本發(fā)明是關(guān)于存儲器元件及其制作方法，特別是具有多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)(multi-layer stacks)的三維存儲器元件及其制作方法。

背景技術(shù)：

非易失性存儲器(Non-Volatile Memory，NVM)元件，例如閃存，具有在移除電源時亦不丟失儲存于存儲單元中的信息的特性。目前已廣泛運用于用于便攜式音樂播放器、移動電話、數(shù)字相機等的固態(tài)大容量存儲應(yīng)用。三維存儲器元件，例如單柵極垂直通道式(single-gate vertical-channel，SGVC)三維NAND閃存元件，具有許多層堆棧結(jié)構(gòu)，可達(dá)到更高的儲存容量，更具有優(yōu)異的電子特性，例如具有良好的數(shù)據(jù)保存可靠性和操作速度。

一般而言，形成多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)(multi-layers stacking contacts)是制作三維存儲器元件的關(guān)鍵步驟之一。請參照圖1A至圖1C，圖1A是根據(jù)已知技術(shù)所繪示形成三維存儲器元件的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)100的部分工藝結(jié)構(gòu)俯視圖。圖1B和圖1C則是分別沿著圖1A的切線S11和S12所繪示的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)100剖面示意圖。

由圖1A至第1C可看出，已知形成三維存儲器元件的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)100的方式，通常采用等向刻蝕(isotropic etching)來移除一部分分別由導(dǎo)電層101和絕元層102交錯堆棧而成的多層堆棧結(jié)構(gòu)103，藉以形成由多層堆棧結(jié)構(gòu)103的中心，往外側(cè)漸次高升的階梯狀(step profile)結(jié)構(gòu)。由于多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)100的開口100a并沒有方向性，往往容易在多層堆棧結(jié)構(gòu)100上占據(jù)太多布線空間，而相對地排擠了存儲器陣列(未繪示)的設(shè)置。嚴(yán)重地限制三維存儲器元件的存儲器容量。

因此，有需要提供一種更先進(jìn)的存儲器元件制作方法，以改善已知技術(shù)所面臨的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本說明書的一實施例是在提供一種存儲器元件，包括一多層堆棧結(jié)構(gòu)(multi-layer stacks)以及一階梯狀開口。其中，多層堆棧結(jié)構(gòu)具有相互堆棧的多個絕緣層和多個導(dǎo)電層。階梯狀開口沿第一方向延伸，將一部分的絕緣層和一部分的導(dǎo)電層暴露于外。其中，至少一個絕緣層具有相互分離的一第一暴露部分和一第二暴露部分；且至少一個導(dǎo)電層具有相互分離的一第三暴露部分和一第四暴露部分。

本說明書的另一實施例是在提供一種存儲器元件的制作方法，包括下述步驟：首先提供一個具有多個絕緣層和多個導(dǎo)電層相互堆棧的多層堆棧結(jié)構(gòu)。再于多層堆棧結(jié)構(gòu)上形成第一圖案化硬掩模層，使其具有一個沿第一方向延伸的第一條狀通孔(slit)，將一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)暴露于外。之后，形成第一圖案化光刻膠層，覆蓋第一圖案化硬掩模層以及一部分被暴露于外的多層堆棧結(jié)構(gòu)，藉以在第一條狀通孔中定義出至少一個第一光刻膠開口。然后，進(jìn)行第一刻蝕工藝，以形成至少一個第一接觸開口，延伸進(jìn)入多層堆棧結(jié)構(gòu)而具有第一深度，將一部分絕緣層和一部分導(dǎo)電層暴露于外。再進(jìn)行一光刻膠修整工藝，使第一光刻膠開口擴大。后續(xù)，進(jìn)行第二刻蝕工藝，使第一接觸開口延伸進(jìn)入該多層堆棧結(jié)構(gòu)而具有第二深度，并形成一個第二接觸開口，將另一部分的絕緣層和另一部分的導(dǎo)電層暴露于外，且使第二接觸開口與該第一接觸開口結(jié)合形成至少一個沿第一方向延伸的第一階梯狀開口。其中，至少一個絕緣層，具有相互分離的一第一暴露部分和一第二暴露部分；且至少一個導(dǎo)電層具有相互分離的一第三暴露部分和一第四暴露部分。

