初期チャネルホールの側壁において、前記複数の第1の層の各々1つの側面と前記複数の第2の層の各々1つの側面との間にオフセットを形成するステップと、
前記チャネルホールにおいて、前記第1の層に接触するブロッキング層と、メモリ層とを含む半導体チャネルを形成するステップと、
前記複数の第2の層を複数のゲート電極で置き換えるステップと、
前記複数の第1の層を除去するステップと、
前記ブロッキング層の一部を除去し、連結解除されたブロッキング層を形成するステップと、
前記複数のゲート電極を互いから絶縁し、前記半導体チャネルを覆う、封止構造を形成するステップと
を含み、
前記封止構造を形成することは、前記複数のゲート電極を覆い、隣接するゲート電極同士の間に、かつ前記半導体チャネルから離れた位置で空隙を形成する誘電材料を堆積させることを含む方法。 - 前記構造に初期チャネルホールを形成することは、
前記初期チャネルホールの場所に対応する開口を露出させるために前記構造にわたってパターン形成フォトレジスト層を形成することと、
前記基板を露出させるために前記開口によって露出させられる前記構造の一部分を除去することと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記オフセットを形成することは、前記初期チャネルホールの前記側壁において前記複数の第1の層の各々1つの前記側面の一部分を除去することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記複数の第1の層の各々1つの前記側面の前記一部分を除去することは、前記複数の第1の層を前記複数の第2の層に対して選択的にエッチングするリセスエッチング工程を実施することを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記初期チャネルホールを形成するステップは、
前記基板にわたってスタック構造を形成するために複数の第1の材料層と複数の第2の材料層とを交互に堆積させることと、
前記複数の第1の層と前記複数の第2の層とをそれぞれ形成するために、前記複数の第1の材料層と前記複数の第2の材料層とを、前記基板の上面に対して垂直な方向に沿って繰り返しエッチングするステップと
を含む、請求項4に記載の方法。 - 前記複数の第1の材料層と前記複数の第2の材料層とを交互に堆積させることは、複数の第1の犠牲材料層と複数の第2の犠牲材料層とを交互に堆積させることを含み、前記複数の第1の犠牲材料層は前記複数の第2の犠牲材料層と異なる材料を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の第1の犠牲材料層を堆積させることは、多結晶シリコンまたは炭素のうちの少なくとも1つを堆積させることを含み、前記複数の第2の犠牲材料層を堆積させることはSiNを堆積させることを含む、請求項6に記載の方法。
- 第1の初期ゲート線スリットの場所に対応する他の開口を露出させるために前記構造にわたって他のパターン形成フォトレジスト層を形成することと、
前記基板を露出させるために前記他の開口によって露出させられる前記構造の他の一部分を除去して前記第1の初期ゲート線スリットを形成することと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 複数のゲート形成トンネルを形成するために前記複数の第2の層を除去するステップと、
前記複数のゲート形成トンネルの各々1つの側壁にわたって絶縁スペーサ層を形成するステップと、
前記複数のゲート形成トンネルを満たして前記複数のゲート電極を形成するために前記絶縁スペーサ層にわたって導体層を形成するステップと
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記基板を露出させる第2の初期ゲート線スリットを形成するために、前記複数の第1の層、前記複数のゲート電極、および前記基板にわたって前記絶縁スペーサ層および前記導体層の過剰な材料を除去するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記方法は、前記メモリ層を露出させ、他のゲート線スリットを形成するために、前記ブロッキング層を前記メモリ層まで選択的にエッチングして前記複数の第1の層および前記ブロッキング層の一部分を除去するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記半導体チャネルは、前記メモリ層にわたって形成されたトンネル層をさらに含み、
前記方法は、前記複数の第1の層を除去し、前記メモリ層を露出させるために前記ブロッキング層の一部分を除去するステップの後、前記メモリ層を連結解除し、前記トンネル層を露出させるために、および、第3のゲート線スリットを形成するために前記メモリ層の一部分を除去するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記封止構造に初期ソーストレンチを形成するステップをさらに含み、
前記封止構造を形成することは、
露出させられた前記ブロッキング層、露出させられた前記メモリ層、露出させられた前記トンネル層、前記複数のゲート電極を覆い、隣接するゲート電極同士の間に空隙を形成する初期封止構造を形成することと、
前記封止構造を形成するために前記基板を露出させるソーストレンチを形成するために前記初期封止構造をパターン形成することと
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記初期封止構造を形成することは急速熱化学的蒸着工程を実施することを含み、前記初期封止構造は酸化ケイ素を含む、請求項13に記載の方法。
- 三次元(3D)メモリデバイスを形成するための方法であって、
基板にわたって交互に配置される複数の第1の層および複数の第2の層の構造に初期チャネルホールを形成するステップであって、前記第1の層は、多結晶シリコンまたは炭素のうちの少なくとも1つを含む、ステップと、
チャネルホールを形成するために、前記初期チャネルホールの側壁において、前記複数の第1の層の各々1つの側面と前記複数の第2の層の各々1つの側面との間にオフセットを形成するステップと、
前記チャネルホールにおいて、前記第1の層に接触するブロッキング層と、メモリ層とを含む半導体チャネルを形成するステップと、
前記複数の第2の層を複数のゲート電極で置き換えるステップと、
前記複数の第1の層を除去するステップと、
前記ブロッキング層の一部を除去し、連結解除されたブロッキング層を形成するステップと、
前記複数のゲート電極を互いから絶縁し、前記半導体チャネルを覆う、封止構造を形成するステップと、
前記封止構造にソース構造を形成するステップであって、前記ソース構造は前記構造の上面から前記基板へと延びる、ステップと
を含み、
前記封止構造を形成することは、前記複数のゲート電極を覆い、隣接するゲート電極同士の間に、かつ前記半導体チャネルから離れた位置で空隙を形成する誘電材料を堆積させることを含む方法。 - 前記誘電材料を堆積させることは急速熱化学的蒸着工程を実施することを含み、前記封止構造は酸化ケイ素を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記オフセットを形成することは、前記第1の層と接触する前記第2の層の間にオープンスペースが存在するように、垂直方向に沿って隣接する第2の層の間の前記第1の層のそれぞれにおいて凹んだ領域を作り出すことを含む、請求項1に記載の方法。
- 基板にわたる封止構造によって絶縁される複数のゲート電極の構造であって、前記封止構造は、前記複数のゲート電極を覆い、前記基板の上面に対して垂直な方向に沿って、隣接するゲート電極の間に、かつ半導体チャネルから離れた位置で空隙を備える、構造と、
前記構造の上面から前記基板へと延びる半導体チャネルであって、鉛直部分および2つの水平部分を備えるメモリ層を備え、前記封止構造で覆われている、半導体チャネルと、
前記構造の前記上面から前記基板へと、前記基板の前記上面と平行な方向に沿って隣接するゲート電極同士の間で延びるソース構造と
を備える三次元(3D)メモリデバイス。 - 前記メモリ層は、それぞれのゲート電極を各々1つが部分的に包囲する連結解除部分を備える、請求項18に記載の3Dメモリデバイス。
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