垂直非易失性存储器装置制造方法及图纸

提供了一种垂直非易失性存储器装置。非易失性存储器装置包括在基底上的下绝缘层、包括交替地堆叠在下绝缘层上的栅电极和层间绝缘层的多层结构、栅极电介质以及沟道结构，并且非易失性存储器装置具有穿过多层结构延伸并暴露下绝缘层的开口。开口包括以第一宽度穿过多层结构中的至少一层延伸的第一开口部分以及以比第一宽度小的第二宽度穿过多层结构延伸的第二开口部分。栅极介电层位于开口中，沟道结构设置在栅极介电层上并电连接到基底。

Vertical nonvolatile memory device

A vertical non-volatile memory device is provided. The nonvolatile memory device includes a lower insulating layer on the substrate, a multilayer structure of a gate electrode and an interlayer insulating layer alternately stacked on the lower insulating layer, a gate dielectric, and a channel structure, and the nonvolatile memory device has an opening that extends through a multilayer structure and exposes the insulating layer. The opening includes a first opening portion extending through at least one layer in the multilayer structure at a first width and a second opening section extending through the multilayer structure in a second width smaller than the first width. The gate dielectric layer is located in the opening, and the channel structure is arranged on the gate dielectric layer and is electrically connected to the substrate.

【技术实现步骤摘要】
垂直非易失性存储器装置本专利申请要求于2016年12月19日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0173917号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用包含于此。
专利技术构思涉及一种具有垂直结构的非易失性存储器装置以及涉及一种制造该非易失性存储器装置的方法。
技术介绍
尽管电子产品的尺寸小，但电子产品需要处理大量数据。因此，已经提出了具有垂直晶体管结构的非易失性存储器装置来替代现有的水平晶体管结构以提高半导体存储器装置的集成度。这种非易失性存储器装置具有形成在拥有很高的高宽比(aspectratio)的沟道孔中的垂直沟道。因此，在具有垂直晶体管结构的非易失性存储器装置的制造中，需要形成沟道孔的简单且可靠的方式。
技术实现思路
根据专利技术构思的一方面，提供了一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：基底、设置在基底上的下绝缘层、包括交替地堆叠在下绝缘层上的栅电极和层间绝缘层的多个层的多层结构、栅极电介质以及沟道结构，其中，所述多层结构具有从下绝缘层竖直地延伸的开口，开口包括第一开口部分和第二开口部分，第一开口部分从下绝缘层穿过多层结构的多个层中的至少一层延伸，第二开口部分位于第一开口部分上并且从所述多层结构中的第一开口部分竖直地向上延伸，开口具有在第一开口部分处的第一宽度和在第二开口部分处的第二宽度，第二宽度小于第一宽度，栅极电介质沿分别限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸，沟道结构在开口内的栅极电介质上被设置为沿限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸，沟道结构穿过下绝缘层延伸并电连接到基底。根据专利技术构思的另一方面，提供了一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：基底；下绝缘层，设置在基底上；至少一个栅电极和至少一个第一层间绝缘层，彼此交替堆叠在下绝缘层上；第二栅电极和第二层间绝缘层，交替堆叠在所述至少一个第一层间绝缘层上；栅极介电层；以及沟道结构，其中，所述非易失性存储器装置具有在其中延伸的开口，开口包括穿过所述至少一个栅电极和所述至少一个第一层间绝缘层延伸的第一开口部分，以及穿过第二栅电极和第二层间绝缘层延伸的第二开口部分，第二开口部分的宽度小于第一开口部分的宽度，栅极介电层沿分别限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸；沟道结构设置在栅极介电层上并且位于限定开口的侧部和底部的内表面和下表面上，沟道结构穿过下绝缘层延伸并电连接到基底。