據(jù)上述實施例，本發(fā)明是在提供一種存儲器元件及其制作方法。其是先在具有多個絕緣層和多個導(dǎo)電層相互堆棧的多層堆棧結(jié)構(gòu)上形成一個具有沿一特定方向延伸的條狀通孔的圖案化硬掩模層。再于圖案化硬掩模層上形成圖案化光刻膠層，藉以在條狀通孔中形成一個尺寸小于條狀通孔的光刻膠開口。接著對多層堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次的刻蝕工藝，并在每二次刻蝕工藝之間進(jìn)行一次光刻膠修整工藝，藉以等向地擴大光刻膠的開口。

由于除了被光刻膠開口和條狀通孔共同暴露于外的部分之外，多層堆棧結(jié)構(gòu)的其余部分則仍被余留下來的圖案化硬掩模層所遮蔽。換句話說， 多層堆棧結(jié)構(gòu)僅能沿該特定方向?qū)⒁徊糠侄鄬佣褩＝Y(jié)構(gòu)次第地暴露出來。因此，通過后續(xù)多次的刻蝕工藝所形成的階梯狀開口，只會沿著該特定方向延伸，進(jìn)而在多層堆棧結(jié)構(gòu)中形成一個沿著條狀通孔延伸方向延伸的階梯狀多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)。與已知技術(shù)相比，沿著特定方向延伸的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)并不會占據(jù)多層堆棧結(jié)構(gòu)太多布線空間，可大幅增加多層堆棧結(jié)構(gòu)中存儲器陣列的設(shè)置，增進(jìn)三維存儲器元件的存儲器容量。

附圖說明

為了對本發(fā)明的上述實施例及其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，特舉多個較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下：

圖1A是根據(jù)已知技術(shù)所繪示形成三維存儲器元件的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)的部分工藝結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖1B和圖1C是分別沿著圖1A的切線S1和S2所繪示的多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的三維存儲器元件的多層堆棧結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2B是沿著圖2A的切線S21所繪示的多層堆棧結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2C是沿著圖2A的切線S22所繪示的多層堆棧結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3A是繪示在圖2A的結(jié)構(gòu)上形成圖案化硬掩模層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3B是沿著圖3A的切線S31所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3C是沿著圖3A的切線S32所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4A是繪示在圖3A的結(jié)構(gòu)上形成保護(hù)層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4B是沿著圖4A的切線S41所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4C是沿著圖4A的切線S42所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖5A是繪示在圖4A的結(jié)構(gòu)上形成第一圖案化光刻膠層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5B是沿著圖5A的切線S51所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖5C是沿著圖5A的切線S52所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖6A是繪示在圖5A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第一刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6B是沿著圖6A的切線S61所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖6C是沿著圖6A的切線S62所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖7A是繪示在圖6A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行光刻膠修整工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖7B是沿著圖7A的切線S71所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖7C是沿著圖7A的切線S72所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖8A是繪示在圖7A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第二刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖8B是沿著圖8A的切線S81所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖8C是沿著圖8A的切線S82所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖9A是繪示在圖8A的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)重復(fù)多次光刻膠修整工藝和第二刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖9B是沿著圖9A的切線S91所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖9C是沿著圖9A的切線S92所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖10A是繪示在圖9A的結(jié)構(gòu)上形成第二圖案化硬掩模層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖10B是沿著圖10A的切線S101所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖10C是沿著圖10A的切線S102所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖11A是繪示在圖10A的結(jié)構(gòu)上形成保護(hù)層和第二圖案化光刻膠層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖11B是沿著圖11A的切線S111所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖11C則是沿著圖11A的切線S112所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖12A是繪示在圖11A的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)重復(fù)多次第二刻蝕工藝和光刻膠修整工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖12B是沿著圖12A的切線S121所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖12C是沿著圖12A的切線S122所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖13A是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例繪示在圖4A的結(jié)構(gòu)上形成第一圖案化光刻膠層之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖13B是沿著圖13A的切線S131所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖13C是沿著圖13A的切線S132所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖14A是在圖13A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第一刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖14B是沿著圖14A的切線S141所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖14C是沿著圖14A的切線S142所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖15A是繪示在圖14A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行光刻膠修整工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖15B則是沿著圖14A的切線S151所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖15C則是沿著圖15A的切線S152所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖16A是繪示在圖15A結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第二刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖16B則是沿著圖16A的切線S161所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖16C則是沿著圖16A的切線S162所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖17A是繪示在圖16A所繪示的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)重復(fù)多次光刻膠修整工藝和第二刻蝕工藝之后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖17B則是沿著圖17A的切線S171所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；以及

