半導(dǎo)體存儲裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]后述的實施方式主要涉及半導(dǎo)體存儲裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來，NAND閃速存儲器，通過平面結(jié)構(gòu)的微細(xì)化而增加集成度、降低位成本(bit cost)，但這已逼近極限。因此，近年來提出將存儲器單元在上下方向上層疊的技術(shù)。在這樣的層疊型存儲裝置中，存儲器單元的數(shù)據(jù)保持特性成問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供數(shù)據(jù)保持特性良好的半導(dǎo)體存儲裝置及其制造方法。
[0004]實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置具備:基板；在所述基板上設(shè)置且在上下方向上延伸的半導(dǎo)體柱；多張第I電極膜，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體柱的側(cè)方且在第I方向上延伸，并沿所述上下方向相互分離地配置；多個第2電極膜，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體柱與所述第I電極膜之間，且沿所述上下方向相互分離地配置；設(shè)置在所述半導(dǎo)體柱與所述第2電極膜之間的第I絕緣膜；和設(shè)置在所述第2電極膜與所述第I電極膜之間的第2絕緣膜。
【附圖說明】
[0005]圖1是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的立體圖。
[0006]圖2是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0007]圖3是示出圖2所示的區(qū)域A的剖視圖。
[0008]圖4是沿圖2所示的B-B’線的剖視圖。
[0009]圖5A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖5B是俯視圖。
[0010]圖6A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖6B是俯視圖。
[0011]圖7A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖7B是俯視圖。
[0012]圖8A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖SB是俯視圖。
[0013]圖9A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖9B是俯視圖。
[0014]圖1OA是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖1OB是俯視圖。
[0015]圖1lA是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖1lB是俯視圖。
[0016]圖12A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖12B是俯視圖。
[0017]圖13A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖13B是俯視圖。
[0018]圖14A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖14B是沿圖14A所示的B-B’線的俯視圖。
[0019]圖15A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖15B是沿圖15A所示的C-C’線的俯視圖，圖15C是沿圖15A所示的B-B’線的俯視圖。
[0020]圖16是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的俯視圖。
[0021]圖17A是例示第I實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖17B是沿圖17A所示的B-B’線的俯視圖。
[0022]圖18是例示第I實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0023]圖19是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0024]圖20A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖20B是俯視圖。
[0025]圖21A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖21B是俯視圖。
[0026]圖22A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖22B是俯視圖。
[0027]圖23A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖23B是俯視圖。
[0028]圖24A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖24B是俯視圖。
[0029]圖25A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖25B是俯視圖。
[0030]圖26A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖26B是俯視圖。
[0031]圖27A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖27B是俯視圖。
[0032]圖28A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖28B是沿圖28A所示的C-C’線的剖視圖，圖28C是沿圖28A所示的B-B’線的剖視圖。
[0033]圖29A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖29B是沿圖29A所示的C-C’線的剖視圖，圖29C是沿圖29A所示的B-B’線的剖視圖。
[0034]圖30A是例示第2實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖30B是沿圖30A所示的C-C’線的剖視圖，圖30C是沿圖30A所示的B-B’線的剖視圖。
[0035]圖31是例示第2實施方式的第I變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0036]圖32是例示第2實施方式的第2變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0037]圖33是例示第2實施方式的第3變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0038]圖34是例示第3實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0039]圖35A是例示第3實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖35B是俯視圖。
