專利名稱：記憶體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種記憶體及其制作方法，特別是涉及一種具有較高記憶密度 (memory density)的記憶體及其制作方法。
背景技術(shù)：
非揮發(fā)性記憶體由于具有存入的資料在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，因此許多電器產(chǎn)品中必須具備此類記憶體，以維持電器產(chǎn)品開機(jī)時(shí)的正常操作。
隨著電子元件的尺寸縮小，由記憶胞陣列構(gòu)成的記憶體的尺寸也隨之縮小。然而， 受限于目前微影技術(shù)，一般二維的記憶胞陣列在尺寸縮減上(例如縮小相鄰記憶胞之間的間距)也受到限制。此外，由于記憶胞的尺寸縮小，也造成了記憶密度的降低。
為了增加記憶體的資料儲(chǔ)存能力，三維的記憶胞陣列已受到業(yè)界的高度關(guān)注。然而，對(duì)于目前的三維記憶胞陣列工藝來說，其具有較高的復(fù)雜度，且在尺寸的縮減上仍受到現(xiàn)有微影技術(shù)的限制。
由此可見，上述現(xiàn)有的記憶體及其制作方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的記憶體及其制作方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的記憶體的制作方法存在的缺陷，而提供一種新的記憶體的制作方法，所要解決的技術(shù)問題是使其可以制作出具有較高記憶密度的記憶體， 非常適于實(shí)用。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的記憶體存在的缺陷，而提供一種新的記憶體， 所要解決的技術(shù)問題是使其具有較高記憶密度，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種記憶體的制作方法，此方法是先在基底上形成多條在第一方向延伸的堆疊結(jié)構(gòu)。每一堆疊結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一絕緣層與多個(gè)第二絕緣層。這些第一絕緣層堆疊于基底上，且第二絕緣層分別位于相鄰的第一絕緣層之間。然后，在每一堆疊結(jié)構(gòu)中形成多條在第一方向延伸的溝槽。這些溝槽位于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)。接著，在溝槽中填入第一導(dǎo)體層。 之后，在這些堆疊結(jié)構(gòu)上形成多條在第二方向延伸的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)以及在每一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上形成第二導(dǎo)體層。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的第一絕緣層的蝕刻速率例如小于第二絕緣層的蝕刻速率。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的第一絕緣層的材料例如為氧化物、氮化物或氮氧化物。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的第二絕緣層的材料例如為氧化物、氮化物或氮氧化物。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的溝槽的形成方法例如是進(jìn)行等向性蝕刻工藝，以移除每一第二絕緣層的一部分。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的堆疊結(jié)構(gòu)的形成方法例如是先在基底上形成第一絕緣材料層與第二絕緣材料層，且最上層為第一絕緣材料層。然后，在最上層的第一絕緣材料層上形成多條在第一方向延伸的罩幕層。之后，以罩幕層為罩幕，移除部分第一絕緣材料層與第二絕緣材料層。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的第一導(dǎo)體層的形成方法例如是先在基底上形成導(dǎo)體材料層。導(dǎo)體材料層覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)，且填入溝槽中。之后，進(jìn)行非等向性蝕刻工藝， 移除溝槽外的導(dǎo)體材料層。
前述的記憶體的制作方法，其中所述的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)與第二導(dǎo)體層的形成方法例如是先在基底上形成覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)的電荷儲(chǔ)存材料層。然后，在電荷儲(chǔ)存材料層上形成導(dǎo)體材料層。接著，在導(dǎo)體材料層上形成多條在第二方向延伸的罩幕層。之后，以罩幕層為罩幕，移除部分導(dǎo)體材料層與部分電荷儲(chǔ)存材料層。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種記憶體，其包括多條堆疊結(jié)構(gòu)、多條電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)以及多條字元線。堆疊結(jié)構(gòu)配置于基底上，且在第一方向延伸。每一堆疊結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一絕緣層、多個(gè)第二絕緣層以及多條位元線。這些第一絕緣層堆疊于基底上。第二絕緣層分別配置于相鄰的第一絕緣層之間。位元線配置于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)。電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)配置于基底上，且在第二方向上延伸并覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)。字元線配置于電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的記憶體，其中所述的第一絕緣層的材料例如與第二絕緣層的材料不同。
