CN113348556B 具有气隙的3维闪存及制造其的方法 （三星电子株式会社）

2021.07.26PCT/KR2020/0012192020.01.23WO2020/153813KO2020.07.30US2010140685A1,2010.US2015008505A1,2015.0US2016268299A1,2016.存具有减轻在氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层(其为电荷存储层)中在相邻单元之间的干扰的并且形成为在第一方向上延伸从而连接所述至少一个沟道层和所述多个电极层，其中3维闪存具有减轻在所述至少一个ONO层中在与所述多个2多个电极层，形成为在与第一方向正交的第二方向至少一个氧化物-氮化物-氧化物层，包括第一氧化物层、氮其中所述第一氧化物层、所述氮化物层和所述第二氧化挡材料层在所述模制结构中堆叠在所述用于电极的多个牺牲形成至少一个串孔，且使所述至少一个串孔在第一方向上延伸，所述至在所述至少一个串孔中沉积第一氧化物层、氮化物层和第二氧方向上形成包括内部垂直孔的至少一个氧化物-氮化物-氧化物层且使所述至少一个氧化在所述至少一个氧化物-氮化物-氧化物层的垂直孔中形去除所述用于电极的多个牺牲层，在从其去除了所述用于电极的多蚀刻所述多个层间绝缘层以产生插置在所述多个电极层之间并使所述多个电极层彼其中所述第一氧化物层、所述氮化物层和所述第二氧化多个电极层，形成为在与第一方向正交的第二方至少一个电荷存储层，形成为在所述第一方向上延伸以连接3其中所述至少一个电荷存储层在所述第一方向上在所述至少一个沟道层与所述多个其中所述至少一个电荷存储层接触所述多个气隙、所述阻挡材料层和所述多个电极挡材料层在所述模制结构中堆叠在所述用于电极的多个牺牲层形成至少一个串孔，并且使所述至少一个串孔在第一方向上延伸，在所述至少一个串孔中形成包括内部垂直孔的至少一个电荷存储层并且使所述至少在所述至少一个电荷储存层的垂直孔中形成至少一个沟道层去除所述用于电极的多个牺牲层，在从其去除了所述用于电极的多蚀刻所述多个层间绝缘层以产生插置在所述多个电极层之间并使所述多个电极层彼其中所述至少一个电荷存储层在所述第一方向上在所述至少一个沟道层与所述多个其中所述至少一个电荷存储层接触所述多个气隙、所述阻挡材料层和所述多个电极4[0002]闪存器件是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，并且通常可以用于例如计算BL的串选择晶体管SST以及设置在地选择晶体管GST和串选择晶体管SST之间的多个存储单绝缘层211中的最下面的层间绝缘层211a可以具有比其余层间绝缘层211的厚度小的厚度。可以进一步设置填充在沟槽240中的隔离5情况下，可以进一步设置填充在沟道层227内部的掩埋层228。漏极区D可以设置在沟道层227上并且导电图案229可以形成在漏极区D上以被连接到位线BL。位线BL可以在与水平电[0010]包括在水平结构250中的第一阻挡绝缘层242和第二阻挡绝缘层243以及包括在垂直结构230中的电荷存储层225和隧道绝缘层226可以被定义为氧化物-氮化物-氧化物[0011]外延图案222可以设置在衬底200和垂直结构230之间。外延图案222连接衬底200平结构250a可以对应于参照图1描述的3D闪存的阵列的地选择线GSL，接触垂直结构230的其余水平结构250可以对应于多条字线WL电极层245之间的空间的方法)具有在电荷存储层225上在相邻单元之间发生干扰现象的缺[0016]本发明提供一种3维(3D)闪存及制造其的方法，其通过应用一结构来克服相关技极之间的空间来实现垂直缩放的同时减轻在电荷存储层(氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层)中在多个电极层中彼此接触的单元(相邻单元)之间的干6物层和第二氧化物层并且形成为在第一方向上延伸以连接所述至少一个沟道层和所述多个电极层，其中3D闪存包括减轻在所述至少一个ONO层中在分别接触所述多个电极层的单[0019]3D闪存可以包括通过在接触所述多个气隙的区域中蚀刻所述至少一个ONO层当中的第一氧化物层和氮化物层来减轻在所述至少一个ONO层中分别接触所述多个电极层的单[0021]3D闪存可以包括通过在所述多个电极层中的每个的上部和下部上形成阻挡材料层来减轻在所述至少一个ONO层中在分别接触所述多个电极层的单元之间的干扰现象的结[0022]3D闪存可以进一步包括在产生所述多个气隙的工艺中保护多个电极层的多个电直孔的至少一个氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层并使其在所述第一方向上延伸；在所述至少一个ONO层的垂直孔中形成至少一个沟道层，并使所述至少一个沟道层在第一方向上延个层间绝缘层以产生插置在所述多个电极层之间的多个气隙并使所述多个电极层彼此分开；以及在接触所述多个气隙的区域中蚀刻所述至少一个ONO层的第一氧化物层和氮化物[0024]在接触所述多个气隙的区域中的所述至少一个ONO层的第一氧化物层和氮化物层的蚀刻可以包括在接触所述多个气隙的区域中蚀刻多个电极层的多个电极保护层的多个水平区域堆叠在所述用于电极的多个牺牲层的上部[0026]所述至少一个氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层在第一方向上的形成和延伸可以包括在所述至少一个串孔中沉积所述多个电极保护层的垂[0027]模制结构可以包括一结构，在该结构中用于减轻在所述至少一个ONO层中在分别接触所述多个电极层的单元之间的干扰现象的阻挡材料层堆叠在所述用于电极的多个牺7内部垂直孔的至少一个氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层且使其在第一方向上延伸；在所述至少一个ONO层的垂直孔中形成至少一个沟道层，并使所述至少一个沟道层在第一方向上所述多个层间绝缘层以产生插置在所述多个电极层之间并使所述多个电极层彼此分开的触所述多个电极层的单元之间的干扰现象的[0030]3D闪存可以包括通过蚀刻在接触所述多个气隙的区域中的所述至少一个电荷存储层来减轻在所述至少一个电荷存储层中在分别接触所述多个电极层的单元之间的干扰[0031]3D闪存可以包括通过在所述多个电极层的每个的上部和下部上形成阻挡材料层来减轻在所述至少一个电荷存储层中在分别接触所述多个电极层的单元之间的干扰现象个串孔中形成包括内部垂直孔的至少一个电荷存储层并且使所述至少一个电荷存储层在荷存储层从而减轻在所述至少一个电荷存储层中在分别接触所述多个电极层的单元之间多个水平区域在产生所述多个气隙的工艺期间堆叠在所述用于电极的多个牺牲层的上部[0034]所述至少一个电荷存储层在第一方向上的形成和延伸包括在所述至少一个串孔分别接触所述多个电极层的单元之间的干扰现象的阻挡材料层堆叠在所述用于电极的多8串孔中形成包括内部垂直孔的至少一个电荷存储层并且使所述至少一个电荷存储层在第多个电极之间的空间来实现垂直缩放的同时减轻在电荷存储层(氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层)中在所述多个电极层中彼此接触的单元(相邻单元)之间的干[0043]图5是显示出在图3所示的3D闪存中第二氧化物层被蚀刻的结构的实施方式的剖[0048]图10a至图10g是示出根据一实施方式的制造应用了气隙的3D闪存的方法的剖视[0050]图12a至图12f是示出根据一实施方式的制造应用了阻挡材料层的3D闪存的方法9[0053]图3是显示出根据一实施方式的应用了气隙的3D闪存的剖视图。图4a至图4b是显示出图3所示的3D闪存的另外的实施方式的剖视图。图5是显示出在图3所示的3D闪存中第[0054]参照图3至图6，根据一实施方式的应用了气隙的3D闪存300包括至少一个沟道层[0056]多个电极层320可以形成为在与第一方向垂直的第二方向(例如，图2中的y轴方[0057]多个气隙330是插置在多个电极层320之间以将多个电极层320彼此分开的部件。根据需要防止多个电极层320之间的短路的支架(s[0059]这里，由于多个气隙330形成为具有比相关技术的3D闪存中包括的层间绝缘层薄的单元之间的干扰现象的结构被应用于3D闪存300，因此在至少一个ONO层340上在相邻单[0061]更详细地，减轻在至少一个ONO层340中在分别接触多个电极层320的单元之间的干扰现象的结构可以通过在接触多个气隙330的区域中蚀刻至少一个ONO层340当中的第一氧化物层341和氮化物层342来应用。也就是，在构成至少一个ONO层340的第一氧化物层接触多个电极层320中的每个的区域中，并且可以具有第一氧化物层341和氮化物层342在氧化物层341和氮化物层342在接触多个气隙330的区域中被蚀刻以在上下相邻单元之间被个电极层320的多个电极保护层350。多个电极保护层350可以包括具有与稍后要描述的制造3D闪存的方法的操作当中蚀刻多个层间绝缘层的工艺和去除用于多个电极的牺牲层的个电极保护层350可以包括具有与去除用于多个电极的牺牲层的工艺的蚀刻比相同的蚀刻[0065]如上所述，虽然描述了通过在接触多个气隙330的区域中蚀刻至少一个ONO层340当中的第一氧化物层341和氮化物层342来将减轻分别接触多个电极层320的单元之间的干扰现象的结构应用于3D闪存300，但是可以通过使用阻挡材料层将减轻在至少一个ONO层340中在分别接触多个电极层320的单元之间的干扰现象的结构应用于3D闪存300。将参照以具有通过在接触多个气隙的区域中蚀刻所述至少一个电荷存储层来减轻在所述至少一个电荷存储层中在分别接触多个电极层的单元之间的干扰现象的据一实施方式的应用了气隙和阻挡材料层两者的[0070]多个电极层720可以形成为在与第一方向垂直的第二方向(例如，图2中的y轴方[0071]多个气隙730是插置在多个电极层720之间以将多个电极层720彼此分开的部件。根据需要防止多个电极层720之间的短路的支架(未示出)可以穿过多个气隙330并连接到[0073]这里，由于多个气隙730形成为具有比相关技术的3D闪存中包括的层间绝缘层薄的单元之间的干扰现象的结构被应用于3D闪存700，因此在至少一个ONO层750上在相邻单[0075]更详细地，减轻在至少一个ONO层750中在分别接触多个电极层720的单元之间的干扰现象的结构可以通过形成在多个电极层720的每个的上部和下部上的阻挡材料层740[0077]如上所述，虽然描述了形成在多个电极层720中的每个的上部和下部上的阻挡材个ONO层750中在分别接触多个电极层720的单元之间的干扰现象的结构可以应用于3D闪存单元之间的干扰现象的结构可以通过蚀刻至少一个ONO层750当中的在接触多个气隙730的3D闪存800可以具有一结构，在该结构中阻挡材料层820形成在多个电极层810中的每个的具有通过在所述多个电极层中的每个的上部和下部上形成阻挡材料层来减轻在所述至少一个电荷存储层中在分别接触多个电极层的单元之间的干扰绝缘层1021和用于电极的多个牺牲层1022如图10a所示地交替堆叠在衬底1010上，模制结[0082]随后，在操作S920中，如图10b所示，制造系统在第一方向上形成穿过模制结构化物层1031、氮化物层1032和第二氧化物层1033，以在第一方向上形成包括内部垂直孔且沿与第一方向正交的第二方向在从其去除了用于电极的多个牺牲层1022的空间1024中形成多个电极层1050并使其在第二方向上延伸。这里，作为去除用于电极的多个牺牲层使用各种化学蚀刻方法和物理蚀刻方法作为蚀刻多个层间绝缘[0088]因此，通过操作S910至S970制造的3D闪存可以具有以上参照图3至图4描述的结闪存相比具有改善的集成度，并且减轻在至少一个ONO层1030中在分别接触多个电极层1050的单元之间的干扰现象的结构可以通过在接触多个气隙1060的区域中蚀刻至少一个ONO层1030当中的第一氧化物层1031和氮化物层1032而应用于3D闪存，从而克服了在至少一个ONO层1030上在相邻单元之间发生层1050的多个电极保护层1070的多个水平区域1071在操作S910中在产生多个气隙1060的少一个ONO层1030之前在至少一个串孔1023中沉积多个电极保护层1070的垂直区域1072，作S950中蚀刻多个层间绝缘层1021的工艺期间或在操作S970中在接触多个气隙1060的区域中蚀刻至少一个ONO层1030的第一氧化物层1031和氮化物层1032的工艺期间去除多个电极保护层1070的垂直区域1072的接触多个气隙1060的少一个ONO层1030中在分别接触多个电极层1050的单元之间的干扰现象的阻挡材料层(未示出)在操作S910中堆叠在用于电极的多个牺牲层1022中的每个的上部和下部上，从而制[0093]虽然以上描述了当至少一个ONO层1030用作电荷存储层时制造3D闪存的方法，但是当使用不同于至少一个ONO层1030的电荷存储层时，根据一实施方式的制造3D闪存的方[0096]3.形成包括内部垂直孔的至少一个电荷存储层以使其沿第一方向在所述至少一[0097]4.形成至少一个沟道层以使其沿第一方向在所述至少一个电荷存储层的垂直孔[0099]6.蚀刻多个层间绝缘层以产生插置在所述多个电极层之间并使所述多个电极层一个电荷存储层中在分别接触多个电极层的单元[0101]这样的制造方法的每个工艺与以上参照图9至图10g描述的操作的每个相似或相[0102]图11是示出根据一实施方式的制造应用了阻挡材料层的3图12a至图12f是示出根据一实施方式的制造应用了阻绝缘层1221和用于电极的多个牺牲层1222如图12a所示地交替堆叠在衬底1010上，模制结1234的至少一个ONO层1230并使其在第一且沿与第一方向正交的第二方向在从其去除了用于电极的多个牺牲层1222的空间1224中形成多个电极层1250并使其在第二方向上延伸。这里，作为去除用于电极的多个牺牲层使用各种化学蚀刻方法和物理蚀刻方法作为蚀刻多个层间绝缘3D闪存相比具有改善的集成度，并且在至少一个ONO层1230中分别接触多个电极层1250的区域通过堆叠在多个电极层1250中的每个的上部和下部上的阻挡材料层1223彼此隔离的结构可以应用于3D闪存，从而克服在至少一个ONO层1230上在相邻单元之间发生干扰现象在产生多个气隙1260的工艺期间保护多个电极层1250的多个电极保护层1270的多个水平区域1271堆叠在用于电极的多个牺牲层1222的上部和下部上，并且在操作S1130中在形成至少一个ONO层1230之前在至少一个串孔1223中沉积多个电极保护层1270的垂直区域操作S1150中蚀刻多个层间绝缘层1221的工艺期间，可以去除多个电极保护层1270的垂直[0113]虽然以上描述了当至少一个ONO层1230用作电荷存储层时制造3D闪存的方法，但是当使用不同于至少一个ONO层1230的电荷存储层时，根据一实施方式的制造3D闪存的方[0116]3.形成包括内部垂直孔的至少一个电荷存储层以使其沿第一方向在所述至少一[0117]4.形成至少一个沟道层以使其沿第一方向在所述至少一个电荷存储层的垂直孔[0119]6.蚀刻多个层间绝缘层以产生插置在多个电极层之间并使所述多个电极层彼此[0120]这样的制造方法的每个工艺与以上参照图11至图12f描述的操作的每个相似或相