圖17C則是沿著圖17A的切線S172所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

【符號說明】

100：多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)

100a：多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)的開口

101：導(dǎo)電層 102：絕緣層

103：多層堆棧結(jié)構(gòu) 200：多層堆棧結(jié)構(gòu)

200a：多層堆棧結(jié)構(gòu)的中心部分

200c：多層堆棧結(jié)構(gòu)的外圍部分

200d：多層堆棧結(jié)構(gòu)的外圍部分

201：基材 202a-202g：絕緣層

202a1：第一暴露部分 202a2：第二暴露部分

202b1：第一暴露部 202b2：第二暴露部

203a-203h：導(dǎo)電層 203a1：第三暴露部分

203b1：第三暴露部分 203a2：第四暴露部分

203b2：第四暴露部分 204：第一圖案化硬掩模層

205：第一條狀通孔 205a：第一條狀通孔的側(cè)壁

206：第一圖案化光刻膠層 207：保護(hù)層

208：第一光刻膠開口 209：第一刻蝕工藝

210：第一接觸開口 211：光刻膠修整工藝

212：第二刻蝕工藝 213：第二接觸開口

214：第一階梯狀開口 215：第二圖案化硬掩模層

216：第二條狀通孔 216a：第二條狀通孔的側(cè)壁

217：保護(hù)層 218：第二圖案化光刻膠層

219：第二光刻膠開口 306：第一圖案化光刻膠層

308：第一光刻膠開口 310：第一接觸開口

313：第二接觸開口 314：第一階梯狀開口

320：第三接觸開口 323：第四接觸開口

324：第二階梯狀開口 328：第三光刻膠開口

H1：第一接觸開口的第一深度

H2：第一接觸開口的第二深度

H3：第一接觸開口的第一深度

H4：第一接觸開口的第二深度

L1：第一條狀通孔的長軸 L2：第一條狀通孔的短軸

L3：第二條狀通孔的長軸 L4：第二條狀通孔的短軸

S11：切線 S12：切線

S21：切線 S22：切線

S31：切線 S32：切線

S41：切線 S42：切線

S51：切線 S52：切線

S61：切線 S62：切線

S71：切線 S72：切線

S81：切線 S82：切線

S91：切線 S92：切線

S101：切線 S102：切線

S111：切線 S112：切線

S121：切線 S122：切線

S131：切線 S132：切線

S141：切線 S142：切線

S151：切線 S152：切線

S161：切線 S162：切線

S171：切線 S172：切線

具體實施方式

本發(fā)明提供一種存儲器元件及其制作方法，可解決已知技術(shù)因為多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)占據(jù)太多布線空間，而限制三維存儲器元件的存儲器容量的問題。為了對本發(fā)明的上述實施例及其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉數(shù)立體存儲器元件及其制作方法作為較佳實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明。

但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明仍可采用其他特征、元件、方法及參數(shù)來加以實施。較佳實施例的提出，僅是用以例示本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍。該技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，將可根據(jù)以下說明書的描述，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。

存儲器元件的制作方法包括下述步驟：首先提供一個具有多個絕緣層202a-202f和多個導(dǎo)電層203a-203f相互堆棧而成的多層堆棧結(jié)構(gòu)200。請參照圖2A至圖2C，圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的三維存儲器元件的多層堆棧結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖2B則是沿著圖2A的切線S21所繪示的多層堆棧結(jié)構(gòu)200剖面示意圖。圖2C則是沿著圖2A的切線S22所繪示的多層堆棧結(jié)構(gòu)200剖面示意圖。

