專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非易失性存儲(chǔ)器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著非易失性存儲(chǔ)器件已經(jīng)變得更加高度集成，字線之間的寄生電容會(huì)增加，有源區(qū)域之間的溝道耦合(channel coupling)可能發(fā)生。因此，需要發(fā)展一些措施來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
示例實(shí)施方式提供非易失性存儲(chǔ)器件，其具有用于有效地減小寄生電容和溝道耦合的氣隙。示例實(shí)施方式提供制造該非易失性存儲(chǔ)器件的方法。根據(jù)一些實(shí)施方式，提供一種非易失性存儲(chǔ)器件。該非易失性存儲(chǔ)器件包括柵結(jié)構(gòu)、絕緣層圖案和隔離結(jié)構(gòu)。基板包括在垂直于第一方向的第二方向上交替且重復(fù)地形成的有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域?；迳系亩鄠€(gè)柵結(jié)構(gòu)在第一方向上彼此間隔開。每個(gè)柵結(jié)構(gòu)在第二方向上延伸。其中具有第二氣隙的絕緣層圖案形成在柵結(jié)構(gòu)之間。在基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域中的隔離結(jié)構(gòu)在第一方向上延伸，且在柵結(jié)構(gòu)、絕緣層圖案和隔離結(jié)構(gòu)之間具有第一氣隙。在一些實(shí)施方式中，基板的有源區(qū)域可以從基板的場(chǎng)區(qū)域突出?！?shí)施方式規(guī)定，隔離結(jié)構(gòu)可以包括在基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域中依次堆疊的襯墊和填充層。在一些實(shí)施方式中，襯墊可以圍繞突出的有源區(qū)域的側(cè)壁，并具有中心部分是空的杯形，填充層可以部分地填充襯墊的空的中心部分。一些實(shí)施方式規(guī)定，第一氣隙可以由填充層的頂表面、襯墊的側(cè)壁、柵結(jié)構(gòu)的底表面、以及絕緣層圖案的底表面限定。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)柵結(jié)構(gòu)可以包括依次堆疊在基板上的隧道絕緣層圖案、 浮置柵電極、介電層圖案和控制柵電極。在一些實(shí)施方式中，所述隧道絕緣層圖案和浮置柵電極可以僅形成在有源區(qū)域中，介電層圖案和控制柵電極可以沿第二方向在有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域兩者中延伸。一些實(shí)施方式規(guī)定，第一氣隙可以由隔離結(jié)構(gòu)、介電層圖案的底表面以及絕緣層圖案的底表面限定。在一些實(shí)施方式中，第一氣隙可以具有低于隧道絕緣層圖案的底表面的底表面和高于浮置柵電極的底表面的頂表面。在一些實(shí)施方式中，第一氣隙和第二氣隙可以彼此流體連通。在一些實(shí)施方式中，絕緣層圖案可以也形成在隔離結(jié)構(gòu)的頂表面上以及柵結(jié)構(gòu)的底表面上，使得第一氣隙可以形成在絕緣層圖案中。一些實(shí)施方式規(guī)定，第一氣隙和第二氣隙可以彼此流體連通。
在一些實(shí)施方式中，非易失性存儲(chǔ)器件包括位于柵結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的間隔物，絕緣層圖案可以形成在間隔物之間。一些實(shí)施方式規(guī)定，第一氣隙可以在第一方向上延伸，第二氣隙可以在第二方向上延伸。根據(jù)一些實(shí)施方式，提供制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法。在這樣的方法中，多個(gè)柵結(jié)構(gòu)形成在基板上?；灞粍澐譃榻惶媲抑貜?fù)地在第二方向上形成的有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域。 有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域的每個(gè)在基本垂直于第二方向的第一方向上延伸。柵結(jié)構(gòu)在所述第一方向上彼此間隔開。每個(gè)柵結(jié)構(gòu)在第二方向延伸。絕緣層圖案形成在柵結(jié)構(gòu)之間。絕緣層圖案中具有第二氣隙。在基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域中形成隔離結(jié)構(gòu)。隔離結(jié)構(gòu)在第一方向上延伸， 并在柵結(jié)構(gòu)、絕緣層圖案和隔離結(jié)構(gòu)之間具有第一氣隙。根據(jù)一些實(shí)施方式，提供制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法。在這樣的方法中，隧道絕緣層和浮置柵電極層依次形成在基板上。通過分別蝕刻隧道絕緣層、浮置柵電極層和基板的上部形成初始隧道絕緣層圖案、初始浮置柵電極和溝槽。第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案形成來部分地填充溝槽。介電層和控制柵電極層形成在初始浮置柵電極和第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案上。 