三維半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利說明】三維半導(dǎo)體器件
[0001]本申請是三星電子株式會社于2010年12月20日申請的名稱為“三維半導(dǎo)體器件”、申請?zhí)枮?01010596401.X的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開在此涉及三維半導(dǎo)體器件及三維半導(dǎo)體存儲器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]為了滿足消費者對于優(yōu)異性能且低廉價格的需求，會需要高集成度的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體存儲器的情況下，因為它們的集成度會是確定產(chǎn)品價格的重要因素，所以尤其需要提高的集成度。在常規(guī)的二維或平面半導(dǎo)體存儲器的情況下，因為它們的集成度可以主要由單位存儲單元所占據(jù)的面積決定，所以集成度顯著地受精細(xì)圖案形成技術(shù)的水平影響。然而，因為增加圖案精細(xì)度會需要極其昂貴的設(shè)備，所以二維半導(dǎo)體存儲器的集成度雖增加但是仍會受到限制。
[0004]為了克服這樣的限制，已經(jīng)提出了具有三維布置的存儲單元的三維半導(dǎo)體存儲器。然而，對于批量生產(chǎn)的三維半導(dǎo)體器件，會要求工藝技術(shù)能實現(xiàn)每位的制造成本低于二維存儲器并能實現(xiàn)可靠的產(chǎn)品特性。
[0005]因而，對于具有可靠的產(chǎn)品特性諸如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三維半導(dǎo)體器件及其低成本制造方法，在技術(shù)方面存在需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開可提供一種形成具有降低制造成本的三維半導(dǎo)體器件的互連的方法。
[0007]本公開還可提供一種形成能提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三維半導(dǎo)體器件的互連的方法。
[0008]本公開還可提供一種低制造成本的三維半導(dǎo)體器件。
[0009]本公開還可提供一種三維半導(dǎo)體器件，該三維半導(dǎo)體器件的互連圖案具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性且三維地布置。
[0010]發(fā)明構(gòu)思的實施方式可提供三維半導(dǎo)體器件，該三維半導(dǎo)體器件包括使互連圖案水平地隔離的側(cè)壁模。特別地，三維半導(dǎo)體器件包含:模結(jié)構(gòu)，具有間隙區(qū)；以及互連結(jié)構(gòu)，包括形成在間隙區(qū)中的多個互連圖案。該模結(jié)構(gòu)包括限定互連圖案的上表面和下表面的層間模以及在層間模下面的限定互連圖案的側(cè)壁的側(cè)壁模。
[0011]在某些實施方式中，層間?？稍卩徑鼈?cè)壁模的區(qū)域中比在鄰近互連圖案的區(qū)域中厚，且層間模的寬度比側(cè)壁模的寬度寬。
[0012]在另一實施方式中，模結(jié)構(gòu)可包括在單元陣列區(qū)中水平地隔離的多個局部的模結(jié)構(gòu)。該互連結(jié)構(gòu)可包括多個局部的互連結(jié)構(gòu)，其包括依次堆疊的多個互連圖案。兩個局部的互連結(jié)構(gòu)，其通過側(cè)壁模水平地隔離，可布置在一個局部的模結(jié)構(gòu)中。
[0013]在又一實施方式中，互連結(jié)構(gòu)還可包括依次層疊在連接區(qū)中的連接圖案。每個連接圖案包括:互連部分，使互連圖案彼此水平地連接；以及接觸焊接部分，從互連部分水平地突出。隨著接觸焊盤部分與基板之間的距離增大，連接圖案的接觸焊盤部分的面積減小。
[0014]在又一實施方式中，互連部分可與互連圖案相交并使互連圖案彼此連接。接觸焊盤部分的主軸可平行于互連圖案的主軸。接觸焊盤部分的沿與互連圖案的主軸相交的方向測得的寬度可彼此基本相同。分別形成連接圖案的接觸焊盤部分的數(shù)目可以是二。在又一實施方式中，互連結(jié)構(gòu)可包括至少兩個互連圖案、一個互連部分和至少兩個接觸焊盤部分。接觸焊盤部分的沿與互連圖案的主軸相交的方向測得的寬度可以與互連部分的沿互連圖案的主軸的方向測得的寬度基本相同。接觸焊盤部分的沿與互連圖案的主軸相交的方向測得的寬度可以與互連圖案的寬度基本相同。
[0015]在發(fā)明構(gòu)思的其他實施方式中，三維半導(dǎo)體器件包括:具有間隙區(qū)的至少一個模結(jié)構(gòu)以及包括依次堆疊的多個互連圖案的局部互連結(jié)構(gòu)。至少一個模結(jié)構(gòu)包括多個局部模結(jié)構(gòu)?；ミB圖案分別設(shè)置在間隙區(qū)中，模結(jié)構(gòu)包括使互連圖案豎直地分離的層間模以及使互連圖案水平地隔離的側(cè)壁模。此外，兩個局部互連結(jié)構(gòu)設(shè)置在一個局部模結(jié)構(gòu)中。
[0016]在發(fā)明構(gòu)思的另一實施方式中，三維半導(dǎo)體器件包括:基板，包括單元陣列區(qū)和連接區(qū)；至少一個模結(jié)構(gòu)，具有間隙區(qū)并設(shè)置在基板上；以及互連結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在間隙區(qū)中的互連圖案。每個互連圖案包括:多個電極部分，設(shè)置在單元陣列區(qū)中；互連部分，設(shè)置在連接區(qū)中并使電極部分彼此水平地連接；以及至少一個接觸焊盤部分，從互連部分水平地突出。在互連圖案中包括的電極部分的數(shù)目大于在相應(yīng)的互連圖案中包括的接觸焊盤部分的數(shù)目。
[0017]在發(fā)明構(gòu)思的其他實施方式中，三維半導(dǎo)體器件的互連形成方法包括:形成包括依次并交替地設(shè)置在基板上的層間模層和側(cè)壁模層的模層結(jié)構(gòu)；通過圖案化模層結(jié)構(gòu)形成溝槽，該溝槽限定依次并交替設(shè)置的層間模和初始側(cè)壁模；通過使初始側(cè)壁模的側(cè)壁水平地凹入，形成在層間模之間限定凹入?yún)^(qū)的側(cè)壁模；以及形成包括設(shè)置在凹入?yún)^(qū)中的互連圖案的互連結(jié)構(gòu)。
[0018]在另一實施方式中，形成凹入?yún)^(qū)可包括使初始側(cè)壁模的側(cè)壁水平地凹入一深度，該深度小于溝槽之間的間隙的一半。
