具有垂直溝道和氣隙的半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明構(gòu)思涉及一種具有垂直溝道和氣隙的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]正在研究在基底上垂直地形成多個(gè)存儲(chǔ)單元的各種方法，以提高性能和集成密度。隨著堆疊單元的數(shù)量的增加，堆疊單元的厚度增加到難以進(jìn)行蝕刻工藝的程度。然而，如果減小堆疊的單元的厚度，可能會(huì)由于字線之間的增加的耦合電容而降低運(yùn)行速度，或者由于單元之間的耦合可能發(fā)生讀取操作錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置。多條字線形成在基底上。多個(gè)氣隙中的每個(gè)氣隙設(shè)置在兩條相鄰的字線之間。溝道結(jié)構(gòu)貫穿所述多條字線和所述多個(gè)氣隙。多個(gè)存儲(chǔ)單元中的每個(gè)存儲(chǔ)單元設(shè)置在每條字線和溝道結(jié)構(gòu)之間。每個(gè)存儲(chǔ)單元包括阻擋圖案、電荷捕獲圖案和遂穿絕緣圖案。阻擋圖案共形地覆蓋每條字線的頂表面、底表面和第一側(cè)表面。第一側(cè)表面與所述溝道結(jié)構(gòu)相鄰。電荷捕獲圖案僅設(shè)置在第一側(cè)表面和溝道結(jié)構(gòu)之間。
[0004]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括:堆疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置在基底上，其中，堆疊結(jié)構(gòu)包括豎直地相互堆疊的第一字線、氣隙和第二字線，其中，氣隙設(shè)置在所述第一字線和所述第二字線之間；溝道結(jié)構(gòu)，與堆疊結(jié)構(gòu)的第一側(cè)部相鄰；隔離圖案，與堆疊結(jié)構(gòu)的第二側(cè)部相鄰，其中，所述第二側(cè)部與所述第一側(cè)部相對(duì)；連續(xù)的遂穿絕緣圖案，設(shè)置在堆疊結(jié)構(gòu)和溝道結(jié)構(gòu)之間；第一電荷捕獲圖案，設(shè)置在第一字線和溝道結(jié)構(gòu)之間；第二電荷捕獲圖案，設(shè)置在第一電荷捕獲圖案和溝道結(jié)構(gòu)之間；第一阻擋圖案，具有第一部分和第二部分，第一部分設(shè)置在第一字線和第一電荷捕獲圖案之間，第二部分設(shè)置在第一字線和氣隙之間；第二阻擋圖案，具有設(shè)置在第二字線與第一電荷捕獲圖案之間的第一部分以及設(shè)置在第二字線與氣隙之間的第二部分。
[0005]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括:字線和氣隙，交替地且重復(fù)地形成在基底上；溝道結(jié)構(gòu)，被構(gòu)造為豎直地穿過所述字線和所述氣隙并連接到基底；阻擋圖案，形成在所述字線與所述氣隙之間并且形成在所述字線的面對(duì)所述溝道結(jié)構(gòu)的側(cè)部上；電荷捕獲圖案，形成在所述字線的所述側(cè)部上的阻擋圖案上；以及遂穿絕緣圖案，形成在所述電荷捕獲圖案與所述溝道結(jié)構(gòu)之間，其中，所述電荷捕獲圖案在豎直方向上彼此分隔開，氧化物層形成在相互分隔開的電荷捕獲圖案之間。
【附圖說明】
[0006]通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，本發(fā)明構(gòu)思的這些和其它特征將變得更明了，在附圖中:
[0007]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖；
[0008]圖2A至圖2C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的沿圖1的1-1’線截取的剖視圖；
[0009]圖3A至圖3C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的沿圖1的1-1’線截取的剖視圖；
[0010]圖4至圖42C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的用于描述制造圖2A至圖2C的半導(dǎo)體裝置的方法的剖視圖；
[0011]圖43A至圖43C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的用于描述制造圖3A至圖3C的半導(dǎo)體裝置的方法的剖視圖；
[0012]圖44示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊；以及
[0013]圖45和圖46不出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的不例性實(shí)施例的電子系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]將參照附圖在下面詳細(xì)地描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以不同的形式來實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。在附圖中，為了清楚起見，可能夸大了層和區(qū)域的厚度。還將理解的是，當(dāng)元件被稱作“在”另一元件或基底“上”時(shí)，該元件可以直接在另一元件或基底上，或者也可以存在中間層。還將理解的是，當(dāng)元件被稱作“接合到”或“連接到”另一元件時(shí)，該元件可以直接接合到或連接到另一元件，或者也可以存在中間元件。貫穿整個(gè)說明書和附圖，同樣的附圖標(biāo)記可以表示同樣的元件。
[0015]圖1和圖2A示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖和剖視圖。圖2B和圖2C分別是圖2A的區(qū)域A的放大視圖和區(qū)域B的放大視圖。
[0016]參照?qǐng)D1至圖2C，半導(dǎo)體裝置100A可以包括基底110、介電圖案120、溝道結(jié)構(gòu)130、字線140、氣隙180和隔離圖案170。
[0017]基底110可以具有半導(dǎo)體基底。例如，基底110可以包括硅基底、鍺基底、硅-鍺基底等。基底110可以包括其中形成存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域和其中形成外圍電路以操作存儲(chǔ)單元的外圍電路區(qū)域。
[0018]第一絕緣薄層IlOa可以形成在基底110的表面上。第一絕緣薄層IlOa可以形成在隔離圖案170之間。第一絕緣薄層IlOa可以包括被氧化的硅。
[0019]隔離圖案170可以垂直地設(shè)置在基底110上。隔離圖案170在俯視圖中可以具有彼此分隔開的線形狀。隔離圖案170可以具有彼此平行延伸的壩形狀。隔離圖案170的下端可以延伸到基底110中。隔離圖案170可以由諸如硅氧化物的絕緣材料形成。
[0020]第二絕緣薄層IlOb可以共形地形成在基底110的與隔離圖案170的下部接觸的表面上。第二絕緣薄層IlOb可以包括被氧化的硅。
[0021]字線140可以沿與基底110的表面垂直的方向分隔開，并且堆疊在第一絕緣薄層IlOa上。字線140均可以包括絕緣屏障圖案141、導(dǎo)電屏障圖案142和字線電極143。
[0022]字線電極143可以包括諸如金屬的導(dǎo)電材料。例如，字線電極143可以包括鎢(W)。
[0023]導(dǎo)電屏障圖案142可以包括導(dǎo)電金屬氮化物。例如，導(dǎo)電屏障圖案142可以包括氮化鈦(TiN)。導(dǎo)電屏障圖案142可以全部或部分地圍繞字線電極143。例如，導(dǎo)電屏障圖案142可以全部圍繞位于溝道結(jié)構(gòu)130之間的字線電極143。另外，導(dǎo)電屏障圖案142可以部分地圍繞位于溝道結(jié)構(gòu)130和隔離圖案170之間的字線電極143。例如，導(dǎo)電屏障圖案142可以圍繞位于溝道結(jié)構(gòu)130和隔離圖案170之間的字線電極143的與溝道結(jié)構(gòu)130相鄰的部分，并且不必圍繞與隔離圖案170相鄰的部分。例如，導(dǎo)電屏障圖案142不必圍繞字線電極143的與隔離圖案170相鄰的側(cè)表面、頂表面的一部分和底表面的一部分。這里，字線電極143的側(cè)表面可以與基底110的下表面(或上表面)垂直，字線電極143的頂表面和底表面可以與基底110的下表面平行。
[0024]絕緣屏障圖案141可以形成在導(dǎo)電屏障圖案142上，以圍繞字線電極143。絕緣屏障圖案141也可以整體地或部分地圍繞字線電極143。例如，和導(dǎo)電屏障圖案142 —樣，絕緣屏障圖案141可以圍繞字線電極143的與溝道結(jié)構(gòu)130相鄰的部分，并且不必圍繞與隔離圖案170相鄰的部分。例如，絕緣屏障圖案141不必圍繞字線電極143的與隔離圖案170相鄰的側(cè)表面、頂表面的一部分和底表面的一部分。
[0025]絕緣屏障圖案141的側(cè)表面可以與導(dǎo)電屏障圖案142的側(cè)表面垂直對(duì)齊。例如，絕緣屏障圖案141的側(cè)表面和導(dǎo)電屏障圖案142的側(cè)表面均可以與基底110的下表面垂直，并且可以靠近隔離圖案170。絕緣屏障圖案141可以包括諸如氧化鋁(Al2O3)的金屬氧化物。
[0026]介電圖案120 (也可稱為存儲(chǔ)單元120)可以包括阻擋圖案121、第一電荷捕獲圖案122、第二電荷捕獲圖案123和遂穿絕緣圖案124。
[0027]阻擋圖案121可以形成在絕緣屏障圖案141上以圍繞字線140。阻擋圖案121可以具有電荷阻擋圖案。阻擋圖案121可以包括氧化硅。阻擋圖案121可以全部或部分地圍繞字線140。例如，阻擋圖案121可以全部圍繞位于溝道結(jié)構(gòu)130之間的字線140，并且部分地圍繞位于溝道結(jié)構(gòu)130和隔離圖案170之間的字線140。例如，阻擋圖案121可以圍繞字線140的靠近溝道結(jié)構(gòu)130的部分，并且不必圍繞字線140的靠近隔離圖案170的部分。因此，阻擋圖案121可以形成為暴露字線140的面對(duì)隔離圖案170的側(cè)表面。字線140的該側(cè)表面可以與基底110的下表面垂直。
[0028]在這種情況下，由于絕緣屏障圖案141和導(dǎo)電屏障圖案142不必圍繞字線電極143的靠近隔離圖案170的側(cè)表面、頂表面的一部分和底表面的一部分，所以分離空間119 (見圖37)可以形成在字線電極143和阻擋圖案121之間。半導(dǎo)體裝置100A還可以包括形成為填充分離空間119的第二蓋圖案160。第二蓋圖案160可以包括氧化娃。
[0029]阻擋圖案121可以包括與基底110的下表面垂直的第一部分和與基底110的下表面平行的第二部分。阻擋圖案121的第一部分可以具有面對(duì)溝道結(jié)構(gòu)130的部分(下面將描述)，阻擋圖案121的第二部分可以具有與隔離圖案170接觸的部分。
[0030]第一電荷捕獲圖案122可以設(shè)置在阻擋圖案121的第一部分和溝道結(jié)構(gòu)130之間。第一電荷捕獲圖案122可以包括氮化硅。如在圖2C中所描述的，第一電荷捕獲圖案122可以形成為具有比阻擋圖案121的第一部分短的長(zhǎng)度。這里，長(zhǎng)度的方向可以與基底110的下表面基本垂直。第一電荷捕獲圖案122可以在去除第二犧牲圖案50 (見圖22)以形成氣隙180的蝕刻工藝中用作蝕刻停止件。下面將描述這樣的工藝。另外，下面將描述的第一電荷捕獲圖案122和第二電荷捕獲圖案123可以用來在非易