具有交錯(cuò)的垂直柵極的3d nand非易失性存儲(chǔ)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高密度存儲(chǔ)器裝置，特別是涉及存儲(chǔ)器裝置，其中多個(gè)平面的存儲(chǔ)單 元被配置以提供一種三維3D陣列。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1為一種具有數(shù)個(gè)具有固定間距的垂直柵極的3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的一部分 的布局視圖。以后續(xù)附圖的觀點(diǎn)而言，可更進(jìn)一步理解此布局視圖。字線2、4及6延伸橫越過 3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的上表面。字線2、4及6電性耦接至延伸進(jìn)入頁面的垂直柵極柱（例 如垂直柵極柱8、10、12、14及16)。耦接至相同的字線的垂直柵極柱，通過介電柱 (dielectriccolumn)(例如介電柱18、20、22、24及26)而與電性親接至一鄰近字線的垂直 柵極柱能電性隔離。
[0003]導(dǎo)電條28、30、32及34為在導(dǎo)電與介電條之間交替的一疊層條中的頂端條。流經(jīng)導(dǎo) 電條28、30、32及34的電流由延伸導(dǎo)電條的長度的各個(gè)箭號(hào)所顯示。在延伸進(jìn)入頁面的方向 中，每個(gè)疊層條在導(dǎo)電與介電條之間交替。
[0004] 垂直柵極柱施加偏壓以控制導(dǎo)電條(例如導(dǎo)電條28、30、32及34)中的電流流動(dòng)。垂 直柵極柱也控制其他導(dǎo)電條中的電流流動(dòng)，在圖中看不見但更深地被安置在這些疊層條中 (更深地往延伸進(jìn)入頁面的方向）。
[0005]電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)（例如電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)36、38、40、42、44、46、48及50)被安置與這些疊 層條的兩側(cè)相鄰。電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例為氧化硅-氮化硅-氧化硅。儲(chǔ)存于電荷儲(chǔ)存結(jié) 構(gòu)的接近部分的電荷，通過鄰近的垂直柵極柱而改變待施加于其上的偏壓，以便形成在導(dǎo) 電條的接近部分中的電流流動(dòng)。
[0006]每個(gè)存儲(chǔ)器裝置為一雙柵控裝置(double gated device)。柵極位于用于作為一 通道的導(dǎo)電條的每一側(cè)。一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)也位于用于作為一通道的導(dǎo)電條的每一側(cè)，位于 中間的導(dǎo)電條與導(dǎo)電條的每一側(cè)的每個(gè)柵極之間。
[0007]電性耦接至一第一字線的垂直柵極柱，與電性耦接至一與第一字線相鄰的第二字 線的垂直柵極柱對(duì)準(zhǔn)。類似地，在一特定字線的一第一側(cè)的介電柱，與在特定字線的一第二 側(cè)上的介電柱對(duì)準(zhǔn);第一側(cè)與第二側(cè)位于特定字線的相反側(cè)。字線只被安置在垂直柵極柱 上面，而未被安置在介電柱上面。在電性耦接至對(duì)準(zhǔn)列的垂直柵極柱的字線之間所產(chǎn)生的 大間隙，表示一對(duì)于存儲(chǔ)器密度的設(shè)計(jì)限制。
[0008] 研發(fā)人員將期望增加三維集成電路存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為一存儲(chǔ)器裝置，包括多個(gè)疊層的導(dǎo)電條、位于多個(gè)疊層 的導(dǎo)電條上面并正交于多個(gè)疊層的導(dǎo)電條的多條字線、在多個(gè)疊層的導(dǎo)電條之間的多個(gè)垂 直柵極柱以及控制電路。
[0010] 多條字線電性耦接至多個(gè)垂直柵極柱，這些垂直柵極柱用于作為控制多個(gè)疊層的 導(dǎo)電條中的電流流動(dòng)的數(shù)個(gè)柵極。多條字線包括彼此相鄰的一第一字線及一第二字線。
[0011] 多個(gè)垂直柵極柱包括一電性耦接至第一字線的第一組垂直柵極柱，以及一電性耦 接至第二字線的第二組垂直柵極柱。第一組垂直柵極柱相對(duì)于第二組垂直柵極柱交錯(cuò)。這 種交錯(cuò)導(dǎo)致一蜂巢圖案。
[0012] 控制電路控制多條字線作為數(shù)個(gè)柵極，以控制多個(gè)疊層的導(dǎo)電條中的電流流動(dòng)， 并控制數(shù)個(gè)非易失性存儲(chǔ)器操作。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一組垂直柵極柱相對(duì)于第二組垂直柵極柱交錯(cuò)，以 使第一組垂直柵極柱沿著第一字線隔開了一第一組柵極柱間隙，使第二組垂直柵極柱沿著 第二字線隔開了一第二組柵極柱間隙，使第一組垂直柵極柱與第二組柵極柱間隙相鄰，并 使第二組垂直柵極柱與第一組柵極柱間隙相鄰。
[0014] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)垂直柵極柱具有數(shù)個(gè)彎曲的外部表面。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括多個(gè)彎曲的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層，圍繞多個(gè)垂直柵極柱。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)疊層的鄰近疊層隔開了一具有一長度的空間，且此空間沿 著在下述兩者之間的長度交替：（i)介電材料填充：以及(ii)由多個(gè)彎曲的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層 的其中一個(gè)所包圍的多個(gè)垂直柵極柱中的其中一個(gè)。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括多個(gè)平坦電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層，位在多個(gè)垂直柵極柱的相 反側(cè)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)疊層的鄰近疊層隔開了一具有一長度的空間，且此空 間沿著在下述兩者之間的長度交替：（i)介電材料填充；以及(ii)具有多個(gè)垂直柵極柱的相 反側(cè)的數(shù)個(gè)平坦電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層的多個(gè)垂直柵極柱中的其中一個(gè)。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制電路通過將一讀取偏壓施加至多條字線中的一選 擇的其中一個(gè)，并將一截止偏壓(offbias)施加至與多條字線中的選擇的其中一個(gè)相鄰的 多條字線中的另一條字線，來執(zhí)行一讀取操作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制電路通過將 一讀取偏壓施加至該多條字線中的一選擇的其中一個(gè)，并將一截止偏壓施加至與多條字線 中的選擇的其中一個(gè)的相反側(cè)的多條字線中的選擇的其中一個(gè)相鄰的多條字線中的兩條 字線，來執(zhí)行一讀取操作。
[0018] 本發(fā)明的另一實(shí)施方式為一種方法，包括：
[0019] 形成隔開了多個(gè)間隙的多個(gè)疊層的導(dǎo)電條；
[0020] 形成位于該多個(gè)疊層的導(dǎo)電條上面并正交于該多個(gè)疊層的導(dǎo)電條的多條字線，多 條字線電性耦接至多個(gè)垂直柵極柱，用于作為控制多個(gè)疊層的導(dǎo)電條中的電流流動(dòng)的數(shù)個(gè) 柵極，多條字線包括彼此相鄰的一第一字線及一第二字線；
[0021 ]形成在多個(gè)疊層的導(dǎo)電條之間的多個(gè)垂直柵極柱，多個(gè)垂直柵極柱包括一電性親 接至第一字線的第一組垂直柵極柱，以及一電性耦接至第二字線的第二組垂直柵極柱，第 一組垂直柵極柱相對(duì)于第二組垂直柵極柱交錯(cuò)；以及
[0022]形成控制電路，控制多條字線作為數(shù)個(gè)柵極，以控制該多個(gè)疊層的導(dǎo)電條中的電 流流動(dòng)，并控制數(shù)個(gè)非易失性存儲(chǔ)器操作。
[0023]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括：
[0024]形成在多個(gè)間隙中的數(shù)個(gè)電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層與柵極材料；
[0025] 蝕刻?hào)艠O材料以留下隔開了多個(gè)空穴的多個(gè)垂直柵極柱；以及
[0026] 在多個(gè)空穴中形成介電材料。
[0027] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括：
[0028] 在多個(gè)間隙中形成介電材料；
[0029] 蝕刻介電材料及數(shù)個(gè)多個(gè)疊層的導(dǎo)電條以形成被置于這些疊層的導(dǎo)電條之間的 介電材料中心的數(shù)個(gè)孔穴；以及
[0030] 在孔穴中形成多個(gè)垂直柵極柱。
[0031 ]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一組垂直柵極柱相對(duì)于第二組垂直柵極柱交錯(cuò)，以 使第一組垂直柵極柱沿著第一字線隔開了一第一組柵極柱間隙，使第二組垂直柵極柱沿著 第二字線隔開了一第二組柵極柱間隙，使第一組垂直柵極柱與第二組柵極柱間隙相鄰，并 使第二組垂直柵極柱與第一組柵極柱間隙相鄰。
[0032] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)垂直柵極柱具有數(shù)個(gè)彎曲的外部表面。
[0033] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括圍繞多個(gè)垂直柵極柱的多個(gè)彎曲的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)疊層的鄰近疊層隔開了一具有一長度的空間，且此空間沿 著在下述兩者之間的長度交替：（i)介電材料填充；以及(ii)由多個(gè)彎曲的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層 的其中一個(gè)所包圍的多個(gè)垂直柵極柱的其中一個(gè)。
[0034] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還包括多個(gè)平坦電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層，位于多個(gè)垂直柵極柱的相 反側(cè)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)疊層的鄰近疊層隔開了一具有一長度的空間，且此空 間沿著在下述兩者之間的長度交替：（i)介電材料填充；以及(ii)具有多個(gè)垂直柵極柱的相 反側(cè)的數(shù)個(gè)平坦電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)層的多個(gè)垂直柵極柱中的其中一個(gè)。
[0035]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制電路通過將一讀取偏壓施加至該多條字線中的一 選擇的其中一個(gè)，并將一截止偏壓施加至與多條字線中的選擇的其中一個(gè)相鄰的多條字線 中的另一條字線，來執(zhí)行一讀取操作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制電路通過將一讀取偏 壓施加至該多條字線中的一選擇的其中一個(gè)，并將一截止偏壓施加至與多條字線中的選擇 的其中一個(gè)的相反側(cè)的多條字線中的選擇的其中一個(gè)相鄰的多條字線中的兩條字線，來 執(zhí)行一讀取操作。
[0036]本發(fā)明的其他實(shí)施方式及優(yōu)點(diǎn)可在檢閱附圖、詳細(xì)說明與隨后的權(quán)利要求書時(shí)獲 得理解。
【附圖說明】
[0037]圖1為具有數(shù)個(gè)具有固定間距的垂直柵極的一種3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的一部分 的布局視圖；
[0038]圖2為具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵極的一種3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的一部分 的布局視圖；
[0039]圖3為具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵極的一種替代3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的一 部分的布局視圖；
[0040]圖4及圖5為由一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)所包圍的圖3的垂直柵極柱的剖面圖；
[0041]圖6為具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵極的一種3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列的一實(shí)施 例的透視圖；
[0042]圖7至圖18繪示圖2的制作具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵極的3D垂直柵極存儲(chǔ) 器陣列的一工藝流程；
[0043]圖19至圖28繪示圖3的制作具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵極的3D垂直柵極存儲(chǔ) 器陣列的一工藝流程；
[0044]圖29至圖31繪示施加至字線的偏壓配置，用于在具有數(shù)個(gè)具有交錯(cuò)間距的垂直柵 極的3D垂直柵極存儲(chǔ)器陣列上執(zhí)行存儲(chǔ)器操作；
[0045]圖32為一種集成電路存儲(chǔ)器的簡化方框圖，集成電路存儲(chǔ)器具有一3D垂直柵極存 儲(chǔ)器陣列，而數(shù)個(gè)垂直柵極位于交錯(cuò)間距。
[0046]【符號(hào)說明】
[0047] ML1、ML2、ML3:金屬層
[0048] WLn、WLn-l、字線
[0049] 2、4、6:字線
[0050] 8、10、12、14、16:垂直柵極柱
[0051] 18、20、22、24、26:介電柱
[0052] 28、30、32、34:導(dǎo)電條
[0053] 36、38、40、42、44、46、48、50:電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)
[0054] 103、104、105、106、107:字線
[0055] 108、110、112、114、116:垂直柵極材料/垂直柵極柱
[0056] 118、120、122、124、126:介電柱
[0057] 128、130、132、134:導(dǎo)電條
[0058] 136、138、140、142、144、146、148、150:電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)
[0059] 162、164、166、168:孔穴
[0060] 172、174、176、178:介電柱
[0061] 180、182:導(dǎo)電插塞
[0062] 184:串列選擇線/串列選擇線電路
[0063] 190、192、194、196、198:垂直柵極柱
[0064] 203、204、205、206、207:字線
[0065] 218、220、222、224、226:介電條行/介電柱
[0066]228、230、232、234:導(dǎo)電條
[0067] 238、242:垂直柵極柱
[0068] 262、264、266、268:孔穴
[0069] 272、274、276:垂直柵極柱
[0070]280、282:導(dǎo)電插塞
[0071] 284:串列選擇線
[0072] 290、292、294、296、298:垂直柵極柱
[0073] 312:二氧化硅
[0074] 314:層
[0075]320:氧化硅層01
[0076]322:氮化硅層N1
[0077]324:氧化硅層02
[0078]402、403、404、405:導(dǎo)電條
[0079] 402B、403B、404B、405B:階梯結(jié)構(gòu)
[0080] 409:SSL柵極結(jié)構(gòu)
[0081] 412、413、414:導(dǎo)電條
[0082] 412A、413A、414A、415A:階梯結(jié)構(gòu)
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