垂直存储器器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]示例实施方式涉及垂直存储器器件及其制造方法。更具体地，示例实施方式涉及包括垂直沟道的非易失性存储器器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近来已经发展包括相对于基板的表面垂直地堆叠的存储器单元的垂直存储器器件，以便实现高的集成度。在垂直存储器器件中，栅线可以相对于基板的上表面垂直地堆叠，并会需要用于施加电信号到栅线的接触和/或配线。
[0003]随着栅线的堆叠数目变大，接触和配线的数目也会增加。在这种情况下，垂直存储器器件的电路结构会变得过于复杂，并且用于形成接触和配线的图案化工艺由于例如曝光装置的分辨率极限而不能容易地进行。
【发明内容】
[0004]示例实施方式提供一种具有高集成度的垂直存储器器件。
[0005]示例实施方式提供一种制造具有高集成度的垂直存储器器件的方法。
[0006]根据示例实施方式，提供一种垂直存储器器件。该垂直存储器器件包括基板、沟道、栅线和连接部分。多个沟道在垂直于基板的上表面的第一方向上延伸。多个栅线在第一方向上堆叠以彼此间隔开，并在垂直于第一方向的第二方向上延伸，每个栅线交叉一组沟道并围绕该组沟道的每个沟道的外侧壁。栅线形成包括多个垂直水平面的台阶结构。连接部分连接多个栅线中的位于相同的垂直水平面的一组栅线。连接部分从第二方向分支，该组栅线中的栅线在第二方向上延伸。
[0007]在示例实施方式中，基板可以包括单元区域和在单元区域的侧部处的延伸区域。连接部分可以设置在延伸区域上。
[0008]在示例实施方式中，栅线可以包括朝向延伸区域突出的延伸部分。最上水平面的连接部分可以从栅线的延伸部分分支。
[0009]在示例实施方式中，多个连接部分可以提供在不同的垂直水平面处并在第一方向上彼此交叠。
[0010]在示例实施方式中，连接部分在该组栅线中的栅线在第二方向上的最外端之内并与该组栅线成一体。
[0011]在示例实施方式中，延伸区域可以包括在单元区域的两个侧部处的第一延伸区域和第二延伸区域。多个栅线可以在第一方向上堆叠使得多个栅线的上表面可以交替地暴露在第一延伸区域和第二延伸区域上。
[0012]在示例实施方式中，连接部分可以设置在第一延伸区域和第二延伸区域中的至少一个上。
[0013]在示例实施方式中，垂直存储器器件还可以包括电连接到多个栅线的接触。接触可以在第一方向上交替地布置在第一延伸区域和第二延伸区域上。
[0014]在示例实施方式中，多个栅线可以包括接地选择线(GSL)、字线和串选择线(SSL)。在同一水平面的SSL可以彼此分离，在同一水平面的该组字线可以通过连接部分彼此连接或合并。
[0015]在示例实施方式中，在同一水平面的GSL可以通过分隔层图案而彼此分离。
[0016]在示例实施方式中，分隔层图案可以在第一方向上交叠连接部分。
[0017]在示例实施方式中，GSL可以包括容纳分隔层图案的凹陷部分。
[0018]在示例实施方式中，GSL可以包括与分隔层图案接触的突出物。
[0019]在示例实施方式中，垂直存储器器件还可以包括分别电连接到GSL、字线和SSL的GSL接触、字线接触和SSL接触。在一个水平面的字线接触的数目可以小于在一个水平面的GSL接触的数目或在一个水平面的SSL接触的数目。
[0020]在示例实施方式中，GSL接触和SSL接触可以分别提供在每个单独的GSL和每个单独的SSL上。在一个水平面处通过连接部分连接的栅线可以形成字线组。字线接触可以为每个字线组提供。
[0021]在示例实施方式中，字线接触可以提供在连接部分上。
[0022]在示例实施方式中，多个沟道可以布置在第二方向上以形成沟道行。多个沟道行可以布置在垂直于第二方向的第三方向上。栅线可以围绕沟道行的沟道，连接部分可以连接在相同的垂直水平面处布置在第二方向上的栅线组。
[0023]根据示例实施方式，一种垂直存储器器件包括:基板；多个沟道，在垂直于基板的上表面的第一方向上延伸；以及多组栅线，堆叠在第一方向上，每组栅线包括在相同的垂直水平面并在垂直于第一方向的第二方向上延伸的一组栅线，该组栅线彼此平行并在垂直于第一方向且不同于第二方向的第三方向上彼此分离。每组栅线的每个栅线交叉多个沟道，多组栅线形成包括多个垂直水平面的台阶结构。垂直存储器器件还包括连接多个栅线组的第一栅线组的栅线的至少第一连接部分，连接部分整体地形成以连接第一栅线组的栅线并在不同于第二方向的延伸方向上延伸。
[0024]根据示例实施方式，多个沟道形成在垂直存储器器件的中央区域处；并且第一连接部分形成在垂直存储器器件的没有形成沟道的外部区域中。
[0025]根据示例实施方式，第一栅线组的栅线在第二方向上从中央区域延伸到外部区域并终止在外部区域中的位置；关于第二方向，连接部分位于第一栅线组的栅线的端部与中央区域之间。
[0026]根据示例实施方式，垂直存储器器件还包括连接多组栅线中的第二栅线组的栅线的至少第二连接部分，第二栅线组在与第一栅线组不同的垂直水平面处，第二连接部分整体地形成以连接第二栅线组的栅线并在不同于第二方向的延伸方向上延伸。第二连接部分垂直地交叠第一连接部分。
[0027]垂直存储器器件还可以包括在第一栅线组的栅线当中共享的字线接触。