在本發(fā)明的一些實施例中，絕緣層202a-202f和導(dǎo)電層203a-203f是形成于基材201上，且是沿著圖2B和圖2C所繪示的Z軸方向彼此交錯堆棧。絕緣層202a-202f可以由介電材料，例如硅氧化物(oxide)、硅氮化物(nitride)、硅氮氧化物(oxynitride)、硅酸鹽(silicate)或其他材料，所構(gòu)成。導(dǎo)電層203a-203f可以由導(dǎo)電半導(dǎo)體材料，例如摻雜有磷或砷的n型多晶硅、n型外延單晶硅、摻雜有硼的p型多晶硅、p型外延單晶硅或無摻雜的多晶硅，所構(gòu)成。在本實施例之中，絕緣層202a-202f是由氮化硅(SiN)所構(gòu)成；而導(dǎo)電層203a-203f是由無摻雜的多晶硅所構(gòu)成。

之后，再于多層堆棧結(jié)構(gòu)200上形成第一圖案化硬掩模層204，使其具有至少一個特定方向延伸的第一條狀通孔205，將一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200暴露于外。請參照圖3A至圖3C，圖3A是繪示在圖2A的結(jié)構(gòu)上形成圖案化硬掩模層204之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖3B則是沿著圖3A的切線S31所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖3C則是沿著圖3A的切線S32所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

在本發(fā)明的一些實施例之中，圖案化硬掩模層204的形成方式，較佳是先使用例如低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)工藝，于多層堆棧結(jié)構(gòu)200上形成富含碳元素的硬掩模材質(zhì)層；再通過光刻膠刻蝕工藝，于硬掩模材質(zhì)層之中形成至少一個沿Y軸方向延伸的第一條狀通孔205。在本實施例之中，第一圖案化硬掩模層204可以是由碳氧化硅(SiCO)、碳氮化硅(SiCN)或二者的組合所構(gòu)成。第一條狀通孔205是通過干法刻蝕工藝所形成，且具有沿Y軸方向延伸的長軸L1和沿著X軸方向延伸的短軸L2。

之后，可選擇性地在第一圖案化硬掩模層204上形成保護(hù)層207。請參照圖4A至圖4C，圖4A是繪示在圖3A的結(jié)構(gòu)上形成保護(hù)層207之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4B則是沿著圖4A的切線S41所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖4C則是沿著圖4A的切線S42所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，保護(hù)層207較佳是先使用例如低壓化學(xué)氣相沉積所形成，并覆蓋于第一圖案化硬掩模層204、第一條狀通孔205的側(cè)壁205a以及經(jīng)由第一條狀通孔205暴露于外的一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200上。

然后，于保護(hù)層207上形成第一圖案化光刻膠層206，覆蓋第一圖案化硬掩模層204以及一部分被第一條狀通孔205暴露于外的多層堆棧結(jié)構(gòu)200，藉以在第一條狀通孔205中定義出一個第一光刻膠開口208。請參照圖5A至圖5C，圖5A是繪示在圖4A的結(jié)構(gòu)上形成第一圖案化光刻膠層206之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖5B則是沿著圖5A的切線S51所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖5C則是沿著圖5A的切線S52所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本發(fā)明的一些實施例之中，第一圖案化光刻膠層206除了覆蓋第一圖案化硬掩模層204，之外，還部分填滿第一條狀通孔205。換句話說，第一光刻膠開口208的尺寸比第一條狀通孔205小。在本實施例之中，第一光 刻膠開口208為正方形，可將多層堆棧結(jié)構(gòu)200的中心部分200a暴露于外。

然后，進(jìn)行第一刻蝕工藝209，以形成至少一個第一接觸開口210，延伸進(jìn)入多層堆棧結(jié)構(gòu)200之中，而具有第一深度H1，將一部分的絕緣層202a和202b以及一部分導(dǎo)電層203a暴露于外。請參照圖6A至圖6C，圖6A是繪示在圖5A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第一刻蝕工藝209之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖6B則是沿著圖6A的切線S61所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖6C則是沿著圖6A的切線S62所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

在本實施例之中，第一刻蝕工藝209僅移除了最上層絕緣層202a和最上層導(dǎo)電層203a被第一光刻膠開口208暴露于外的部分，并將一部分的絕緣層202a和202b以及一部分導(dǎo)電層203a經(jīng)由第一接觸開口210和第一光刻膠開口208暴露于外。意即是，第一接觸開口210的第一深度H1實質(zhì)等于最上層絕緣層202a和最上層導(dǎo)電層203a的厚度。

接著，進(jìn)行一光刻膠修整工藝211，使第一光刻膠開口210擴大。請參照7A圖至圖7C，圖7A是繪示在圖6A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行光刻膠修整工藝211之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖7B則是沿著圖7A的切線S71所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖7C則是沿著圖7A的切線S72所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，光刻膠修整工藝211較佳是采用含氧等離子體氣體，對第一圖案化光刻膠層206進(jìn)行回蝕，使第一光刻膠開口210等向地(isptropically)向外擴大，并將一部分保護(hù)層207暴露出來。

完成光刻膠修整工藝211后，進(jìn)行第二刻蝕工藝212，使第一接觸開口210更進(jìn)一步延伸進(jìn)入多層堆棧結(jié)構(gòu)200而具有第二深度H2，并形成一個第二接觸開口213。請參照8A圖至圖8C，圖8A是繪示在圖7A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第二刻蝕工藝212之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖8B則是沿著圖8A的切線S81所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖8C則是沿著圖8A的切線S82所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第二刻蝕工藝212移除了絕緣層202b和導(dǎo)電層203b被第一光刻膠開口208暴露于外的部分，并將一部分的絕緣層202c經(jīng)由第一接觸開口210和第一光刻膠開口208暴露于外。第一接觸開口210的第二深度H2，實質(zhì)等于絕緣層202a和202b加上導(dǎo)電層203a和202b的厚度。第二接觸開口213鄰接第一接觸開口210，并 與第一接觸開口210連通形成一個沿Y軸方向延伸的第一階梯狀開口214，將鄰接第一接觸開口210的一部分絕緣層202a和202b以及另一部分的導(dǎo)電層203a暴露出來。其中，絕緣層202a和202b分別具有相互分離的第一暴露部分202a1和202b1以及第二暴露部分202a2和202b2；且導(dǎo)電層203a和203b分別具有相互分離的第三暴露部分203a1和203b1以及第四暴露部分203a2和203b2。

在本發(fā)明的一些實施例之中，可重復(fù)多次光刻膠修整工藝211和第二刻蝕工藝212對多層堆棧結(jié)構(gòu)200的步驟循環(huán)，以擴大第一階梯狀開口214的尺寸并加深第一階梯狀開口214的深度。請參照圖9A至圖9C，圖9A是繪示在圖8A的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)200重復(fù)多次光刻膠修整工藝211和第二刻蝕工藝212之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖9B則是沿著圖9A的切線S91所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖9C則是沿著圖9A的切線S92所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

雖然每一次光刻膠修整工藝211都會將第一光刻膠開口210等向地向外擴大，但多層堆棧結(jié)構(gòu)200僅會經(jīng)由第一光刻膠開口210和第一條狀通孔205重疊的部分暴露于外，其余部分則仍會被余留下來的第一圖案化硬掩模層204所遮蔽。換句話說，在每一次光刻膠修整工藝211之后，僅有沿著Y軸方向(即第一條狀通孔205的長軸L1方向)延伸的一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200會被次第地暴露出來。因此，通過后續(xù)多次的第二刻蝕工藝212所形成的第一階梯狀開口214，只會沿著Y軸方向延伸。進(jìn)而使經(jīng)由第一階梯狀開口214暴露于外的多層堆棧結(jié)構(gòu)200，具有由多層堆棧結(jié)構(gòu)200的中心部分200a往外側(cè)漸次高升的階梯狀結(jié)構(gòu)。