[0019]在又一實施方式中，基板可包括單元陣列區(qū)，該單元陣列區(qū)設(shè)置有彼此平行的多個有源結(jié)構(gòu)，每個有源結(jié)構(gòu)包括穿透層間模并連接到基板的多個有源圖案。溝槽可形成在彼此鄰近的一對有源結(jié)構(gòu)的兩側(cè)上。
[0020]在又一實施方式中，形成溝槽可包括形成一對第一溝槽和設(shè)置在該對第一溝槽之間的多個第二溝槽。第一溝槽的長度可長于第二溝槽的長度。
【附圖說明】
[0021]包括附圖以提供對本發(fā)明構(gòu)思的進一步理解，附圖并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施方式，且與文字描述一起用于說明本發(fā)明構(gòu)思的原理。附圖中:
[0022]圖1至圖5是透視圖，示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第一實施方式的三維半導(dǎo)體存儲器的制造方法；
[0023]圖6至圖8是透視圖，更詳細(xì)地示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第一實施方式的三維半導(dǎo)體存儲器的一部分；
[0024]圖9是透視圖，示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的修改實例的三維半導(dǎo)體存儲器；
[0025]圖10至圖12、圖13A、圖14A和圖15A是透視圖，示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第二實施方式的三維存儲器的制造方法；
[0026]圖13B、圖14B至圖14D以及圖15B至圖15D是透視圖，提供用于理解發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)精神；
[0027]圖16A和圖16B是平面圖和透視圖，分別示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第三實施方式的三維半導(dǎo)體存儲器；
[0028]圖16C是平面圖，示出與根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的三個實施方式的三維半導(dǎo)體存儲器相比的三維半導(dǎo)體存儲器；
[0029]圖17和圖18是平面圖和透視圖，用于更詳細(xì)地解釋技術(shù)精神的一些方面；
[0030]圖19是截面圖，用于更詳細(xì)地解釋技術(shù)精神的其它方面；
[0031]圖20是透視圖，用于解釋發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)精神的另一修改實例；
[0032]圖21是示意性方塊圖，示出包括根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的快閃存儲器的示例性存儲卡；以及
[0033]圖22是示意性方塊圖，示出包括根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的快閃存儲系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)在將在以下文中參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實施方式，在附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。然而，本發(fā)明可以以不同形式體現(xiàn)且不應(yīng)解釋為局限于這里闡述的實施方式。相似的附圖標(biāo)記在通篇說明書中均表示相似的元件。
[0035]將理解，盡管術(shù)語第一、第二等可在這里用來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受到這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一元件區(qū)別開。例如，第一元件可以被稱為第二元件，以及類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離本發(fā)明的范圍。當(dāng)在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目的一個或更多的任何和所有組合。
[0036]將理解，當(dāng)元件被稱為“在”另一元件“上”或“連接”或“耦接”到另一元件時，它能直接在另一元件上或者直接連接到或親接到另一元件，或者還可存在居間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在”另一元件“上”或者“直接連接”或“直接耦接”到另一元件時，則沒有居間元件存在。用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語應(yīng)該以相似的方式理解(例如，“在……之間”與“直接在……之間”，“相鄰”與“直接相鄰”等)。當(dāng)元件在此被稱為“在”另一元件“上方”時，其可以在另一元件上方或下方，或者直接耦接到另一元件，或者可以存在居間元件，或者元件可以通過空洞或間隙間隔開。
[0037]在此使用的術(shù)語是用于描述特定實施方式的目的而不是意欲限制本發(fā)明。如在此使用的，單數(shù)形式也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除了上下文清楚地指示其它涵義。還將理解，當(dāng)在此使用時，術(shù)語“包含”和/或“包括”指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0038]第一實施方式
[0039]圖1至圖5是透視圖，示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第一實施方式的三維半導(dǎo)體器件的制造方法。圖6至圖8是透視圖，更詳細(xì)地示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的第一實施方式的三維半導(dǎo)體器件的一部分。
[0040]參考圖1，模制層結(jié)構(gòu)MLS形成在基板100上，然后被圖案化以形成用于暴露基板100的上表面的有源開口 150。
[0041]例如，基板100可以由半導(dǎo)體材料(例如，硅晶圓)、絕緣材料(例如，玻璃)以及覆蓋有絕緣膜的半導(dǎo)體構(gòu)件