控制柵電極層、介電層、初始浮置柵電極和初始隧道絕緣層圖案被圖案化，從而形成柵結(jié)構(gòu)并部分地暴露第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案，該柵結(jié)構(gòu)包括控制柵電極、介電層圖案、浮置柵電極和隧道絕緣層圖案。通過去除暴露的第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案形成第一氣隙。第二絕緣層圖案形成在柵結(jié)構(gòu)之間，第二絕緣層圖案具有第二氣隙。一些實(shí)施方式規(guī)定，第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案可以部分地填充形成在以下結(jié)構(gòu)之間的間隙，該結(jié)構(gòu)每個(gè)均包括初始隧道絕緣層圖案和初始浮置柵電極。在一些實(shí)施方式中，第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案可以包括襯墊、第一填充層和第二填充層。襯墊可以覆蓋溝槽的內(nèi)側(cè)、初始隧道絕緣層圖案的側(cè)壁和初始浮置柵電極的部分側(cè)壁。 襯墊可以具有空的杯形。襯墊上的第一填充層可以部分地填充襯墊。第一填充層上的第二填充層可以填充襯墊的其余部分。一些實(shí)施方式規(guī)定，通過部分去除第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案形成第一氣隙可以包括去除第二填充層。在一些實(shí)施方式中，第一氣隙和第二氣隙可以彼此連接。根據(jù)一些實(shí)施方式，非易失性存儲(chǔ)器件通過位于有源區(qū)域之間的第一氣隙可以具有相對(duì)低的溝道耦合。一些實(shí)施方式規(guī)定，非易失性存儲(chǔ)器件通過字線間的第二氣隙可以具有相對(duì)低的寄生電容。因此，非易失性存儲(chǔ)器件可以具有良好的電特性。應(yīng)該注意到，針對(duì)一個(gè)實(shí)施方式描述的本發(fā)明的多個(gè)方面可以被結(jié)合到不同的實(shí)施方式中，盡管沒有關(guān)于其作具體描述。即，所有的實(shí)施方式和/或任何實(shí)施方式的多個(gè)技術(shù)特征可以以任何方式和/或排列組合。本發(fā)明的這些和其他目的和/或方面在下面闡述的說明中具體解釋。


附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的進(jìn)一步理解，并結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。從下列結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，示例實(shí)施方式將被更清楚地理解。圖1至圖16如這里所述那樣描繪非限制性的示例實(shí)施方式。
圖1是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的截面圖。圖2是示出圖1中的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。圖3是示出圖1中的非易失性存儲(chǔ)器件的平面圖。圖4至圖8是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的制造圖1至圖3中的非易失性存儲(chǔ)器件的方法的截面圖。圖9至圖12是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的制造圖1至圖3中的非易失性存儲(chǔ)器件的方法的透視圖。圖13是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。圖14是示出圖13中的非易失性存儲(chǔ)器件的平面圖。圖15是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。圖16是示出根據(jù)本文公開的一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中將參考附圖更充分地描述各種各樣的示例實(shí)施方式，在附圖中示出一些示例實(shí)施方式。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)解釋為限于這里闡釋的示例實(shí)施方式。而是，提供這些示例實(shí)施方式使得本公開充分和完整，且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明構(gòu)思的范圍。在附圖中，為了清晰可以夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。將理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”或“耦接到”另一元件或?qū)訒r(shí)，它可以直接在該另一元件或?qū)由?、直接連接或耦接到該另一元件或?qū)?，或可以存在中間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接”在其他元件或?qū)印吧稀?、“直接連接到”或“直接耦接到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則沒有中間元件或?qū)哟嬖?。通篇相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。如這里所用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的任何及所有組
I=I O將理解，雖然術(shù)語第一、第二、第三等可以在本文中使用來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與其他區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，以下討論的第一元件、第一部件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以被稱為第二元件、第二部件、第二區(qū)域、第二層或第二部分，而不背離本發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)。在這里，為了描述的方便，可以使用空間相對(duì)術(shù)語，諸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等，來描述一個(gè)元件或特征和其他(諸)元件或(諸)特征如圖中所示的關(guān)系。 將理解，空間相對(duì)術(shù)語旨在包含除了在圖中所繪的取向之外裝置在使用或操作中的不同取向。例如，如果圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他元件或特征的“下方”或“下面”的元件將取向在所述其他元件或特征的“上方”。因此，示例性術(shù)語“下方”可以包含下方和上方兩個(gè)取向。裝置也可以有其它取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)，這里所使用的空間相對(duì)描述符也被相應(yīng)地解釋。這里所使用的術(shù)語是只為了描述特定的示例實(shí)施方式的目的，不旨在限制本發(fā)明構(gòu)思。如這里所用的那樣，單數(shù)形式“一”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指示另外的意思。還將理解，當(dāng)本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定了存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或增加。本文中參考截面圖描述了示例實(shí)施方式，該截面圖是理想化示例實(shí)施方式(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。因此，可以預(yù)見到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的圖示的形狀的變化。因此，示例實(shí)施方式不應(yīng)理解為限于這里所示的特定的區(qū)域形狀，而是包括由于例如制造引起的形狀的偏離。例如，顯示為矩形的注入?yún)^(qū)通常具有倒圓或彎曲的特征和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。類似地，通過注入形成的埋入?yún)^(qū)可以在埋入?yún)^(qū)和通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中導(dǎo)致一些注入。因此， 圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不旨在示出器件的區(qū)域的實(shí)際形狀，且不旨在限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。除非另有限定，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有的含義與本發(fā)明構(gòu)思所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同。還將理解，術(shù)語，例如通用詞典中定義的那些，應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)技術(shù)語境中其含義一致的含義，且不應(yīng)在理想化或過于形式化的意義上被解釋，除非本文中明確地如此限定。在下文中，將參考附圖詳細(xì)解釋示例實(shí)施方式。圖1是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的截面圖，圖2是示出圖1中的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖，圖3是示出圖1中的非易失性存儲(chǔ)器件的平面圖。參考圖1至圖3，非易失性存儲(chǔ)器件可以包括在基板100上沿第一方向彼此間隔開的多個(gè)柵結(jié)構(gòu)200、在柵結(jié)構(gòu)200之間的其中具有第二氣隙222的第二絕緣層圖案220、 以及隔離結(jié)構(gòu)，每個(gè)柵結(jié)構(gòu)200可以在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸，每個(gè)隔離結(jié)構(gòu)可以在第一方向上延伸并在柵結(jié)構(gòu)200與隔離結(jié)構(gòu)之間具有第一氣隙146。如這里所用的那樣，術(shù)語“氣隙”可以指包括一個(gè)或多個(gè)固體部件的結(jié)構(gòu)中的空隙(void)，且不限于該空隙中的特定氣體成分。非易失性存儲(chǔ)器件可以進(jìn)一步包括間隔物190，每個(gè)間隔物190 可以形成在每個(gè)柵結(jié)構(gòu)200的部分側(cè)壁上?；?00可以被劃分為其中可以形成隔離結(jié)構(gòu)的場(chǎng)區(qū)域和其中不可以形成隔離結(jié)構(gòu)的有源區(qū)域。每個(gè)隔離結(jié)構(gòu)可以形成于在基板100上沿第一方向延伸的溝槽130中， 因此有源區(qū)域也可以在第一方向上延伸。基板100的有源區(qū)域可以從基板100的場(chǎng)區(qū)域突出。有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域可以在第二方向上交替且重復(fù)地形成。每個(gè)柵結(jié)構(gòu)200可以包括依次堆疊在基板100和隔離結(jié)構(gòu)上的隧道絕緣層圖案 110b、浮置柵電極120b、介電層圖案160a和控制柵電極170a。在有源區(qū)域中，隧道絕緣層圖案IlOb可以具有彼此孤立的形狀。S卩，可以在每個(gè)有源區(qū)域中沿第一方向形成多個(gè)隧道絕緣層圖案110b，并且進(jìn)一步可以沿第二方向在多個(gè)有源區(qū)域中形成多個(gè)隧道絕緣層圖案110b。隧道絕緣層圖案IlOb可以包括硅氧化物、硅氮氧化物和/或摻有雜質(zhì)的硅氧化物。浮置柵電極120b可以形成在隧道絕緣層圖案IlOb上。因此，浮置柵電極120b也可以具有彼此孤立的形狀，即，多個(gè)浮置柵電極120b可以在第一方向和第二方向這兩個(gè)方向上分別形成。在一些實(shí)施方式中，浮置柵電極120b可以包括摻有諸如砷或磷的η型雜質(zhì)的多晶硅?？梢栽诘谝环较蛏显诟≈脰烹姌O120b和隔離結(jié)構(gòu)上形成多個(gè)介電層圖案160a，每個(gè)介電層圖案160a可以沿第二方向延伸。第一氣隙146可以形成在隔離結(jié)構(gòu)與介電層圖案160a之間。介電層圖案160a可以包括硅氧化物或硅氮化物。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)介電層圖案160a可以包括具有硅氧化物層圖案162a、硅氮化物層圖案16 和硅氧化物層圖案166a的多層結(jié)構(gòu)。一些實(shí)施方式規(guī)定，每個(gè)介電層圖案160a可以包括具有相對(duì)高的介電常數(shù)的金屬氧化物，從而增加電容并改善漏電流特性。具有相對(duì)高的介電常數(shù)的金屬氧化物的示例，除了別的以外，可以包括鉿氧化物、鈦氧化物、鉭氧化物、鋯氧化物和/或鋁氧化物。這些氧化物可以單獨(dú)使用或可以組合使用?？刂茤烹姌O170a可以形成在介電層圖案160a上。因此，在第一方向上可以形成多個(gè)控制柵電極170a，每個(gè)控制柵電極170a可以在第二方向上延伸。一些實(shí)施方式規(guī)定，控制柵電極170a可以用作字線?？刂茤烹姌O170a可以包括金屬或摻有η型雜質(zhì)的多晶硅。每個(gè)隔離結(jié)構(gòu)可以包括襯墊140a和第一填充層142。襯墊140a可以形成在溝槽130的內(nèi)壁上和柵結(jié)構(gòu)200的下部的側(cè)壁上。在一些實(shí)施方式中，襯墊140a可以具有高于隧道絕緣層圖案IlOb的頂表面的頂表面。因此，襯墊 140a可以覆蓋基板100的被溝槽130暴露的部分、隧道絕緣層圖案IlOb的側(cè)壁和浮置柵電極120b的下部的側(cè)壁。一些實(shí)施方式規(guī)定，襯墊140a可以包括氧化物。第一填充層142可以形成在部分的襯墊140a上。因此，第一填充層也可以在第一方向上延伸，并且可以在第二方向上形成多個(gè)第一填充層142。在一些實(shí)施方式中，第一填充層142可以不完全填充溝槽130，第一填充層142的頂表面可以低于隧道絕緣層圖案IlOb的底表面。第一填充層142，除了別的以外，可以包括硅氧化物，諸如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)、旋涂玻璃(SOG)、可流動(dòng)氧化物 (FOX)、正硅酸乙酯(tetraethylorthosilicate，TEOS)、等離子體增強(qiáng) TEOS(PE-TE0S)、和 / 或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)氧化物。形成在襯墊140a、第一填充層142、介電層圖案160a、第二絕緣層圖案220和間隔物190之間的第一氣隙146可以在第一方向延伸，且在第二方向上可以形成多個(gè)第一氣隙 146。第一填充層142的頂表面可以低于隧道絕緣層圖案IlOb的底表面，因此第一氣隙146 的底表面可以低于柵結(jié)構(gòu)200的底表面。由于第一氣隙146形成在基板100的有源區(qū)域之間，所以有源區(qū)域之間的溝道耦合可以降低以改善非易失性存儲(chǔ)器件的編程特性。第二絕緣層圖案220可以形成在柵結(jié)構(gòu)200的部分側(cè)壁上的間隔物190之間。第二絕緣層圖案220可以在第二方向延伸，且在第一方向可以形成多個(gè)第二絕緣層圖案220。 在一些實(shí)施方式中，第二絕緣層圖案220，除了別的以外，可以包括硅氧化物，諸如等離子體增強(qiáng)氧化物(PEOX)或中溫氧化物(MTO)。第二氣隙222可以在第二方向上延伸。由于第二氣隙222形成在柵結(jié)構(gòu)200之間， 所以字線之間的溝道耦合可以被降低，從而改善非易失性存儲(chǔ)器件的編程特性。間隔物190可以形成在介電層圖案160a和控制柵電極170a的側(cè)壁上。間隔物 190可以在第二方向上延伸。如上所述，寄生電容和溝道耦合可以通過有源區(qū)域之間的第一氣隙146和字線之間的第二氣隙222降低，因此非易失性存儲(chǔ)器件可以具有期望的編程特性。圖4至圖8是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的制造圖1至圖3中的非易失性存儲(chǔ)器件的方法的截面圖，圖9至圖12是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的制造圖1至圖3中的非易失性存儲(chǔ)器件的方法的透視圖。參考圖4，隧道絕緣層110、浮置柵電極層120和第一掩模122可以依次形成在基板100上。除了別的以外，基板100可以包括半導(dǎo)體基板，諸如硅基板、鍺基板和硅鍺基板、 絕緣體上硅(SOI)基板和/或絕緣體上鍺(GOI)基板。隧道絕緣層110可以使用硅氧化物、硅氮化物和/或摻有雜質(zhì)的硅氧化物形成。在一些實(shí)施方式中，隧道絕緣層110可以通過熱氧化基板100的頂表面而形成。浮置柵電極層120可以用摻有雜質(zhì)的多晶硅或具有高功函數(shù)的金屬諸如鎢、鈦、 鈷和/或鎳形成，除了其他在這里沒有提及的以外。在一些實(shí)施方式中，浮置柵電極層120 可以通過以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝沉積多晶硅層并摻η型雜質(zhì)到該多晶硅層中而形成。在一些實(shí)施方式中，浮置柵電極層120可以形成為具有等于或大于約1000 A (埃) 的厚度。第一掩模122可以是光致抗蝕劑圖案或硬掩模。在一些實(shí)施方式中，第一掩模122 可以具有在第一方向上延伸的線狀形狀。參考圖5，可以使用第一掩模122作為蝕刻掩模依次蝕刻浮置柵電極層120和隧道絕緣層110以及基板100的上部。因此，初始隧道絕緣層圖案1 IOa和初始浮置柵電極120a可以依次堆疊在基板100 上，溝槽130可以形成在基板100上。每個(gè)初始浮置柵電極120a和初始隧道絕緣層圖案 IlOa可以被形成為具有在第一方向上延伸的線狀形狀，且在基本垂直于第一方向的第二方向上可以形成多個(gè)初始浮置柵電極120a和多個(gè)初始隧道絕緣層圖案110a。溝槽130可以在第一方向上延伸，在第二方向上可以形成彼此間隔開的多個(gè)溝槽130。包括初始隧道絕緣層圖案110a、初始浮置柵電極120a和第一掩模122的結(jié)構(gòu)可以被定義為初始浮置柵結(jié)構(gòu)，初始浮置柵結(jié)構(gòu)之間的空間可以被定義為第一間隙135?；?00的形成有溝槽130的部分可以被定義為場(chǎng)區(qū)域，基板100的沒有形成溝槽130的部分可以被定義為有源區(qū)域。參考圖6，襯墊層140可以形成在溝槽130和第一間隙135的內(nèi)壁上，填充溝槽130 和第一間隙135的其余部分的第一和第二填充層142和144可以依次形成在襯墊層140上。 第一和第二填充層142和144以及襯墊層140可以定義第一絕緣層結(jié)構(gòu)150。在一些實(shí)施方式中，襯墊層140可以使用氧化物形成。溝槽130和第一間隙135 的寬度可以被襯墊層140減小。在一些實(shí)施方式中，第一填充層142可以形成為具有低于初始隧道絕緣層圖案 IlOa的底表面的頂表面。除了別的以外，第一填充層142可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD) 工藝、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝、高密度等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (HDP-CVD)工藝和/或原子層沉積(ALD)工藝形成。除了別的以外，第一填充層142可以使用硅氧化物形成，諸如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)、旋涂玻璃(SOG)、可流動(dòng)氧化物(FOX)、正硅酸乙酯(tetraethylorthosilicate， TE0S)、等離子體增強(qiáng)TEOS (PE-TEOS)、和/或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)氧化物。
在一些實(shí)施方式中，第二填充層144可以具有基本與第一掩模122的頂表面高度相同的頂表面。第二填充層144可以通過CVD工藝、PECVD工藝、HDP-CVD工藝或ALD工藝形成。第二填充層144可以使用相對(duì)于硅氧化物具有濕蝕刻選擇性的材料形成，諸如旋涂硬掩模(spin-on-hardmask, S0H)、方寵涂玻璃(spin-on-glass, S0G)、無定形碳層(amorphous carbon layer, ACL)和/或硅鍺(SiGe)，除了其他在這里沒有提及的以外。參考圖7，第一絕緣層結(jié)構(gòu)150的上部可以被去除以形成第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案 150a，于是初始浮置柵結(jié)構(gòu)的上部可以被暴露。具體地，襯墊層140和第二填充層144的上部可以被去除以形成第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案150a，于是第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案150a可以形成為包括填充溝槽130和部分的第一間隙135的襯墊140a、第一填充層142和第二填充層圖案IMa。在一些實(shí)施方式中，第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案150a可以形成為具有高于初始隧道絕緣層圖案IlOa的頂表面的頂表面。在一些實(shí)施方式中，第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案150a可以通過回蝕刻工藝形成。第一掩模122可以被去除。參考圖8和圖9，介電層160可以形成在被暴露的初始浮置柵結(jié)構(gòu)上和第一絕緣層結(jié)構(gòu)圖案150a的頂表面上。填充第一間隙135的剩余部分的控制柵電極層170可以形成在介電層160上。介電層160可以使用硅氧化物或硅氮化物形成。在一些實(shí)施方式中，介電層160 可以使用包括硅氧化物層162、硅氮化物層164和硅氧化物層166的多層結(jié)構(gòu)形成。一些實(shí)施方式規(guī)定，介電層160可以使用具有相對(duì)高的介電常數(shù)的金屬氧化物形成，其可以增加電容并改善漏電流特性。具有相對(duì)高的介電常數(shù)的金屬氧化物的示例，除了別的以外，可以包括鉿氧化物、鈦氧化物、鉭氧化物、鋯氧化物和/或鋁氧化物。除了別的以外，控制柵電極層170可以使用摻有雜質(zhì)的多晶硅、金屬、金屬氮化物和/或金屬硅化物形成。在一些實(shí)施方式中，控制柵電極層170可以使用摻有η型雜質(zhì)的多晶硅形成。參考圖10，具有在第二方向上延伸的線狀形狀的第二掩模(未示出)可以形成在控制柵電極層170上?？梢允褂玫诙谀Ｗ鳛槲g刻掩模來蝕刻控制柵電極層170、介電層 160、初始浮置柵電極120a和初始隧道絕緣層圖案110a。因此，可以在第一方向上形成多個(gè)柵結(jié)構(gòu)，并且第二間隙180可以形成在柵結(jié)構(gòu)200之間，其中每個(gè)柵結(jié)構(gòu)可以包括依次堆疊在基板100上的隧道絕緣層圖案110b、浮置柵電極120b、介電層圖案160a和控制柵電極 170a。在一些實(shí)施方式中，隧道絕緣層圖案1 IOb和浮置柵電極120b可以形成為具有在基板100上的有源區(qū)域中的島形。介電層圖案160a和控制柵電極170a可以形成為在第二方向上延伸。于是，控制柵電極170a可以用作字線。參考圖11，間隔物190可以形成在柵結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁上。在一些實(shí)施方式中，間隔物190可以使用硅氧化物或硅氮化物形成。在執(zhí)行蝕刻工藝時(shí)，通過間隔物190可以降低或防止對(duì)柵結(jié)構(gòu)200中包括的隧道絕緣層圖案IlOb和介電層圖案160a的損傷。參考圖12，第二填充層圖案14 可以被去除。在一些實(shí)施方式中，可以使用在第一填充層142與第二填充層圖案14 之間具有相對(duì)高的蝕刻選擇性的濕蝕刻溶液來去除第二填充層圖案14如。因此，不僅被第二間隙 180暴露的第二填充層圖案14 可以被去除，而且在介電層圖案160a和控制柵電極170a 下方的第二填充層圖案14 也可以被去除，第三間隙146可以形成為沿第一方向延伸?，F(xiàn)在參考圖1至圖3，部分地填充第二間隙180的第二絕緣層圖案220可以形成在柵結(jié)構(gòu)200之間。具體地，可以使用諸如等離子體增強(qiáng)氧化物(PEOX)或中溫氧化物(MTO)的硅氧化物執(zhí)行具有相對(duì)低的階梯覆蓋的工藝，使得部分地填充第二間隙180的第二絕緣層可以形成在柵結(jié)構(gòu)200上和柵結(jié)構(gòu)200之間。例如，具有相對(duì)低的階梯覆蓋的工藝可以包括物理氣相沉積工藝，諸如濺射。因此，第二氣隙222可以形成在第二絕緣層中。在一些實(shí)施方式中，第二氣隙222可以形成為在第二方向上延伸。第二絕緣層的比柵結(jié)構(gòu)200高的上部可以被去除以形成第二絕緣層圖案220。在一些實(shí)施方式中，第二絕緣層圖案220可以不形成在第三間隙146中。在下文中，第三間隙146可以被稱為第一氣隙146，并且如上所述，第一氣隙146可以在第一方向上延伸。如上所述，第一氣隙146可以形成為具有低于柵結(jié)構(gòu)200的底表面的底表面。第一氣隙146可以形成為具有高于浮置柵電極120b的底表面的頂表面。襯墊140a和第一填充層142可以形成在有源區(qū)域之間以形成隔離結(jié)構(gòu)。第一氣隙146可以位于介電層圖案160a與隔離結(jié)構(gòu)之間。諸如公共源極線(未示出)、位線(未示出)等的布線可以被形成以完成非易失性存儲(chǔ)器件。圖13是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖，圖14是示出圖13 中的非易失性存儲(chǔ)器件的平面圖。此非易失性存儲(chǔ)器件可以與圖1的非易失性存儲(chǔ)器件基本上相同或相似，除了第二絕緣層圖案和第一氣隙的形狀之外。因此，相同的附圖標(biāo)記指代相同元件，其詳細(xì)描述在這里可以被省略。參考圖13和圖14，第二絕緣層圖案225不僅可以形成在間隔物190之間，還可以形成在第一填充層142的頂表面、襯墊140a的側(cè)壁和介電層圖案160a的底表面上，因此第二絕緣層圖案225中不僅可以包括第二氣隙222，而且可以包括第一氣隙152。第二絕緣層圖案225的鄰近襯墊140a、第一填充層142和第一氣隙152的部分可以被包括在隔離結(jié)構(gòu)中。該非易失性存儲(chǔ)器件可以通過與參考圖4至圖12示出的方法基本相同或相似的方法制造。S卩，在執(zhí)行與參考圖4至圖12示出的工藝基本相同或相似的工藝之后，可以形成第二絕緣層，第二絕緣層的上部可以被去除以形成第二絕緣層圖案225。第二絕緣層可以形成在第三間隙146的內(nèi)壁上，于是可以形成包括第一和第二氣隙152和222的第二絕緣層圖案2W。圖15是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。該非易失性存儲(chǔ)器件可以與圖1的非易失性存儲(chǔ)器件基本相同或相似，除了第二絕緣層圖案和第二氣隙的形狀之外。因此，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，其詳細(xì)描述在這里可以被省略。參考圖15，第二氣隙2M可以與第一氣隙146流體連通以形成第一氣隙結(jié)構(gòu)230。 因此，第二氣隙2M可以不被第二絕緣層圖案227完全圍繞。即，第二氣隙2M可以是位于第二絕緣層圖案227的下部之下的凹陷。該非易失性存儲(chǔ)器件可以通過與參考圖4至圖12示出的方法基本相同或相似的方法制造。