然而，如圖9B所繪示，每一次的第二刻蝕工藝212都會縱向地(沿Z軸方向)移除一部分的第一圖案化硬掩模層204，最后將導(dǎo)致第一圖案化硬掩模層204被蝕穿。因此，在本發(fā)明的一些實施例之中，可在第一圖案化硬掩模層204被蝕穿之前，先將第一圖案化光刻膠層206、保護(hù)層207和第一圖案化硬掩模層204移除；再于多層堆棧結(jié)構(gòu)200上形成第二圖案化硬掩模層215，使其具有第二條狀通孔216，對準(zhǔn)第一階梯狀開口214，并沿Y軸方向延伸，且將一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200暴露于外。

請參照圖10A至圖10C，圖10A是繪示在圖9A的結(jié)構(gòu)上形成第二圖 案化硬掩模層215之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖10B則是沿著圖10A的切線S101所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖10C則是沿著圖10A的切線S102所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第二條狀通孔216，其短軸L3的長度實質(zhì)等于第一階梯狀開口214的短軸的長度；第二條狀通孔216的長軸L4的長度實質(zhì)大于第一階梯狀開口214的長軸的長度。而為了清楚說明起見，圖10A至圖10C中所繪示的多層堆棧結(jié)構(gòu)200將具有更多的絕緣層202a-202h和導(dǎo)電層203a-203h。

之后，再選擇性地于第二圖案化硬掩模層215、第二條狀通孔216的側(cè)壁216a以及經(jīng)由第二條狀通孔216暴露于外的一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200上形成保護(hù)層217。并且于保護(hù)層217上形成第二圖案化光刻膠層218，覆蓋第二圖案化硬掩模層215以及一部分被第二條狀通孔216暴露于外的多層堆棧結(jié)構(gòu)200，藉以在第二條狀通孔216中定義出一個第二光刻膠開口219。

請參照圖11A至圖11C，圖11A是繪示在圖10A的結(jié)構(gòu)上形成保護(hù)層217和第二圖案化光刻膠層218之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖11B則是沿著圖11A的切線S111所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖11C則是沿著圖11A的切線S112所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第二光刻膠開口219實質(zhì)與第一階梯狀開口214重合。

后續(xù)，以第二圖案化硬掩模層215和第二圖案化光刻膠層218為掩模，重復(fù)第二刻蝕工藝212和光刻膠修整工藝211，藉以使第一階梯狀開口214沿Y軸方向沿長，并在多層堆棧結(jié)構(gòu)200中沿Z軸方向垂直向下延伸。

請參照圖12A至圖12C，圖12A是繪示在圖11A的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)200重復(fù)多次第二刻蝕工藝212和光刻膠修整工藝211之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖12B則是沿著圖12A的切線S121所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖12C則是沿著圖12A的切線S122所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第二刻蝕工藝212和光刻膠修整工藝211會重復(fù)進(jìn)行，直到第一階梯狀開口214將位于多層堆棧結(jié)構(gòu)200最下層的絕緣層202g曝露出來后才停止。

在移除，并且移除保護(hù)層217、第二圖案化光刻膠層218和第二圖案化硬掩模層215之后(未繪示)，即可在多層堆棧結(jié)構(gòu)200中定義出由多層 堆棧結(jié)構(gòu)200的中心部分200a往外側(cè)漸次高升的階梯狀結(jié)構(gòu)階，并將導(dǎo)體層203a-203h暴露于外。后續(xù)，在梯狀結(jié)構(gòu)上以沉積工藝覆蓋一絕緣層(未繪示)，并進(jìn)行一連串后段工藝，完成三維存儲器元件的制備。

