半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。根據(jù)實(shí)施方式，半導(dǎo)體裝置包括：襯底；積層體，設(shè)置在所述襯底上；及積層膜，具有半導(dǎo)體膜及電荷儲(chǔ)存膜。所述積層體具有：多個(gè)電極膜，隔著空隙而積層；第1絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最下層的電極膜與所述襯底之間，作為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；及第2絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最上層的電極膜之上，作為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜。所述半導(dǎo)體膜在所述積層體內(nèi)沿所述積層體的積層方向延伸，所述電荷儲(chǔ)存膜設(shè)置在所述半導(dǎo)體膜與所述電極膜之間。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
[相關(guān)申請(qǐng)案]本申請(qǐng)案享有以美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案62/203,046號(hào)(申請(qǐng)日：2015年8月10日)及美國(guó)專利申請(qǐng)案15/003,919號(hào)(申請(qǐng)日：2016年1月22日)為基礎(chǔ)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)案通過(guò)參照這些基礎(chǔ)申請(qǐng)案而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容。
實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
技術(shù)介紹
在襯底上積層了多個(gè)電極膜的構(gòu)造的三維存儲(chǔ)器元件中，能夠?qū)⑸舷孪噜彽慕饘倌ぶg設(shè)為空隙。該空隙能夠通過(guò)將犧牲膜蝕刻并去除而形成。不作為此時(shí)的蝕刻對(duì)象的膜必須由適當(dāng)?shù)牟牧隙纬伞?br>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實(shí)施方式提供一種能夠容易地形成空隙的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包括：襯底；積層體，設(shè)置在所述襯底上；及積層膜，具有半導(dǎo)體膜及電荷儲(chǔ)存膜。所述積層體具有：多個(gè)電極膜，隔著空隙而積層；第1絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最下層的電極膜與所述襯底之間，作為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；及第2絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最上層的電極膜之上，作為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜。所述半導(dǎo)體膜在所述積層體內(nèi)沿所述積層體的積層方向延伸，所述電荷儲(chǔ)存膜設(shè)置在所述半導(dǎo)體膜與所述電極膜之間。附圖說(shuō)明圖1是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意俯視圖。圖2是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)單元陣列的示意立體圖。圖3是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)單元陣列的示意剖視圖。圖4是圖3的一部分的放大剖視圖。圖5是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的階梯構(gòu)造部的示意剖視圖。圖6～圖19是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。圖20是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)單元陣列的示意剖視圖。圖21、圖22A、圖22B、圖23A、圖23B、圖24A、圖24B、圖25A、圖25B、圖26、圖27A、圖27B是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。圖28是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)單元陣列的示意剖視圖。圖29～圖34是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。圖35是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)單元陣列的示意剖視圖。圖36A、圖36B、圖37A、圖37B、圖38A、圖38B、圖39、圖40A、圖40B、圖41A、圖41B、圖42A、圖42B、圖43A、圖43B、圖44是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意剖視圖。具體實(shí)施方式以下，參照附圖，對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，在各附圖中，對(duì)相同要素標(biāo)注相同符號(hào)。