根据专利技术构思的另一方面，提供了一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：基底，具有主表面；下绝缘层，设置在基底的主表面上；多个层的下堆叠件，设置在下绝缘层上，多个层的下堆叠件包括下栅电极和设置在下栅电极上的下层间绝缘层；多个层的上堆叠件，设置在多个层的下堆叠件上，多个层的上堆叠件包括上栅电极和上层间绝缘层，上层间绝缘层与上栅电极交替地设置在竖直方向上，多个层的上堆叠件具有最上表面；以及柱状结构，具有穿过多个层的下堆叠件竖直地延伸的第一部分以及从第一部分至多个层的上堆叠件的最上表面穿过多个层的上堆叠件竖直地延伸的第二部分。柱状结构的第一部分接触下堆叠件的多个层并且在与基底的主表面垂直延伸的竖直平面中具有剖面。柱状结构的第二部分接触上堆叠件的多个层并且在所述竖直平面中具有剖面，柱状结构包括面对下堆叠件的多个层和上堆叠件的多个层的栅极电介质以及穿过下绝缘层延伸的竖直沟道，栅极电介质置于竖直沟道与下堆叠件和上堆叠件的栅电极层之间。此外，在多个层的下堆叠件与多个层的上堆叠件之间的界面的位置处，柱状结构的第一部分的在所述竖直平面中的宽度大于柱状结构的第二部分的在所述竖直平面中的宽度。附图说明通过下面结合附图对专利技术构思的示例的详细描述，将更清楚地理解专利技术构思，在附图中：图1是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置的存储器单元阵列的等效电路图；图2A是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置的示例的透视图；图2B是沿图2A的线X-X截取的剖视图；图3A和图3B是示出图2B的放大部分A的图；图4是示出图2B的放大部分B的图；图5是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置的示例的剖视图；图6是示出图5的放大部分C的图；图7是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置的示例的剖视图；图8是示出图7的放大部分D的图；图9A、图9B、图9C、图9D、图9E、图9F、图9G、图9H、图9I、图9J、图9K、图9L、图9M、图9N、图9O、图9P和图9Q是非易失性存储器装置的制造过程期间的非易失性存储器装置的剖视图，并一起示出了根据另一专利技术构思的制造非易失性存储器装置的方法的示例；图10A是非易失性存储器装置的制造过程期间非易失性存储器装置的剖视图，并示出了在根据另一专利技术构思的制造非易失性存储器装置的方法中的一些工艺；图10B是示出图10A的放大部分E的图；以及图11A、图11B、图11C和图11D是非易失性存储器装置的制造过程期间非易失性存储器装置的剖视图，并示出了在根据另一专利技术构思的制造非易失性存储器装置的方法中的一系列步骤。具体实施方式图1是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置10的存储器单元阵列MCA的等效电路图。图1是具有垂直沟道结构的NAND闪存装置的等效电路图。参照图1，存储器单元阵列MCA可以包括存储器单元串MS。存储器单元阵列MCA包括位线BL(例如，位线BL1、BL2、……、BLm)、字线WL(例如，字线WL1、WL2、……、WLn-1和WLn)、至少一条串选择线SSL、至少一条地选择线GSL和共源极线CSL。存储器单元串MS在位线BL(例如，位线BL1、BL2、……、BLm)和共源极线CSL之间。存储器单元串MS均可以包括串选择晶体管SST、地选择晶体管GST和存储器单元晶体管MC1、MC2、……、MCn-1和MCn。串选择晶体管SST的漏区连接到位线(例如，位线BL1、BL2、……、BLm)，地选择晶体管GST的源区连接到共源极线CSL。共源极线CSL是连接地选择晶体管GST的源区的区域。串选择晶体管SST可以连接到串选择线SSL，地选择晶体管GST可以连接到地选择线GSL。此外，存储器单元晶体管MC1、MC2、……、MCn-1和MCn可以分别连接到字线WL(例如，字线WL1、WL2、……、WLn-1和WLn)。存储器单元阵列MCA可以是三维布置的。形成存储器单元串MS的存储器单元晶体管MC1、MC2、……、MCn-1和MCn可以具有存储器单元晶体管MC1、MC2、……、MCn-1和MCn相对于基底101的主表面彼此串联连接的结构(参照图2A至图11D)。因此，串选择晶体管SST、地选择晶体管GST以及存储器单元晶体管MC1、MC2、……、MCn-1和MCn的沟道结构130、230和330(参照图2A至图11D)可以在与基底101的主表面基本垂直的方向上延伸。图2A是根据专利技术构思的具有垂直结构的非易失性存储器装置10的示例的透视图。图2B是沿图2A的线X-X截取的剖视图。图2A没有示出图2B中所示的一些组件，例如，位线193和位线接触插塞195。图3A和图3B是示出图2B的放大的部分A的图。图3A和图3B示出了相同的部分，即，部分A，但是为了方便，图3B没有示出第三结构SS3。图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：基底；下绝缘层，设置在基底上；多个层的多层结构，包括交替地堆叠在下绝缘层上的栅电极和层间绝缘层，所述多层结构具有从下绝缘层竖直地延伸的开口，开口包括第一开口部分和第二开口部分，其中，第一开口部分从下绝缘层穿过多层结构的多个层中的至少一层延伸，第二开口部分位于第一开口部分上并且从多层结构中的第一开口部分竖直地向上延伸；开口具有在第一开口部分处的第一宽度和在第二开口部分处的第二宽度，第二宽度小于第一宽度；栅极电介质，沿分别限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸；以及沟道结构，在开口内的栅极电介质上被设置为沿限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸，沟道结构穿过下绝缘层延伸并电连接到基底。

