记忆元件及其制造方法

文档序号:9669206阅读:578来源:国知局
记忆元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体元件及其制造方法,特别是涉及一种记忆元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着科技日新月异,电子元件的进步增加了对更大储存能力的需要。为了增加储存能力,记忆元件变得更小而且集成度更高。因此,三维记忆元件已逐渐受到业界的高度关注。
[0003]然而,随着三维记忆元件的集成度提高,由于高高宽比(High aspect rat1)与复合膜堆叠(Complex film stack)所导致垂直栅极(Vertical gate)工艺上的缺陷也随之增力口。上述缺陷包括位元线通道的弯曲(BL channel bending)与字元线桥接(WL bridge)的现象等等。因此,如何发展出一种高集成度的记忆元件及其制造方法,以避免位元线通道的弯曲与字元线桥接的现象已成为当前业界重要的研发课题之一。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于,提供一种新的记忆元件及其制造方法,所要解决的技术问题是使其可以解决垂直栅极工艺上位元线通道的弯曲与字元线桥接的问题。
[0005]本发明的另一目的在于,提供一种新的记忆元件及其制造方法,所要解决的技术问题是使其可以应用在电荷捕捉记忆体(Charge trapping memory)、非挥发记忆体(Non-volatile memory)以及嵌入式记忆体(Embedded memory)。
[0006]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种记忆元件,包括多个栅极柱结构与多个介电柱沿着相同方向交替设置,且埋入于堆叠层中,将堆叠层分隔成多个堆叠结构。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0008]前述的记忆元件,还包括基底、多个字元线、多个隔离结构以及上述堆叠结构。其中,基底具有多个第一区与多个第二区,该些第一区与该些第二区沿着第一方向相互交替。多个字元线位于基底上,每一字元线沿着第一方向延伸,且横越该些第一区与该些第二区。多个隔离结构位于相邻两个字元线之间的基底上,每一隔离结构沿着第一方向延伸,且横越该些第一区与该些第二区。堆叠结构是位于第二区的该些字元线与该些隔离结构上,每一堆叠结构沿着第二方向延伸,且横越该些字元线与该些隔离结构。该些栅极柱结构是位于第一区内,每一栅极柱结构沿着第三方向延伸。每一栅极柱结构包括导体柱与电荷储存层。每一导体柱的底部与所对应的字元线电性连接。每一电荷储存层位于所对应的导体柱周围,以电性隔离所对应的堆叠结构以及导体柱。其中第一方向与第二方向不同,且与第三方向不同。该些介电柱是位于第一区中的隔离结构上。该些介电柱沿着第三方向延伸且与该些栅极柱结构沿着第二方向相互交替,以电性隔离栅极柱结构与堆叠结构。
[0009]前述的记忆元件,其中相邻两个第一区的栅极柱结构及介电柱之间的第二区的堆叠结构的侧壁的形状包括锯齿状或波浪状。
[0010]前述的记忆元件,其中每一堆叠结构包括多个绝缘层与多个导体层,其中该些绝缘层与该些导体层沿着第三方向交互堆叠。
[0011]前述的记忆元件,其中每一堆叠结构两侧的该些栅极柱结构构成为双栅极(DualGate)结构。
[0012]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种记忆元件的制造方法,其步骤如下:提供基底,该基底具有多个第一区与多个第二区。该些第一区与该些第二区沿着第一方向相互交替。在基底上形成多个字元线。每一字元线沿着第一方向延伸,且横越该些第一区与该些第二区。在每一字元线之间的基底上形成隔离结构。每一隔离结构沿着第一方向延伸,且横越该些第一区与该些第二区。其中该些字元线与该些隔离结构沿着第二方向相互交替。在基底上形成堆叠层。在第一区的字元线上的堆叠层中形成多个第一孔洞,以暴露字元线的顶面。在每一第一孔洞中形成栅极柱结构。每一栅极柱结构沿着第三方向延伸。每一栅极柱结构包括导体柱与电荷储存层。每一导体柱的底部与所对应的字元线电性连接。每一电荷储存层位于所对应的导体柱周围,以电性隔离所对应的堆叠层以及导体柱。上述第一方向与第二方向不同,且与第三方向不同。在第一区的隔离结构上的堆叠层中形成多个第二孔洞,以暴露出隔离结构的顶面。该些第二孔洞与该些栅极柱结构沿着第二方向相互交替。每一第二孔洞与其相邻的栅极柱结构互相接触,使得堆叠层在第二区中形成多个堆叠结构。上述堆叠结构沿着第二方向延伸。在每一第二孔洞中形成介电柱。上述介电柱沿着第三方向延伸,且该些介电柱与该些栅极柱结构沿着第二方向相互交替,以电性隔离栅极柱结构与堆叠结构。
[0013]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0014]前述的记忆元件的制造方法,其中在每一第一孔洞中形成所对应的栅极柱结构的步骤如下:在基底上形成电荷储存材料层。电荷储存材料层覆盖堆叠层的顶面、第一孔洞的侧壁以及字元线的顶面。进行非等向性蚀刻工艺,移除部分电荷储存材料层,以暴露堆叠层与字元线的顶面,以在每一第一孔洞的侧壁上形成电荷储存层。之后,在每一第一孔洞中形成导体柱,使得每一电荷储存层位于所对应的导体柱周围。
[0015]前述的记忆元件的制造方法,其中在每一第二孔洞中形成所对应的介电柱的步骤如下:在基底上形成介电材料层。上述介电材料层填入第二孔洞中。之后,对介电材料层进行平坦化工艺,以暴露出栅极柱结构与堆叠结构的顶面。
[0016]前述的记忆元件的制造方法,其中每一堆叠结构包括多个绝缘层与多个导体层。该些绝缘层与该些导体层沿着第三方向交互堆叠。
[0017]本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种记忆元件的制造方法,包括在基底上形成堆叠层,将多个栅极柱结构与多个介电柱埋入于堆叠层中。该些栅极柱结构与该些介电柱沿着相同方向交替设置,将堆叠层分隔成多个堆叠结构。
[0018]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0019]前述的记忆元件的制造方法,其中将多个栅极柱结构与多个介电柱埋入于该堆叠层中的步骤如下:在堆叠层中形成多个第一孔洞。在第一孔洞中形成栅极柱结构。在堆叠层中形成多个第二孔洞,其中该些第二孔洞与该些栅极柱结构沿着一相同方向互相交替。在第二孔洞中形成介电柱。
[0020]前述的记忆元件的制造方法,其中在第一孔洞中形成栅极柱结构的步骤包括:在每一第一孔洞中形成电荷储存层;以及在每一第一孔洞中形成导体柱,使该电荷储存层位于该导体柱周围。
[0021]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明记忆元件及其制造方法至少具有下列优点及有益效果:本发明利用个别的蚀刻工艺与沉积工艺,在堆叠层中嵌入多个栅极柱结构与多个介电柱,使得堆叠层被分隔成多个堆叠结构(例如是做为位元线)。因此,本发明的记忆元件及其制造方法可避免位元线通道的弯曲与字元线桥接的问题,提升产品的可靠度。
[0022]上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
【附图说明】
[0023]图1A至图1E是依照本发明实施例所绘示的记忆元件的制造流程的俯视示意图。
[0024]图2A至图2E分别是沿图1A至图1E的A_A线的剖面示意图。
[0025]10,20:孔洞100:基底
[0026]102:隔离层104:字元线
[0027]105:隔离结构106:堆叠层
[0028]106a、114b:导体层106b、114a:绝缘层
[0029]108:栅极柱结构110:电荷储存层
[0030]112:导体柱114:堆叠结构
[0031]116:介电柱D1、D2、D3:方向
[0032]R1、R2:区
【具体实施方式】
[0033]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的记忆元件及其制造方法其【具体实施方式】、结构、方法、步骤、特征及其功效,详细说明如后。
[0034]图1A至图1E是依照本发明实施例所绘示的
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