在實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體裝置，例如，對(duì)具有三維構(gòu)造的存儲(chǔ)單元陣列的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1是例示實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的平面布局的示意圖。實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具有存儲(chǔ)單元陣列1及階梯構(gòu)造部2，該階梯構(gòu)造部2設(shè)置在存儲(chǔ)單元陣列1的外側(cè)的區(qū)域。存儲(chǔ)單元陣列1及階梯構(gòu)造部2設(shè)置在相同的襯底上。首先，對(duì)存儲(chǔ)單元陣列1進(jìn)行說(shuō)明。圖2是存儲(chǔ)單元陣列1的示意立體圖。在圖2中，將相對(duì)于襯底10的主面平行的方向且相互正交的2個(gè)方向設(shè)為X方向及Y方向，將相對(duì)于這些X方向及Y方向的兩者正交的方向設(shè)為Z方向(積層方向)。如圖2所示，存儲(chǔ)單元陣列1具有：襯底10；積層體100，設(shè)置在襯底10的主面上；多個(gè)柱狀部CL；多個(gè)導(dǎo)電部LI；及上層配線，設(shè)置在積層體100之上。在圖2中，作為上層配線，表示例如位線BL與源極層SL。柱狀部CL形成為在積層體100內(nèi)沿積層方向(Z方向)延伸的圓柱或橢圓柱狀。導(dǎo)電部LI在上層配線與襯底10之間，在積層體100的積層方向(Z方向)及X方向擴(kuò)展，且將積層體100在Y方向上分離。多個(gè)柱狀部CL例如鋸齒地排列?；蛘?，多個(gè)柱狀部CL也可沿著X方向及Y方向而正方格子地排列。在積層體100上，設(shè)置著多個(gè)位線(例如金屬膜)BL。多個(gè)位線BL在X方向上相互分離，各位線BL沿Y方向延伸。柱狀部CL的上端經(jīng)由接觸部Cb而與位線BL連接。從由導(dǎo)電部LI而在Y方向上分離的各區(qū)域(區(qū)塊)一個(gè)一個(gè)地選擇出的多個(gè)柱狀部CL連接在共用的1根位線BL。圖3是積層體100、柱狀部CL、及導(dǎo)電部LI的示意剖視圖。圖3所示的Y方向及Z方向與圖2所示的Y方向及Z方向?qū)?yīng)。積層體100具有積層在襯底10的主面上的多個(gè)電極膜70。多個(gè)電極膜70隔著空隙40而以特定周期在相對(duì)于襯底10的主面垂直的方向(Z方向)上積層。電極膜70為金屬膜，例如為包含鎢作為主成分的鎢膜。在襯底10的主面與最下層的電極膜70之間，設(shè)置著絕緣膜41。絕緣膜41與襯底10的主面(表面)及最下層的電極膜70相接。在最上層的電極膜70上設(shè)置著絕緣膜42，在該絕緣膜42上設(shè)置著絕緣膜43。最上層的電極膜70與絕緣膜42相接。圖4是圖3中的一部分的放大剖視圖。柱狀部CL為具有存儲(chǔ)器膜30、半導(dǎo)體膜20、絕緣性的芯膜50的積層膜。半導(dǎo)體膜20在積層體100內(nèi)沿積層方向(Z方向)管狀地延伸。存儲(chǔ)器膜30設(shè)置在電極膜70與半導(dǎo)體膜20之間，且從外周側(cè)包圍半導(dǎo)體膜20。芯膜50設(shè)置在管狀的半導(dǎo)體膜20的內(nèi)側(cè)。半導(dǎo)體膜20的上端經(jīng)由圖2所示的接觸部Cb而與位線BL電連接。存儲(chǔ)器膜30具有隧道絕緣膜31、電荷儲(chǔ)存膜32、阻擋絕緣膜33。電荷儲(chǔ)存膜32、隧道絕緣膜31、及半導(dǎo)體膜20沿積層體100的積層方向連續(xù)地延伸。在電極膜70與半導(dǎo)體膜20之間，從電極膜70側(cè)起依序設(shè)置著阻擋絕緣膜33、電荷儲(chǔ)存膜32、及隧道絕緣膜31。隧道絕緣膜31與半導(dǎo)體膜20相接。電荷儲(chǔ)存膜32設(shè)置在阻擋絕緣膜33與隧道絕緣膜31之間。半導(dǎo)體膜20、存儲(chǔ)器膜30、及電極膜70構(gòu)成存儲(chǔ)單元MC。在圖4中用虛線示意地表示1個(gè)存儲(chǔ)單元MC。存儲(chǔ)單元MC具有電極膜70隔著存儲(chǔ)器膜30包圍半導(dǎo)體膜20的周圍的垂直型晶體管構(gòu)造。在該垂直型晶體管構(gòu)造的存儲(chǔ)單元MC中，半導(dǎo)體膜20作為信道而發(fā)揮功能，電極膜70作為控制柵極而發(fā)揮功能。電荷儲(chǔ)存膜32作為儲(chǔ)存從半導(dǎo)體膜20注入的電荷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層而發(fā)揮功能。實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置為如下的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，即，能夠電氣地自由地進(jìn)行數(shù)據(jù)的刪除、寫入，且即便切斷電源也能夠保存存儲(chǔ)內(nèi)容。存儲(chǔ)單元MC例如為電荷捕獲型的存儲(chǔ)單元。電荷儲(chǔ)存膜32是在絕緣性的膜中具有多數(shù)個(gè)捕獲電荷的捕獲位置的膜，例如，包含氮化硅膜?；蛘?，電荷儲(chǔ)存膜32也可為由絕緣體包圍周圍的浮動(dòng)電極。隧道絕緣膜31在從半導(dǎo)體膜20向電荷儲(chǔ)存膜32注入電荷時(shí)，或?qū)?chǔ)存在電荷儲(chǔ)存膜32的電荷向半導(dǎo)體膜20擴(kuò)散時(shí)成為電位勢(shì)壘。隧道絕緣膜31例如包含氧化硅膜。