[发明专利]立体存储器元件及其制作方法

说明书

一种立体(three dimensional，3D)存储器元件，包括：基材、多层叠层结构(multi‑layers stack)以及介电材质。基材具有至少一个凹陷部，由基材表面沿第一方向延伸进入基材。多层叠层结构包括多个导电层和多个绝缘层平行第一方向交错叠层于凹陷部的底面上。其中，多层叠层结构具有至少一个凹室沿第一方向穿过这些导电层和绝缘层；此凹室具有垂直第一方向的底部截面尺寸和开口尺寸，且底部截面尺寸实质大于开口尺寸。介电材质至少部分填充于凹室之中。

技术领域

本发明是有关于一种存储器元件及其制作方法。特别是有关于一种立体(threedimensional，3D)存储器元件及其制作方法。

背景技术

随着电子科技的发展，半导体存储器元件已被广泛使用于电子产品，例如MP3播放器、数字相机、笔记本电脑、移动电话…等之中。目前对于存储器元件的需求朝较小尺寸、较大存储容量的趋势发展。为了因应这种高元件密度的需求，目前已经发展出多种不同的结构形态三维立体存储器元件。

典型的三维立体存储器元件，例如立体非易失性存储器元件(Non-volatilememory，NVM)，包含由具有垂直通道(Vertical-Channel，VC)的存储单元串行所构成的立体存储单元阵列。形成立体存储器元件的方法，包括下述步骤：首先在基材上形成包含有彼此交错叠层的多个绝缘层和导电层的多层叠层结构(multi-layers stack)。并刻蚀多层叠层结构以形成至少一条沟道(trench)，将多层叠层结构区分为多个脊状叠层(ridgestacks)，使每一脊状叠层都包含多条由图案化导电层所形成的导电条带。再于脊状叠层的侧壁上依序形成包含有硅氧化物-氮化硅-硅氧化物(ONO结构)电荷储存层和通道层，进而在脊状叠层的每一个导电条带与电荷储存层和通道层三者重叠的位置上，定义出多个开关结构(switch)。其中，位于脊状叠层中间阶层的开关结构，可以用来做为存储单元，并通过通道层串接形成存储单元串行。位于脊状叠层的顶部阶层的开关结构则是作为存储单元串行的串行选择线(String Selection Line，SSL)开关或接地选择线(Ground SelectionLine，GSL)开关。

而为了增加存储器元件的密度，除了缩小存储单元阵列中个别存储单元的尺寸外，最直接的方式就是增加多层叠层结构的叠层层数。然而，由于多层叠层结构中不同材料之间的晶格不匹配所产生的本征应力(intrinsic stress)，以及工艺中温度变化所产生的热应力(thermal stress)会使基材，例如硅晶圆，弯曲变形。导致后续形成在多层叠层结构上的其他材质层无法精确对准，严重影响三维立体存储器元件的工艺合格率和元件效能。而增加多层叠层结构的叠层数目，会让此一问题更加严重。

因此，有需要提供一种先进的立体存储器元件及其制作方法，来解决现有技术所面临的问题。

发明内容

本说明书的一实施例揭露一种立体存储器元件，此立体存储器元件包括：基材、多层叠层结构(multi-layers stack)以及介电材质。基材具有至少一个凹陷部，由基材表面沿第一方向延伸进入基材。多层叠层结构包括多个导电层和多个绝缘层平行第一方向交错叠层于凹陷部的底面上。其中，多层叠层结构具有至少一个凹室沿第一方向穿过这些导电层和绝缘层；此凹室具有垂直第一方向的底部截面尺寸和开口尺寸，且底部截面尺寸实质大于开口尺寸。介电材质至少部分地填充于凹室之中。

本说明书的另一实施例揭露一种立体存储器元件的制作方法，包括下述步骤：首先提供一基材，并于基材的表面上形成至少一个凹陷部沿第一方向延伸进入基材。接着，形成多层叠层结构，包括多个导电层和多个绝缘层平行第一方向交错叠层于凹陷部的底面上。后续，于多层叠层结构上形成至少一个凹室，穿过这些导电层和绝缘层，使凹室垂直第一方向的底部截面尺寸实质大于凹室的开口尺寸。并以介电材质至少部分地填充于凹室之中。