另外，在本發(fā)明的另一些實施例之中，在形成第一圖案化光刻膠層306的步驟，更包括在第一條狀通孔205中定義出一個第一光刻膠開口308以及一個與第一光刻膠開口308分離的第三光刻膠開口328。請參照圖13A至圖13C，圖13A是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例繪示在圖4A的結(jié)構(gòu)上形成第一圖案化光刻膠層306之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖13B則是沿著圖13A的切線S131所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖13C則是沿著圖13A的切線S132所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第一光刻膠開口308和第一光刻膠開口308是分別用來將多層堆棧結(jié)構(gòu)200位于第一條狀通孔205兩側(cè)的外圍部分200c和200d暴露于外。

后續(xù)，以第一圖案化硬掩模層204和第一圖案化光刻膠層306為掩模，進(jìn)行第一刻蝕工藝209，延伸進(jìn)入多層堆棧結(jié)構(gòu)200之中，而具有第一深度H3，藉以分別形成第一接觸開口310和第三接觸開口320，將一部分的絕緣層202a和202b以及一部分導(dǎo)電層203a暴露于外。請參照圖14A至圖14C，圖14A是在圖13A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第一刻蝕工藝209之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖14B則是沿著圖14A的切線S141所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖14C則是沿著圖14A的切線S142所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

在本實施例之中，第一刻蝕工藝209會移除位于多層堆棧結(jié)構(gòu)200最上層絕緣層202a和最上層導(dǎo)電層203a的二側(cè)外圍部分，藉以分別在多層堆棧結(jié)構(gòu)200二側(cè)外圍部分200c和200d上形成第一接觸開口310和第三接觸開口320，將一部分的絕緣層202a和202b以及一部分的導(dǎo)電層203a暴露于外。其中第一接觸開口310和第三接觸開口320的第一深度H3，實質(zhì)等于最上層絕緣層202a和最上層導(dǎo)電層203a的厚度。

接著，進(jìn)行光刻膠修整工藝211，分別使第一光刻膠開口308和第三光刻膠開口328擴大。請參照15A圖至圖15C，圖15A是繪示在圖14A的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行光刻膠修整工藝211之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖15B則是沿著圖14A的切線S151所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖15C則是沿著圖15A的切線S152所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，光刻膠修整工藝211 較佳是采用含氧等離子體氣體，對第一圖案化光刻膠層306進(jìn)行回蝕，使第一光刻膠開口308和第一光刻膠開口308等向地向外擴大，并將一部分保護(hù)層207暴露出來。

后續(xù)，進(jìn)行第二刻蝕工藝212，使第一接觸開口310和第三接觸開口320更進(jìn)一步延伸進(jìn)入多層堆棧結(jié)構(gòu)200而具有第二深度H2，并形成一個第二接觸開口313和一個第四接觸開口323。請參照16A圖至圖16C，圖16A是繪示在圖15A結(jié)構(gòu)上進(jìn)行第二刻蝕工藝212之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖16B則是沿著圖16A的切線S161所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖16C則是沿著圖16A的切線S162所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在本實施例之中，第二刻蝕工藝212移除了絕緣層202b和導(dǎo)電層203b被第一光刻膠開口308和第三光刻膠開口328暴露于外的部分，并在多層堆棧結(jié)構(gòu)200形成第二接觸開口313和第四接觸開口323。將一部分的絕緣層202a、202b和202c以及一部份導(dǎo)電層203a和203b經(jīng)由第一接觸開口310、第二接觸開口313和第一光刻膠開口308以及經(jīng)由第三接觸開口320、第四接觸開口323和第三光刻膠開口328暴露于外。其中，第一接觸開口310和第三接觸開口320的第二深度H4，實質(zhì)等于絕緣層202a和202b加上導(dǎo)電層203a和202b的厚度。

第二接觸開口313鄰接第一接觸開口310，并與第一接觸開口310連通形成一個沿Y軸方向延伸的第一階梯狀開口314，將鄰接第一接觸開口310的另一部分絕緣層202a和202b以及另一部分的導(dǎo)電層203a暴露出來。第三接觸開口320鄰接第四接觸開口323，并與第四接觸開口323連通而形成一個沿Y軸方向延伸的第二階梯狀開口324，將鄰接第三接觸開口320的另一部分絕緣層202a和202b以及另一部分的導(dǎo)電層203a暴露出來。其中，絕緣層202a和202b分別具有相互分離的第一暴露部分202a1和202b1以及第二暴露部分202a2和202b2；且導(dǎo)電層203a和203b分別具有相互分離的第三暴露部分203a1和203b1以及第四暴露部分203b2和203b2。

