[发明专利]具有环绕式栅极薄膜晶体管的非易失性存储器及制造方法

说明书

一种具有环绕式栅极薄膜晶体管的非易失性存储器及制作方法，存储器包括多层结构、长形插塞结构、第一导体插塞与第二导体插塞。多层结构，包括多个栅极层，彼此分隔堆叠于基底上。所述多层结构中具有贯穿所述多层结构的孔洞。所述孔洞的截面具有长形轮廓，所述长形轮廓具有长度不同的长边与短边。长形插塞结构配置于所述孔洞中，其中所述长形插塞结构的截面具有所述长形轮廓。所述长形插塞结构包括绝缘柱、通道层与栅介电层。通道层环绕所述绝缘柱。栅介电层环绕所述通道层。栅极层环绕所述栅介电层。第一导体插塞设置于所述通道层与所述基底之间以及与所述绝缘柱与所述基底之间。第二导体插塞设置于所述绝缘柱上，且被所述通道层包覆。

技术领域

本公开属于半导体技术领域，涉及一种存储器及制造方法，且特别是有关于一种具有环绕式栅极薄膜晶体管的非易失性存储器及制造方法。

背景技术

非易失性存储器元件(如，闪存存储器)由于具有使存入的数据在断电后也不会消失的优点，因此成为个人电脑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存储器阵列包括或非门(NOR)闪存存储器与与非门(NAND)闪存存储器。由于NAND闪存存储器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有效率。因此，NAND闪存存储器已经广泛地应用在多种电子产品中，特别是大量数据储存领域。

此外，为了进一步地提升存储器元件的储存密度以及集成度，发展出一种三维NAND闪存存储器。然而，在目前三维NAND闪存存储器，面临电场效应不足、存储裕度(memorywindow)小以及起始电压(Vt)的分布较广等问题。

发明内容

本公开实施例提出一种具有环绕式栅极薄膜晶体管的非易失性存储器的制造方法，包括以下步骤。在基底上形成堆叠结构。在所述堆叠结构上形成掩膜层，所述掩膜层具有截面为椭圆形的第一开口。以所述掩膜层为掩膜，对所述堆叠结构进行多个循环刻蚀工艺，以形成截面具有长形轮廓的第二开口，其中所述长形轮廓具有长度不同的长边与短边，且进行每一循环刻蚀工艺包括进行刻蚀工艺以及进行清除工艺。进行刻蚀工艺包括对所述堆叠结构进行第一阶段刻蚀工艺，以在所述堆叠结构中形成第一孔，并在所述第一孔的侧壁与底面形成聚合物。形成在所述第一孔的短边处的所述侧壁的所述聚合物的厚度大于形成在所述第一孔的长边处的所述侧壁的所述聚合物的厚度。进行刻蚀工艺还包括对所述第一孔进行第二阶段刻蚀工艺，以形成第二孔。所述第二孔的短边的长度大于所述第一孔的短边的长度。进行清除工艺，去除在所述第二孔的底面上的所述聚合物。

本公开的实施例通过循环刻蚀工艺的控制，可以在堆叠结构中形成截面具有长形轮廓的开口。借此，可将栅介电层(电荷储存层)以及栅极层构建为具有长形轮廓，以提升晶体管的电场增强效应，因此，可以增加编程与擦除的裕度(window)，并且使得起始电压(Vt)的分布变窄。

为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1G为本公开一些实施例的三维非易失性存储器的制造流程剖面图。

图2为本公开一些实施例的形成开口的步骤流程图。

图3A至图3G为形成三维非易失性存储器的制造流程的上视图。图3E、图3F以及图3G分别是图1B、图1C以及图1F的I-I’切线的上视图。

图4是本公开实施例的长形开口、参考开口的内切椭圆开口与参考开口的示意图。

图5A至图5H是本公开实施例的各种具有长形轮廓的开口的示意图。

图6是本公开实施例的长形环绕式栅极结构的立体图。

【符号说明】

10、12、14、16、18：步骤

54：第一孔