[0028]根据示例实施方式，一种垂直存储器器件包括基板和在基板上的多个单元块。基板包括单元区域以及在单元区域的相对的侧部处的第一延伸区域和第二延伸区域。多个单元块的每个单元块包括多个沟道、多个栅线和连接部分。沟道在垂直于基板的上表面的第一方向上延伸。每个栅线围绕多个沟道的一组沟道的外侧壁并在垂直于第一方向的第二方向上延伸，多个栅线包括多个栅线的至少两个栅线组，所述栅线组堆叠在第一方向上以彼此间隔开。连接部分连接位于相同的水平面的栅线，并在不同于第二方向的第三方向上从栅线突出。
[0029]在示例实施方式中，单元块可以布置在平行于基板的上表面的第三方向上。第一延伸区域和第二延伸区域可以在第二方向上关于单元区域彼此面对。第二方向可以平行于基板的上表面并垂直于第三方向。
[0030]在示例实施方式中，单元块的连接部分可以在第三方向上交替地布置在第一延伸区域和第二延伸区域上。
[0031]在示例实施方式中，垂直存储器器件还可以包括电连接到栅线的接触，栅线通过连接部分连接到彼此或彼此合并。多个接触可以在第三方向上交替地布置在第一延伸区域和第二延伸区域上。
【附图说明】
[0032]从以下结合附图的详细描述，示例实施方式将被更清楚地理解。图1至图59示出这里描述的非限制性的示例实施方式。
[0033]图1是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的透视图；
[0034]图2是示出根据一个实施方式的图1的垂直存储器器件的示范性俯视平面图；
[0035]图3至图5是根据某些实施方式的分别沿图1的线1-1’、11-11’和II1-1II’截取的示范性截面图；
[0036]图6A和图6B是根据某些实施方式的沿图1的线IV-1V’截取的示范性截面图；
[0037]图7至图20B是示出根据示例实施方式的制造垂直存储器器件的方法的透视图、俯视平面图和截面图；
[0038]图21是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的透视图；
[0039]图22和图23是根据某些实施方式的分别沿图21的线1_1’和11-11’截取的示范性截面图；
[0040]图24A和图24B是根据某些实施方式的沿图20的线V-V’截取的示范性截面图；
[0041]图25至图32F是示出根据示例实施方式的制造垂直存储器器件的方法的透视图、俯视平面图和截面图；
[0042]图33是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的透视图；
[0043]图34是示出根据一个实施方式的图33的垂直存储器器件的示范性俯视平面图；
[0044]图35至图37是根据某些实施方式的分别沿图33的线1_1’、11-11’和ΙΙΙ-ΙΙΓ截取的示范性截面图；
[0045]图38至图42D是示出根据示例实施方式的制造垂直存储器器件的方法的透视图、俯视平面图和截面图；
[0046]图43至图45是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的俯视平面图；
[0047]图46至图52是示出根据示例实施方式的制造垂直存储器器件的方法的截面图和俯视平面图；
[0048]图53是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的俯视平面图；
[0049]图54至图58是示出根据示例实施方式的制造垂直存储器器件的方法的截面图和俯视平面图；以及
[0050]图59是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的俯视平面图。
【具体实施方式】
[0051]在下文将参照附图更全面地描述各个示例实施方式，附图中示出一些示例实施方式。然而，本发明构思可以以多种不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的示例实施方式。在附图中，为了清晰，层和区域的尺寸和相对尺寸可以被夸大。相同的附图标记始终指示相同的元件。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任何及所有组合。
[0052]将理解，当称一个元件或一层在另一元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、直接连接到或联接到另一元件或层，或者还可以存在插入的元件或层。相反，当称一个元件“接触”另一元件或层上、或“直接在”另一元件或层上、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，不存在插入的元件或层。
[0053]将理解，虽然这里可以使用术语第一、第二、第三、第四等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。除非上下文另外地指示，否则这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区别开，例如作为命名的约定。因此，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以称为第二元件、组件、区域、层或部分，而没有背离本发明构思的教导。例如，在说明书中被称为“第一”元件的元件可以在权利要求书中被称为“第二”元件，反之亦然。
[0054]为便于描述这里可以使用诸如“在…之下”、“在...下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间关系术语以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。将理解，空间关系术语是用来概括除附图所示取向之外器件在使用或操作中的不同取向的。例如，如果附图中的器件翻转过来，被描述为“在”其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将会在其他元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“在...下面”就能够涵盖之上和之下两种取向。器件可以被另外地取向(旋转90度或在其他取向)，这里所用的空间关系描述符被相应地解释。
[0055]这里所用的术语仅是为了描述特定示例实施方式的目的，并非要限制本发明构思。如此处所用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
[0056]这里参照截面图描述了示例实施方式，这些图是理想化的示例实施方式(和中间结构)的示意图。因此，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的偏差是可预期的。因此，示例实施方式不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是将包括由例如制造引起的形状偏差。例如，被示出为矩形的注入区将通常具有倒圆或弯曲的特征和/或在其边缘处的注入浓度的梯度，而不是从注入区到非注入区的二元变化。类似地，通过注入形成的埋入区可以导致在埋入区与通过其发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，它们的形状不旨在限制本发明构思的范围。
[0057]如这里使用的术语诸如“相同”、“平坦”或“共平面”，当指示取向、布局、位置、形状、尺寸、量或其他度量时，并不一定表示完全相同的取向、布局、位置、形状、尺寸、量或其他度量，而是旨在涵盖在可接受变化内的几乎相同的取向、布局、位置、形状、尺寸、量或其他度量，该可接受的变化可以例如由于制造工艺而发生。这里可以使用术语“基本上”来反映该含义。
[0058]除非另行定义，此处使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属领域内的普通技术人员所通常理解的同样的含义。还将理解的是，诸如通用词典中所定义的术语，除非这里加以明确定义，否则应当被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化的或过度形式化的意义。
[0059]图1至图6B是示出根据示例实施方式的垂直存储器器件的透视图、俯视平面图和截面图。具体地，图1是示出垂直存储器器件的透视图。图2是示出图1的垂直存储器器件的俯视平面图。图3至图5是分别沿图1的线1-1’、11-11’和II1-1II’截取的截面图。图6A和图6B是沿图1的线IV-1V’截取的截面图。
[0060]为了说明的方便，图1至图4以及图6A和6B没有示出垂直半导体器件的全部元件，而是仅示出其一些元件，例如基板、沟道、栅线、焊盘以及位线。
[0061]在本说明书中的所有附图中，基本上垂直于基板的上表面的方向被称为第一方向，基本上平行于基板的上表面并彼此交叉的两个方向被称为第二方向和第三方向。例如，第二方向和第三方向可以基本上彼此垂直。另外，通过附图中的箭头指示的方向和与其相反的方向被认为是相同的方向。
[0062]参照图1至图6B，垂直存储器器件可以包括从基板100的上表面垂直地突出的沟道135、围绕沟道135的外侧壁的电介质结构130以及围绕沟道135并在第一方向上彼此间隔开的栅线170。焊盘150可以设置在沟道135上。垂直存储器器件还可以包括与焊盘150接触的位线接触190以及电连接到位线接触190的位线195。
[0063]基板100可以包括半导体材料，例如单晶硅或锗。在示例实施方式中，基板100可以包括单元区域I和延伸区域II。这些区域还可以被称为内区域或中央区域和外区域或侧区域。
[0064]沟道135可以设置在基板100的单元区域I上，并可以与基板100的上表面接触。在某些实施方式中，沟道135可以具有基本上空心的圆柱形形状或基本上杯形。多个沟道135可以沿第三方向布置以形成沟道行。多个沟道行可以沿第二方向布置以形成沟道阵列。沟道135可以包括例如多晶硅或单晶硅。每个沟道135可以在垂直方向上穿过多个栅线170。
[0065]图1示出三个沟道135被包括在一个沟道行中并且六个沟道行布置在第二方向上。然而，包括在一个沟道行中的沟道135的数目以及沟道行的数目没有被特别地限制。
[0066]如图5所示，具有基本上柱形状或基本上实心圆柱形形状的第一填充层图案140可以形成在沟道135中。第一填充层图案140可以例如包括绝缘材料诸如硅氧化物。
[0067]在一个示例实施方式，沟道135可以具有基本上柱形状或基本上实心圆柱形形状。在这种情况下，第一填充层图案140可以被省略。
[0068]电介质层结构130可以形成在沟道135的外侧壁上。电介质层结构130可以具有其中央底部敞开的杯形或吸管形状。
[0069]电介质层结构130可以包括从沟道135的外侧