后續(xù)，可重復(fù)多次光刻膠修整工藝211和第二刻蝕工藝212對多層堆棧結(jié)構(gòu)200的步驟循環(huán)，以擴大第一階梯狀開口314和第二階梯狀開口324的尺寸并加深第一階梯狀開口314和第二階梯狀開口324的深度。請參照 圖17A至圖17C，圖17A是繪示在圖16A所繪示的結(jié)構(gòu)上對多層堆棧結(jié)構(gòu)200重復(fù)多次光刻膠修整工藝211和第二刻蝕工藝212之后的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖17B則是沿著圖17A的切線S171所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖17C則是沿著圖17A的切線S172所繪示的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

雖然，每一次光刻膠修整工藝211都會將第一光刻膠開口308和第三光刻膠開口328等向地向外擴大，但多層堆棧結(jié)構(gòu)200僅會由第一光刻膠開口308和第三光刻膠開口328與第一條狀通孔205重疊的部分暴露于外，其余部分則仍會被余留下來的第一圖案化硬掩模層204所遮蔽。換句話說，在每一次光刻膠修整工藝211之后，僅有沿著Y軸方向(即第一條狀通孔205的長軸L1方向)延伸的一部分多層堆棧結(jié)構(gòu)200會被次第地暴露出來。因此，后續(xù)通過多次的第二刻蝕工藝212所形成的第一階梯狀開口314和第二階梯狀開口324，只會沿著Y軸方向延伸。進(jìn)而使經(jīng)由第一階梯狀開口314和第二階梯狀開口324暴露于外的多層堆棧結(jié)構(gòu)200，具有由多層堆棧結(jié)構(gòu)200的兩側(cè)外圍部分200c和200d往中心部分200a漸次高升的階梯狀結(jié)構(gòu)。

后續(xù)，在移除保護(hù)層207、第一圖案化光刻膠層306和第一圖案化硬掩模層204之后，可在階梯狀結(jié)構(gòu)上以沉積工藝覆蓋一絕緣層(未繪示)，并進(jìn)行一連串后段工藝，完成三維存儲器元件的制備。

根據(jù)上述實施例，本發(fā)明是在提供一種存儲器元件及其制作方法。其是先在具有多個絕緣層和多個導(dǎo)電層相互堆棧的多層堆棧結(jié)構(gòu)上形成一個具有沿一特定方向延伸的條狀通孔的圖案化硬掩模層。再于圖案化硬掩模層上形成圖案化光刻膠層，藉以在條狀通孔中形成一個尺寸小于條狀通孔的光刻膠開口。接著對多層堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次的刻蝕工藝，并在每二次刻蝕工藝之間進(jìn)行一次光刻膠修整工藝，藉以等向地擴大光刻膠的開口。

由于除了被光刻膠開口和條狀通孔共同暴露于外的部分之外，多層堆棧結(jié)構(gòu)的其余部分則仍被余留下來的圖案化硬掩模層所遮蔽。換句話說，多層堆棧結(jié)構(gòu)僅能沿該特定方向?qū)⒁徊糠侄鄬佣褩＝Y(jié)構(gòu)次第地暴露出來。因此，通過后續(xù)多次的刻蝕工藝所形成的階梯狀開口，只會沿著該特定方向延伸，進(jìn)而在多層堆棧結(jié)構(gòu)中形成一個沿著條狀通孔延伸方向延伸的階梯狀多層堆棧接觸結(jié)構(gòu)。與已知技術(shù)相比，沿著特定方向延伸的多層堆棧 接觸結(jié)構(gòu)并不會占據(jù)多層堆棧結(jié)構(gòu)太多布線空間，可大幅增加多層堆棧結(jié)構(gòu)中存儲器陣列的設(shè)置，增進(jìn)三維存儲器元件的存儲器容量。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。