【技术特征摘要】
2016.12.19 KR 10-2016-01739171.一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括：基底；下绝缘层，设置在基底上；多个层的多层结构，包括交替地堆叠在下绝缘层上的栅电极和层间绝缘层，所述多层结构具有从下绝缘层竖直地延伸的开口，开口包括第一开口部分和第二开口部分，其中，第一开口部分从下绝缘层穿过多层结构的多个层中的至少一层延伸，第二开口部分位于第一开口部分上并且从多层结构中的第一开口部分竖直地向上延伸；开口具有在第一开口部分处的第一宽度和在第二开口部分处的第二宽度，第二宽度小于第一宽度；栅极电介质，沿分别限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸；以及沟道结构，在开口内的栅极电介质上被设置为沿限定开口的侧部和底部的内表面和下表面延伸，沟道结构穿过下绝缘层延伸并电连接到基底。2.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，第一开口部分具有第一高度，第二开口部分具有第二高度，第一高度相对于第一宽度小于或等于1，第二高度相对于第二宽度等于或大于1。3.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，开口具有从多层结构的上表面开始在多层结构中延伸的第三部分，开口在第三部分处具有第三宽度，第三宽度等于或大于第一宽度。4.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，第一开口部分中的栅极电介质的内表面之间的距离大于第二开口部分中的栅极电介质的内表面之间的距离。5.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，第一开口部分中的沟道结构的内表面之间的距离大于第二开口部分中的沟道结构的内表面之间的距离。6.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，第一开口部分中的沟道结构具有与下绝缘层相邻的第一区和在第一区上的第二区，第一开口部分中的沟道结构的内表面之间的距离大于第二开口部分中的沟道结构的内表面之间的距离。7.根据权利要求6所述的非易失性存储器装置，其中，第一区的内表面是在横向方向上凹进的。8.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，所述多层结构包括具有开口的第一开口部分的第一结构以及具有开口的第二开口部分的第二结构，第二结构的与第一结构接触的层具有下表面，所述下表面具有沿第一开口部分的边界延伸的部分。9.根据权利要求8所述的非易失性存储器装置，其中，第二结构的层的下表面的沿第一开口部分的边界延伸的部分与第一结构和第二结构之间的界面共面。10.根据权利要求8所述的非易失性存储器装置，其中，第二结构的与第一结构接触的层在第二结构的层的下表面与开口面对第二开口部分的侧表面之间具有倒圆的外围区。11.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，其中，所述非易失性存储器装置还包括设置在开口内的沟道结构上的掩埋绝缘层，其中，掩埋绝缘层具有在掩埋绝缘层中的空隙，空隙位于开口的第一开口部分内。12.根据权利要求1所述的非易失性存储器装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙荣皖，张在薰，韩智勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR