[发明专利]三维存储器元件及其制造方法

说明书

一种三维存储器元件及其制造方法，三维存储器元件包括基底、第一叠层结构、第二叠层结构以及刻蚀终止层。基底具有存储单元区以及周边区。第一叠层结构配置于存储单元区以及周边区上，且在存储单元区具有穿过第一叠层结构的至少一第一垂直通道柱。第二叠层结构位于第一叠层结构上、配置于存储单元区以及周边区上，且在存储单元区具有穿过第二叠层结构的至少一第二垂直通道柱。第二垂直通道柱电性连接至第一垂直通道柱。刻蚀终止层位于第一叠层结构与第二叠层结构之间、配置于存储单元区上并延伸至周边区上，且环绕第二垂直通道柱的下部。

技术领域

本发明属于存储器技术领域，涉及一种半导体元件及其制造方法，且特别是有关于一种三维存储器元件及其制造方法。

背景技术

非易失性存储器元件(如，闪存)由于具有使存入的数据在断电后也不会消失的优点，因此成为个人计算机和其他电子设备所广泛采用的一种存储器元件。

目前业界较常使用的闪存数组包括或非门(NOR)闪存和与非门 (NAND)闪存。由于NAND闪存的结构是使各存储单元串接在一起，其集成度与面积利用率较NOR闪存更佳，已经广泛地应用在多种电子产品中。此外，为了进一步地提升存储器元件的集成度，发展出一种三维NAND 闪存。然而，仍存在许多与三维NAND闪存相关的挑战。

发明内容

本发明提供一种三维存储器元件及其制造方法，通过多个刻蚀步骤来增加垂直通道柱的总深宽比，且在邻近两个垂直通道柱之间设置刻蚀终止层，可加宽对准偏移的工艺裕度，以提升元件的性能。

本发明提供一种三维存储器元件，其包括基底、第一叠层结构、第二叠层结构以及刻蚀终止层。基底具有存储单元区以及周边区。第一叠层结构配置于存储单元区以及周边区上，且在存储单元区具有穿过第一叠层结构的至少一第一垂直通道柱。第二叠层结构位于第一叠层结构上、配置于存储单元区以及周边区上，且在存储单元区具有穿过第二叠层结构的至少一第二垂直通道柱，第二垂直通道柱电性连接至第一垂直通道柱。刻蚀终止层位于第一叠层结构与第二叠层结构之间、配置于存储单元区上并延伸至周边区，且环绕第二垂直通道柱的下部。

在本发明的一实施例中，所述三维存储器元件还包括绝缘衬层，其配置于刻蚀终止层与第一叠层结构之间，绝缘衬层覆盖部分第一叠层结构，且绝缘衬层与刻蚀终止层由不同材料组成。

在本发明的一实施例中，所述第一叠层结构包括交替叠层的多个第一绝缘层与多个第一栅极层，第二叠层结构包括交替叠层的多个第二绝缘层与多个第二栅极层，第一栅极层与第二栅极层凸出于存储单元区的部分在周边区形成阶梯结构。

在本发明的一实施例中，所述刻蚀终止层的厚度大于第一栅极层或第二栅极层的厚度。

在本发明的一实施例中，所述刻蚀终止层的材料包括氧化物、氮化物或氮氧化物。

在本发明的一实施例中，所述刻蚀终止层的材料包括多晶硅、金属、金属硅化物、合金或其组合。

在本发明的一实施例中，所述第一叠层结构包括交替叠层的多个第一绝缘层与多个第一栅极层，第一栅极层凸出于存储单元区的距离随着第一栅极层逐渐远离基底而减少；第二叠层结构包括交替叠层的多个第二绝缘层与多个第二栅极层，第二栅极层凸出于存储单元区的距离随着第二栅极层逐渐远离基底而减少；以及刻蚀终止层凸出于存储单元区的距离在邻近的第一栅极层凸出于存储单元区的距离与邻近的第二栅极层凸出于存储单元区的距离之间。

在本发明的一实施例中，所述三维存储器元件还包括第三接触件，其位在周边区上并与刻蚀终止层电性连接，第三接触件处于浮置电位或操作电位。