S卩，在執(zhí)行與參考圖4至圖12示出的工藝基本相同或相似的工藝之后，可以形成第二絕緣層，第二絕緣層的上部可以被去除以形成第二絕緣層圖案227。第二絕緣層可以被形成，使得第二氣隙2M可以與第一氣隙146流體連通，于是該非易失性存儲(chǔ)器件可以被制造。圖16是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的非易失性存儲(chǔ)器件的透視圖。該非易失性存儲(chǔ)器件可以與圖1的非易失性存儲(chǔ)器件基本相同或相似，除了第二絕緣層圖案和第二氣隙的形狀之外。因此，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，其詳細(xì)描述在這里可以被省略。參考圖16，第二絕緣層圖案2 不但可以形成在間隔物190之間，而且可以形成在第一填充層142的頂表面、襯墊140a的側(cè)壁、以及介電層圖案160a的底表面上，因此第二絕緣層圖案229中可以包括第一氣隙152。第二絕緣層圖案229的鄰近襯墊140a、第一填充層142和第一氣隙152的部分可以被包括在隔離結(jié)構(gòu)中。第二氣隙2M可以與第一氣隙 152流體連通，于是可以形成第二氣隙結(jié)構(gòu)235。該非易失性存儲(chǔ)器件可以通過與參考圖4至圖12示出的方法基本相同或相似的方法制造。S卩，在執(zhí)行與參考圖4至圖12示出的工藝基本相同或相似的工藝之后，可以形成第二絕緣層，第二絕緣層的上部可以被去除以形成第二絕緣層圖案2 。第二絕緣層可以形成在第三間隙146的內(nèi)壁上，因此可以形成其中包括第一氣隙152的第二絕緣層圖案229。 可以形成第二絕緣層使得第二氣隙2M可以與第一氣隙152流體連通，于是該非易失性存儲(chǔ)器件可以被制造。以上是示例實(shí)施方式的示意性說明，而不應(yīng)被理解為對(duì)其的限制。雖然已經(jīng)描述了一些示例實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，在示例實(shí)施方式中許多變型是可能的，而本質(zhì)上不偏離本發(fā)明構(gòu)思的創(chuàng)新教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有這樣的變型旨在被包括在由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)。因此，將理解，上述是各種示例實(shí)施方式的示意性說明而不應(yīng)被理解為限于所公開的特定示例實(shí)施方式，對(duì)所公開的示例實(shí)施方式的變型以及其他的示例實(shí)施方式旨在被包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)要求于2010年11月四日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(KIPO)提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No. 2010-0119297的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過全文引用結(jié)合在此。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器件，包括基板，包括在第一方向上延伸并在第二方向上交替且重復(fù)地形成的多個(gè)有源區(qū)域和多個(gè)場(chǎng)區(qū)域，所述第二方向基本垂直于所述第一方向；多個(gè)柵結(jié)構(gòu)，位于所述基板上并在所述第一方向上彼此間隔開，每個(gè)所述柵結(jié)構(gòu)在所述第二方向上延伸；絕緣層圖案，位于所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)中的相鄰柵結(jié)構(gòu)之間，所述絕緣層圖案中具有第二氣隙；以及隔離結(jié)構(gòu)，位于所述基板上在所述多個(gè)場(chǎng)區(qū)域中的場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，所述隔離結(jié)構(gòu)在所述第一方向上延伸，并且在所述柵結(jié)構(gòu)、所述絕緣層圖案和所述隔離結(jié)構(gòu)之間具有第一氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述基板的所述多個(gè)有源區(qū)域中的有源區(qū)域從所述基板的所述多個(gè)場(chǎng)區(qū)域中的場(chǎng)區(qū)域突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述隔離結(jié)構(gòu)包括在所述多個(gè)場(chǎng)區(qū)域中的場(chǎng)區(qū)域內(nèi)在所述基板上依次堆疊的襯墊和填充層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述襯墊沿突出的所述有源區(qū)域的側(cè)壁延伸并具有包括基本上空的中心部分的杯形，且其中所述填充層被配置為部分地填充所述襯墊的所述中心部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙由所述填充層的頂表面、所述襯墊的側(cè)壁、所述柵結(jié)構(gòu)的底表面、以及所述絕緣層圖案的底表面限定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)中的柵結(jié)構(gòu)包括依次堆疊在所述基板上的隧道絕緣層圖案、浮置柵電極、介電層圖案和控制柵電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述隧道絕緣層圖案和所述浮置柵電極形成在所述有源區(qū)域中，且其中所述介電層圖案和所述控制柵電極在所述第二方向上在所述多個(gè)有源區(qū)域和所述多個(gè)場(chǎng)區(qū)域中延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙由所述隔離結(jié)構(gòu)、所述介電層圖案的底表面、以及所述絕緣層圖案的底表面限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙具有低于所述隧道絕緣層圖案的底表面的底表面和高于所述浮置柵電極的底表面的頂表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙和所述第二氣隙彼此流體連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述絕緣層圖案也形成在所述場(chǎng)區(qū)域內(nèi)從而覆蓋所述隔離結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面和所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)中的柵結(jié)構(gòu)的底表面，使得所述第一氣隙形成在所述絕緣層圖案中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙和所述第二氣隙彼此流體連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，還包括位于所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)中的柵結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的間隔物，其中所述絕緣層圖案形成在所述間隔物之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一氣隙在所述第一方向上延伸，所述第二氣隙在所述第二方向上延伸。
15.一種制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法，包括在基板上形成多個(gè)柵結(jié)構(gòu)，所述基板包括交替且重復(fù)地在第二方向上形成的有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域，所述有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域的每個(gè)在基本垂直于所述第二方向的第一方向上延伸， 所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)在所述第一方向上彼此間隔開，所述多個(gè)柵結(jié)構(gòu)中的柵結(jié)構(gòu)在所述第二方向上延伸；在所述柵結(jié)構(gòu)之間形成絕緣層圖案，所述絕緣層圖案中具有第二氣隙；以及在所述基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域中形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)在所述第一方向上延伸， 在所述柵結(jié)構(gòu)、所述絕緣層圖案和所述隔離結(jié)構(gòu)之間具有第一氣隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中形成所述隔離結(jié)構(gòu)包括在所述基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)形成襯墊；和在所述襯墊的一部分上形成填充層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一氣隙在所述第一方向上延伸，且其中所述第二氣隙在所述第二方向上延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一氣隙包括在所述第二方向上形成的多個(gè)第一氣隙，且其中所述第二氣隙包括在所述第一方向上形成的多個(gè)第二氣隙。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一氣隙與所述第二氣隙流體連通。
全文摘要
本發(fā)明公開非易失性存儲(chǔ)器件及其制造方法。本發(fā)明提供的一種非易失性存儲(chǔ)器件包括柵結(jié)構(gòu)、絕緣層圖案和隔離結(jié)構(gòu)。在第一方向上彼此間隔開的多個(gè)柵結(jié)構(gòu)形成在基板上。所述柵結(jié)構(gòu)中的柵結(jié)構(gòu)在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。基板包括在第二方向上交替且重復(fù)地形成的有源區(qū)域和場(chǎng)區(qū)域。絕緣層圖案形成在柵結(jié)構(gòu)之間，并且絕緣層圖案中具有第二氣隙。在基板上在每個(gè)場(chǎng)區(qū)域中形成各所述隔離結(jié)構(gòu)，各所述隔離結(jié)構(gòu)在第一方向上延伸，且具有在柵結(jié)構(gòu)、絕緣層圖案和隔離結(jié)構(gòu)之間的第一氣隙。
文檔編號(hào)H01L27/115GK102479811SQ20111038647
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者A.費(fèi)魯欣, 曹秉奎, 李昌炫, 柳璋鉉 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社