前述的記憶體，其中所述的第一絕緣層的材料例如為氧化物、氮化物或氮氧化物。
前述的記憶體，其中所述的第二絕緣層的材料例如為氧化物、氮化物或氮氧化物。
前述的記憶體，其中所述的位元線的材料例如為多晶硅或非晶硅。
前述的記憶體，其中所述的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的材料例如為氧化物/氮化物/氧化物、 氧化物/氮化物/氧化物/氮化物/氧化物或高介電常數(shù)材料。
前述的記憶體，其中所述的字元線的材料例如為多晶硅。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明記憶體及其制作方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明在基板上交替堆疊具有不同蝕刻速率的絕緣層，并藉由蝕刻部分絕緣層來形成填入位元線的區(qū)域，因此可以突破現(xiàn)有微影技術(shù)的限制而形成具有較小尺寸的位元線。此外，也可藉由控制絕緣層的厚度來縮小上下二層的位元線之間的距離(即縮小相鄰記憶胞之間的間距)，因此也可突破現(xiàn)有微影技術(shù)在相鄰記憶胞的間距上的限制。藉此，本發(fā)明所形成的記憶體可以具有較高的記憶密度。
綜上所述，本發(fā)明 是有關(guān)于一種記憶體及其制作方法。該制作方法是先在基底上形成多條在第一方向延伸的堆疊結(jié)構(gòu)。每一堆疊結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一絕緣層與多個(gè)第二絕緣層。這些第一絕緣層堆疊于基底上，且第二絕緣層分別位于相鄰的第一絕緣層之間。然后在每一堆疊結(jié)構(gòu)中形成多條在第一方向延伸的溝槽。這些溝槽位于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)。接著，在溝槽中填入第一導(dǎo)體層。之后，在這些堆疊結(jié)構(gòu)上形成多條在第二方向延伸的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)以及在每一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上形成第二導(dǎo)體層。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1E是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的記憶體的制作流程的立體圖。
10:記憶體100基底102:堆疊結(jié)構(gòu)102a:第一絕緣層102b:弟—絕緣層104溝槽106:導(dǎo)體層108:電荷儲(chǔ)存材料層110:導(dǎo)體材料層112罩幕層114:電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)116:字元線
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的記憶體及其制作方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，應(yīng)當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
圖1A至圖1E是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的記憶體的制作流程的立體圖。首先，請(qǐng)參閱圖1A所示，在基底100上形成多條在Y方向延伸的堆疊結(jié)構(gòu)102?；?00例如是形成于硅晶圓上的介電基底?；?00的材料例如為氧化物。每一條堆疊結(jié)構(gòu)102包括多個(gè)第一絕緣層102a與多個(gè)第二絕緣層102b。這些第一絕緣層102a堆疊于基底100上，且第二絕緣層102b分別位于相鄰的第一絕緣層102a之間。也就是說，第一絕緣層102a與第二絕緣層102b依序交替地形成于基底100上，且最上層為第一絕緣層102a。第一絕緣層102a 的材料例如與第二絕緣層102b的材料不同。在本實(shí)施例中，第一絕緣層102a的蝕刻速率小于第二絕緣層102b的蝕刻速率，以利于后續(xù)所進(jìn)行的蝕刻工藝，這將于下文詳細(xì)說明。第一絕緣層102a的材料可為氧化物(Hf20、A1203、SiO2、富含 硅的SiO2等)、氮化物(Si3N4、富含硅的Si3N4等)或氮氧化物(SiON)。第二絕緣層102b的材料同樣可為氧化物、氮化物或氮氧化物，只要在后續(xù)的蝕刻工藝中第一絕緣層102a的蝕刻速率小于第二絕緣層102b的蝕刻速率即可。特別一提的是，基底100的蝕刻速率也小于第二絕緣層102b的蝕刻速率， 以避免基底100在后續(xù)的蝕刻工藝中受到嚴(yán)重?fù)p壞。
進(jìn)一步說，堆疊結(jié)構(gòu)102的形成方法例如是先在基底100上依序形成第一絕緣材料層與第二絕緣材料層，且最上層為第一絕緣材料層。然后，在最上層的第一絕緣材料層上形成多條在Y方向延伸的罩幕層，其覆蓋欲形成堆疊結(jié)構(gòu)102的區(qū)域。之后，以罩幕層為罩幕，進(jìn)行非等向性蝕刻工藝，移除部分第一絕緣材料層與第二絕緣材料層。在本實(shí)施例中， 為了使圖式清楚，僅繪示出三條堆疊結(jié)構(gòu)102，但本發(fā)明并不以此為限。此外，本發(fā)明也不對(duì)堆疊結(jié)構(gòu)102中的膜層數(shù)作限制。
然后，請(qǐng)參閱圖1B所示，在每一條堆疊結(jié)構(gòu)102中形成多條在Y方向延伸的溝槽 104。這些溝槽104位于每一層的第二絕緣層102b的相對(duì)二側(cè)。溝槽104的形成方法例如是進(jìn)行等向性蝕刻工藝，移除第二絕緣層102b的一部分。特別一提的是，由于第一絕緣層 102a與基板100的蝕刻速率小于第二絕緣層102b的蝕刻速率，因此在等向性蝕刻的過程中，可以容易地自堆疊結(jié)構(gòu)102的二側(cè)移除部分第二絕緣層102b以形成多條溝槽104，且不會(huì)對(duì)第一絕緣層102a與基板100造成嚴(yán)重的損害。溝槽104即為后續(xù)形成位元線的區(qū)域， 其深度可藉由控制蝕刻時(shí)間來調(diào)整，以控制后續(xù)所形成的位元線的尺寸。此外，在本實(shí)施例中，藉由蝕刻來形成配置位元線的區(qū)域，因此可以突破現(xiàn)有微影技術(shù)的限制而進(jìn)一步縮小元件尺寸。
接著，請(qǐng)參閱圖1C所示，在溝槽104中填入導(dǎo)體層106。導(dǎo)體層106作為后續(xù)所形成的記憶體中的位元線。導(dǎo)體層106的材料例如為多晶硅或非晶硅。導(dǎo)體層106的形成方法例如是先在基底100上形成導(dǎo)體材料層。導(dǎo)體材料層覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)102，且填入溝槽104 中。之后，進(jìn)行非等向性蝕刻工藝，移除溝槽104外的導(dǎo)體材料層。此時(shí)，每一條堆疊結(jié)構(gòu) 102中包括了第一絕緣層102a、第二絕緣層102b與導(dǎo)體層106 (位元線)，且在同一層中二條導(dǎo)體層106分別位于第二絕緣層102b的相對(duì)二側(cè)。
而后，請(qǐng)參閱圖1D所示，在基底100上共形地形成覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)102的電荷儲(chǔ)存材料層108。電荷儲(chǔ)存材料層108例如是由氧化層/氮化層/氧化層所構(gòu)成的復(fù)合層(即 ONO層)、由氧化層/氮化層/氧化層/氮化層/氧化層所構(gòu)成的復(fù)合層(即0Ν0Ν0層)或高介電常數(shù)層。電荷儲(chǔ)存材料層108的形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不另行說明。然后，在電荷儲(chǔ)存材料層108上形成導(dǎo)體材料層110。導(dǎo)體材料層110的材料例如為多晶硅。接著，在導(dǎo)體材料層110上形成多條在X方向延伸的罩幕層112。罩幕層112例如為光阻層，其覆蓋后續(xù)欲形成字元線的區(qū)域。
之后，請(qǐng)參閱圖1E所示，以罩幕層112為罩幕，移除部分導(dǎo)體材料層110與部分電荷儲(chǔ)存材料層108，以形成多條在X方向上延伸并覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)102的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)114以及位于這些電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)114上的字元線116。如此一來，可形成具有較高記憶密度的三維記憶體10。
在本實(shí)施例的記憶體10中，每一條堆疊結(jié)構(gòu)102具有依序交替堆疊的第一絕緣層 102a與第二絕緣層102b，且每一層的第二絕緣層102b的二側(cè)分別配置有一條位元線106， 因此可以有效地提高記憶體10的記憶密度。
詳細(xì)地說，記憶 體10具有四層第二絕緣層102b，且每一層的第二絕緣層102b的二側(cè)分別配置有一條位元線106。此外，每一條堆疊結(jié)構(gòu)102上配置有五條電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)114與字元線116。因此，對(duì)于圖1E所示的記憶體10來說，每一條堆疊結(jié)構(gòu)102與其上方的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)114與字元線116可構(gòu)成40個(gè)記憶胞(記憶胞可如虛線處所示)，因而可以具有較高的記憶密度。
此外，在記憶體10中，上下二層的記憶胞之間的間距即為第一絕緣層102a的厚度。換句話說，在本實(shí)施例中，可藉由控制第一絕緣層102a的厚度來控制上下二層的記憶胞之間的間距，因此可以突破現(xiàn)有微影技術(shù)的限制而進(jìn)一步縮小相鄰記憶胞之間的間距。
另夕卜，對(duì)于本實(shí)施例的記憶體10來說，可利用一般熟知的FN注入 (Fowler-Nordheim injection)來對(duì)其進(jìn)行程序化步驟與抹除步驟。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修 改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種記憶體的制作方法，其特征在于其包括以下步驟 在一基底上形成多條在一第一方向延伸的堆疊結(jié)構(gòu)，每一堆疊結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一絕緣層以及多個(gè)第二絕緣層，該些第一絕緣層堆疊于該基底上，且該些第二絕緣層分別位于相鄰的該些第一絕緣層之間； 在每一堆疊結(jié)構(gòu)中形成多條在該第一方向延伸的溝槽，該些溝槽位于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)； 在該些溝槽中填入一第一導(dǎo)體層；以及 在該些堆疊結(jié)構(gòu)上形成多條在一第二方向延伸的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)以及在每一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上形成一第二導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記憶體的制作方法，其特征在于其中該些第一絕緣層的蝕刻速率小于該些第二絕緣層的蝕刻速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的記憶體的制作方法，其特征在于其中該些溝槽的形成方法包括進(jìn)行一等向性蝕刻工藝，移除每一第二絕緣層的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記憶體的制作方法，其特征在于其中該些堆疊結(jié)構(gòu)的形成方法包括 在該基底上形成多個(gè)第一絕緣材料層與多個(gè)第二絕緣材料層，且最上層為該第一絕緣材料層； 在最上層的該第一絕緣材料層上形成多條在該第一方向延伸的罩幕層；以及 以該些罩幕層為罩幕，移除部分該些第一絕緣材料層與部分該些第二絕緣材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記憶體的制作方法，其特征在于其中所述的第一導(dǎo)體層的形成方法包括 在該基底上形成一導(dǎo)體材料層，該導(dǎo)體材料層覆蓋該些堆疊結(jié)構(gòu)，且填入該些溝槽中；以及 進(jìn)行一非等向性蝕刻工藝，移除該些溝槽外的該導(dǎo)體材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記憶體的制作方法，其特征在于其中該些電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)與該些第二導(dǎo)體層的形成方法包括 在該基底上形成一電荷儲(chǔ)存材料層，該電荷儲(chǔ)存材料層覆蓋該些堆疊結(jié)構(gòu)； 在該電荷儲(chǔ)存材料層上形成一導(dǎo)體材料層； 在該導(dǎo)體材料層上形成多條在該第二方向延伸的罩幕層；以及 以該些罩幕層為罩幕，移除部分該導(dǎo)體材料層與部分該電荷儲(chǔ)存材料層。
7.—種記憶體，其特征在于其包括 多條堆疊結(jié)構(gòu)，配置于一基底上，且在一第一方向延伸，每一堆疊結(jié)構(gòu)包括 多個(gè)第一絕緣層，堆疊于該基底上； 多個(gè)第二絕緣層，分別配置于相鄰的該些第一絕緣層之間；以及 多條位元線，配置于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)； 多條電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)，配置于該基底上，且在一第二方向上延伸并覆蓋多條字元線，配置于該些電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記憶體，其特征在于其中所述的第一絕緣層的材料與該第二絕緣層的材料不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的記憶體，其特征在于其中該些第一絕緣層的材料包括氧化物、氮化物或氮氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的記憶體，其特征在于其中該些第二絕緣層的材料包括氧化物、氮化物或氮氧化物。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種記憶體及其制作方法。該制作方法是先在基底上形成多條在第一方向延伸的堆疊結(jié)構(gòu)。每一堆疊結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一絕緣層與多個(gè)第二絕緣層。這些第一絕緣層堆疊于基底上，且第二絕緣層分別位于相鄰的第一絕緣層之間。然后在每一堆疊結(jié)構(gòu)中形成多條在第一方向延伸的溝槽。這些溝槽位于每一第二絕緣層的相對(duì)二側(cè)。接著，在溝槽中填入第一導(dǎo)體層。之后，在這些堆疊結(jié)構(gòu)上形成多條在第二方向延伸的電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)以及在每一電荷儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)上形成第二導(dǎo)體層。本發(fā)明藉由在基板上交替堆疊具有不同蝕刻速率的絕緣層，并藉由蝕刻部分絕緣層來形成填入位元線的區(qū)域，可以突破現(xiàn)有微影技術(shù)的限制形成具有較小尺寸的位元線，提高記憶體的記憶密度。
文檔編號(hào)H01L27/115GK103050445SQ20111031943
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者黃竣祥 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司