[0040]圖36A是例示第3實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖36B是沿圖36A所示的C-C’線的剖視圖，圖36C是沿圖36A所示的B-B’線的剖視圖。
[0041]圖37A是例示第3實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖37B是沿圖37A所示的C-C’線的剖視圖，圖37C是沿圖37A所示的B-B’線的剖視圖。
[0042]圖38A是例示第3實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖，圖38B是沿圖38A所示的C-C’線的剖視圖，圖38C是沿圖38A所示的B-B’線的剖視圖。
[0043]圖39A是例示第3實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖39B是沿圖39A所示的C-C’線的剖視圖，圖39C是沿圖39A所示的B-B’線的剖視圖。
[0044]圖40是例示第4實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0045]圖41是示出圖40所示的區(qū)域E的剖視圖。
[0046]圖42A是例示第4實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖，圖42B是俯視圖。
[0047]圖43是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0048]圖44是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0049]圖45是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0050]圖46是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0051]圖47是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0052]圖48是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0053]圖49是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0054]圖50是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0055]圖51是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0056]圖52是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0057]圖53是例示第5實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0058]圖54是例示第5實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0059]圖55是例示第5實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0060]圖56是例示第5實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
[0061]圖57是例示第5實施方式的變形例涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的制造方法的剖視圖。
【具體實施方式】
[0062](第I實施方式)
[0063]下面，一邊參照附圖一邊就本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0064]首先，就第I實施方式進(jìn)行說明。
[0065]圖1是例示本實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的立體圖。
[0066]圖2是例示本實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置的剖視圖。
[0067]圖3是表示圖2所示的區(qū)域A的剖視圖。
[0068]圖4是沿圖2所示的B-B’線的剖視圖。
[0069]如圖1以及圖2所示，在本實施方式涉及的半導(dǎo)體存儲裝置I中，設(shè)置有硅基板10。在硅基板10設(shè)定有存儲器單元區(qū)域Rm以及周邊電路區(qū)域Re。下面，為了方便說明，本說明書中采用X Y Z垂直坐標(biāo)系。將相對于硅基板10的頂面1a平行且相互垂直的2個方向設(shè)為“X方向”以及“Y方向”，將相對于頂面1a垂直的方向設(shè)為“Z方向”。
[0070]在存儲器單元區(qū)域Rm，在硅基板10上，例如含有硅氧化物的絕緣膜11(第3絕緣膜)、例如含有多晶硅的導(dǎo)電層12、例如含有鎢的布線層13、例如含有多晶硅的導(dǎo)電層14，按該順序?qū)盈B。由導(dǎo)電層12、布線層13以及導(dǎo)電層14構(gòu)成了單元源線(cell sourceline) 15。在單元源線15上設(shè)置有例如含有硅氧化物的絕緣膜17。在單元源線15上設(shè)置有多根沿Z方向延伸的硅柱20。硅柱20例如含有多晶硅，其下端貫通絕緣膜17而與單元源線15連接。從Z方向看，硅柱20沿X方向以及Y方向排列成矩陣狀，共同連接于單一的單元源線15。
[0071]在硅柱20的側(cè)方，多張控制柵電極膜(第I電極膜)21沿Z方向相互分離地設(shè)置。各控制柵電極膜21例如含有鶴并沿Y方向延伸。因此，在沿Y方向排列的娃柱20之間未配置控制柵電極膜21。另外，在X方向上，2根硅柱20和2張控制柵電極膜21交替排列。換言之，若將沿X方向排列的娃柱20,按每相鄰的2根娃柱20分組成多個組22,使得2根控制柵電極膜21位于組22與組22之間地排列，則在屬于各組22的2根硅柱20之間不配置控制柵電極膜21。
[0072]在硅柱20之間設(shè)置有層間絕緣膜23。另外，在控制柵電極膜21彼此之間以及最下層的控制柵電極膜21的下方以及最上層的控制柵電極膜21的上方，設(shè)置有含有例如硅氧化物的層間絕緣膜24。在包括多張控制柵電極膜21、層間絕緣膜23以及層間絕緣膜24的層疊體25上設(shè)置有硬掩膜(hard mask) 26。
[0073]硅柱20伸出到硬掩膜26之上，與在X方向上延伸的布線27 —體化。由此，沿X方向排列的硅柱20連接于共用的布線27。在布線27上設(shè)置有過孔(via) 28，在過孔28上設(shè)置有在X方向上延伸的位線29。位線29經(jīng)由過孔28而連接于布線27。這樣，各硅柱20連接于位線29與單元源線15之間。即，半導(dǎo)體存儲裝置I是I柱型的層疊型存儲裝置。
[0074]另外，層疊體25的Y方向端部被加工成階梯狀，在該端部，Z方向上的位置彼此等同的多張控制柵電極膜21束集成I根。而且，在束集起來的各控制柵電極膜21的端部上設(shè)置有過孔38。在過孔38上設(shè)置有在Y方向上延伸的字線39。Z方向上的字線39的位置與位線