The invention discloses a double-sided gate electrode for non-volatile 3D NAND memory and its preparation method, including preparing back and double-sided gate electrode holes, preparing n double-sided grid electrode units arranged in step by step by controlling the electrification time and alumina template, each grid electrode unit having a columnar structure, the upper surface of the front gate electrode is used to connect the front gate layer of the substrate, and the lower surface. The upper surface of the back gate electrode is used to connect the back gate layer of the substrate, and the lower surface is used to connect the back line. The invention utilizes the upper and lower sides of the silicon substrate to prepare the word lines and the grid electrodes connected with them, effectively reduces the area of the word lines needed for peripheral connection after increasing the number of stacking layers, thereby increasing the storage density. At the same time, the double-sided grid electrodes are staggered in space, which can reduce the density of in-plane electrode wiring, improve the heat dissipation performance and reduce the interference between in-plane wiring.
【技术实现步骤摘要】
一种非易失性3DNAND存储器的双面栅电极及其制备方法
本专利技术属于微电子器件
,更具体地,涉及一种非易失性3DNAND存储器的双面栅电极及其制备方法。
技术介绍
为了满足高效及廉价的微电子产业的发展,半导体存储器需要具有更高的集成密度。高密度对于半导体产品成本的降低至关重要。对于传统的二维及平面半导体存储器,它们的集成密度主要取决于单个存储器件所占的单位面积,集成度非常依赖于掩膜工艺的好坏。但是,即使不断用昂贵的工艺设备来提高掩膜工艺精度,集成密度的提升依旧是非常有限的。尤其是随着摩尔定律的发展,在22nm工艺节点以下,平面半导体存储器面临各类尺寸效应,散热等问题,亟需解决。作为克服这种二维极限的替代,3DNAND存储器被提出。3DNAND存储器,需要具有可以获得更低制造成本的工艺,并且能够得到可靠的器件结构。在三维NAND(notand,与非)型存储器中,BiCS(BitCostScalable)被认为是一种可以减少每一位单位面积的三维非易失性存储器技术。此项技术通过通孔和拴柱的设计来实现,并且在2007年的VLSI技术摘要年会中发表。在非易失性半导体存储器中采用BiCS技术后,不仅使得此存储器具有三维结构,并且使得数据存储位的减少与层架的堆叠层数成正比。但是由于此特殊的器件结构,现在此结构中仍有许多问题需要解决。其中存在的问题主要体现在如何将存储单元同驱动电路相兼容。在BiCS的存储器中,尽管存储单元阵列被设计为三维结构,但是外围电路的设计仍然保持传统的二维结构设计。因此在此三维NAND存储器中,需连通至字线的栅层通过设计刻蚀成阶梯状台阶,再 ...
【技术保护点】
1.一种非易失性3D NAND存储器的双面栅电极的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:(1)制备对准标记(1.1)在衬底(100)外围进行一次光刻和刻蚀,形成用作正面布线与背面栅电极的对准标记(000);(2)制备背面栅电极孔(2.1)在制备好对准标记(000)的衬底(100)背面进行一次光刻和刻蚀,形成背面栅电极孔;(2.2)在所述背面栅孔内沉积导电材料,去除光刻胶后通过CMP平整衬底表面,制备出与衬底(100)表面平行的背面栅电极对应的字线,依次为第二字线(201)、第四字线(203)、……第n字线(20(n‑1));其中n为字线的数目,n为正整数;(3)制备正面栅电极孔(3.1)在所述衬底(100)正面重复背面栅电极的制备步骤,在制备好对准标记(000)的衬底(100)正面面进行一次光刻和刻蚀,形成正面栅电极孔并沉积导电材料,去除光刻胶后通过CMP平整衬底表面,制备出与衬底(100)表面平行的正面栅电极对应的字线,依次为第一字线(200)、第三字线(202)、……第n字线(20(n‑1));(3.2)在所述衬底(100)正面且与所述背面栅电极对应的字线(201,203,……)对准 ...
【技术特征摘要】
1.一种非易失性3DNAND存储器的双面栅电极的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:(1)制备对准标记(1.1)在衬底(100)外围进行一次光刻和刻蚀,形成用作正面布线与背面栅电极的对准标记(000);(2)制备背面栅电极孔(2.1)在制备好对准标记(000)的衬底(100)背面进行一次光刻和刻蚀,形成背面栅电极孔;(2.2)在所述背面栅孔内沉积导电材料,去除光刻胶后通过CMP平整衬底表面,制备出与衬底(100)表面平行的背面栅电极对应的字线,依次为第二字线(201)、第四字线(203)、……第n字线(20(n-1));其中n为字线的数目,n为正整数;(3)制备正面栅电极孔(3.1)在所述衬底(100)正面重复背面栅电极的制备步骤,在制备好对准标记(000)的衬底(100)正面面进行一次光刻和刻蚀,形成正面栅电极孔并沉积导电材料,去除光刻胶后通过CMP平整衬底表面,制备出与衬底(100)表面平行的正面栅电极对应的字线,依次为第一字线(200)、第三字线(202)、……第n字线(20(n-1));(3.2)在所述衬底(100)正面且与所述背面栅电极对应的字线(201,203,……)对准的位置,通过刻蚀衬底直至裸露出背面栅电极对应的字线(201,203,……),形成背面栅电极连通孔,依次为第二通孔(211)、第四通孔(213)、……第n通孔(21(n-1));(4)制备栅电极阵列(4.1)在已经制备好字线和位线的衬底(100)上放置多孔氧化铝模板(300),所述多孔氧化铝模板(300)的孔与所述字线对准;(4.2)在所述多孔氧化铝模板(300)内通过电化学沉积形成n个栅电极柱,依次为第一栅电极柱(110b)、第二栅电极柱(111b)、……第n个栅电极柱(11(n-1)b),所述第一栅电极柱(110b)、第二栅电极柱(111b)、……第i栅电极柱(11(i-1)b)……以及第n栅电极柱(11(n-1)b)依次成阶梯状,高度由低到高;同一字线上形成m个栅电极柱,构成m*n的栅电极阵列;其中i=3、4、……n,m为同一字线上栅电极柱的数目,m为正整数;(4.3)通过氢氧化钠溶液腐蚀去除氧化铝模板(300);(5)制备...
【专利技术属性】
技术研发人员:缪向水,周凌珺,杨哲,童浩,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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