[发明专利]半导体存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月15日向韩国专利局提交的申请号为10-2011-0135695的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，更具体而言，涉及一种具有垂直栅单元的半导体存储器件及其制造方法。

背景技术

除了快闪存储器件的非易失性、静态随机存取存储器(SRAM)的高速操作、以及动态随机存取存储器(DRAM)的高集成度之外，半导体存储器件还可以具有低功耗的特点。诸如铁电随机存取存储器(FRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)、相变随机存取存储器(PCRAM)、或纳米浮栅存储器(NFGM)的器件可以提供以上所列的特点。

例如，已经使用二极管作为半导体存储器件的开关器件。然而，在将二极管应用为开关器件时，半导体存储器件可能具有以下特点。

图1是包括根据现有技术的开关器件的半导体存储器件的电路图。

参见图1，所述半导体存储器件具有包括下层单元A和上层单元B的多层层叠(MLS，multi-level stack)结构。下层单元A和上层单元B分别形成在公共字线20之下和之上。下层单元A包括用作开关器件的二极管12以及形成在第一位线10与公共字线20之间的相变材料16，上层单元B包括用作开关器件的二极管22以及形成在公共字线20与第二位线30之间的相变材料26。

图2说明与图1的半导体存储器件相对应的截面结构。

参见图2，下层单元形成在第一位线10上，所述下层单元包括顺序地形成的二极管12、加热件14以及相变材料16。下层单元还包括形成在相邻的下层单元之间的掩埋绝缘层18。

公共字线20形成在下层单元上，并且上层单元形成在公共字线20上。上层单元包括顺序地形成的二极管22、加热件24以及相变材料26。在相邻的上层单元之间形成有掩埋绝缘层28。第二位线30形成在上层单元上。

在如图1和图2所示的现有技术中，将二极管12和22形成为半导体存储器件的开关器件。

在利用二极管作为开关器件时，需要分别分开的字线和位线以选择二极管。然而，随着半导体存储器件进一步集成，字线和位线形成得更小，因而字线的电阻逐渐地增加。随着字线的电阻增加，在单元的写入或读取操作中字线的电压变得接近0V，因而施加到单元的电压减小，导致读取/写入感测余量减小。更具体地，由于字线的电压增加，单元的低电阻值状态被感测为高电阻状态，使得导致了减小读取感测余量的字线跳跃(bouncing)。

另外，随着字线和位线的临界尺寸(CD)根据半导体存储器件的进一步集成而减小，互连线电阻逐渐增加，因而内部操作电压增加。

另外，在将二极管形成为开关器件时，所有的掩模工艺都以单元节距(pitch)来执行，制造工艺复杂，生产成本增加。

发明内容

根据一个示例性实施例，一种制造半导体存储器件的方法，包括以下步骤：在位线上形成栅单元材料层；沿位线延伸的方向将栅单元材料层的一部分刻蚀成线形，以形成线形刻蚀区域；在线形刻蚀区域中形成第一间隔件绝缘层；对第一间隔件绝缘层执行回蚀工艺，以暴露位线并形成回蚀区域；在第一间隔件绝缘层之下形成第一氧化物层；在回蚀区域中形成第一掩埋绝缘层；沿与位线延伸的方向相垂直的方向刻蚀栅单元材料层，以形成第一沟槽；在第一沟槽中在栅单元材料层的侧壁上形成第二间隔件绝缘层；对第二间隔件绝缘层执行回蚀工艺以暴露位线；在第二间隔件绝缘层之下形成第二氧化物层；在第一沟槽中形成第二掩埋绝缘层；去除第一间隔件绝缘层和第二间隔件绝缘层；在通过去除第一间隔件绝缘层和第二间隔件绝缘层而形成的空间中顺序地形成栅氧化物层和栅金属层；去除栅金属层和栅氧化物层的一部分；在通过去除栅金属层和栅氧化物层的一部分而形成的空间中形成第三掩埋绝缘层；去除栅单元材料层的上部；在通过去除栅单元材料层的上部而形成的空间中顺序地形成下电极和数据储存材料层；以及在数据储存材料层上形成互连层。