阻擋絕緣膜33防止儲(chǔ)存在電荷儲(chǔ)存膜32的電荷向電極膜70擴(kuò)散。另外，阻擋絕緣膜33抑制刪除動(dòng)作時(shí)的來(lái)自電極膜70的電子的反向隧道效應(yīng)(backtunneling)。阻擋絕緣膜33具有第1阻擋膜34及第2阻擋膜35。第1阻擋膜34例如為氧化硅膜，且與電荷儲(chǔ)存膜32相接。第2阻擋膜35設(shè)置在第1阻擋膜34與電極膜70之間，且與電極膜70相接。第2阻擋膜35是介電常數(shù)比氧化硅膜更高的膜，例如為金屬氧化膜。例如，第2阻擋膜35為氧化鋯膜、氧化鉿膜、或氧化鋁膜。此外，在本說(shuō)明書中，所謂金屬氧化膜，是指包含金屬氧化物作為主成分的膜，例如并不排除包含起因于成膜方法等的其他元素。如圖2所示，在柱狀部CL的上端部設(shè)置著漏極側(cè)選擇晶體管STD，在下端部設(shè)置著源極側(cè)選擇晶體管STS。例如最下層的電極膜本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括：襯底；積層體，設(shè)置在所述襯底上，且具有：多個(gè)電極膜，隔著空隙而積層；第1絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最下層的電極膜與所述襯底之間，且為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；及第2絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最上層的電極膜之上，且為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；以及積層膜，具有：半導(dǎo)體膜，在所述積層體內(nèi)沿所述積層體的積層方向延伸；及電荷儲(chǔ)存膜，設(shè)置在所述半導(dǎo)體膜與所述電極膜之間。

【技術(shù)特征摘要】
2015.08.10 US 62/203,046;2016.01.22 US 15/003,9191.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括：襯底；積層體，設(shè)置在所述襯底上，且具有：多個(gè)電極膜，隔著空隙而積層；第1絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最下層的電極膜與所述襯底之間，且為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；及第2絕緣膜，設(shè)置在所述多個(gè)電極膜中的最上層的電極膜之上，且為金屬氧化膜、碳化硅膜、或碳氮化硅膜；以及積層膜，具有：半導(dǎo)體膜，在所述積層體內(nèi)沿所述積層體的積層方向延伸；及電荷儲(chǔ)存膜，設(shè)置在所述半導(dǎo)體膜與所述電極膜之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述金屬氧化膜包含氧化鉭、氧化鋯、及氧化鉿的至少任一者。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述積層膜包含設(shè)置在最外側(cè)的金屬氧化膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述第1絕緣膜與所述襯底的表面及所述最下層的電極膜相接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述第1絕緣膜及所述第2絕緣膜相對(duì)于磷酸的蝕刻速率為氮化硅膜相對(duì)于磷酸的蝕刻速率的1/30以下，所述第1絕緣膜及所述第2絕緣膜相對(duì)于氫氟酸的蝕刻速率為氧化硅膜相對(duì)于氫氟酸的蝕刻速率的1/30以下。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述半導(dǎo)體膜的下端與所述襯底相接，且還包括導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部在所述積層體內(nèi)沿所述積層方向延伸，且具有與所述襯底相接的下端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：在所述導(dǎo)電部的側(cè)面與所述積層體之間，形成著與所述空隙相連且沿所述積層方向延伸的狹縫。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：還包括設(shè)置在所述導(dǎo)電部的側(cè)面與所述積層體之間的第3絕緣膜。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：所述電極膜的所述導(dǎo)電部側(cè)的端部的所述積層方向的厚度比所述電極膜的與所述積層膜相鄰的部分的厚度更厚，所述第3絕緣膜堵塞所述空隙中的所述導(dǎo)電部側(cè)的端部。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：還包括設(shè)置在所述電極膜中的與所述空隙相鄰的上表面及下表面的第4絕緣膜。11.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括：襯底；積層體，設(shè)置在所述襯底上，且具有：多個(gè)電極膜，隔...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：荒井伸也，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社東芝，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP