[发明专利]非易失性存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2010年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2010-0138820的优先权，其全部内容通过引用合并在本文中。

技术领域

本发明的示例性实施例总体而言涉及一种非易失性存储器件及其制造方法，更具体而言涉及一种包括垂直于衬底来层叠多个存储器单元的非易失性存储器件及其制造方法。

背景技术

现在已广泛使用了即使断电也能保留储存的数据的非易失性存储器件，诸如快闪存储器。

在进一步提高高集成度时，在二维结构——其中将存储器单元设置在硅衬底结构之上的单层中——中制造存储器件已经达到了一定的技术极限。作为解决这种不足的一种手段，存在关于一种在硅衬底之上层叠存储器单元的三维设计的非易失性存储器件的发展。

图1A是说明现有的具有三维结构的非易失性存储器件的截面图，图1B示出图1A所示的三维非易失性存储器件中的碟形效应(dishing effect)。

参见图1A，所示出的顺序地设置在单元区的衬底100之上的是：用于形成管道(pipe)晶体管的管道栅电极层110，交替地层叠了第一层间电介质层135和第一栅电极层140以形成多层存储器单元的单元栅结构(CGS)，以及顺序地层叠了第二层间电介质层155、第二栅电极层160和第二层间电介质层155以形成选择晶体管的选择栅结构(SGS)。

单元栅结构(CGS)的内部设置有穿通单元栅结构(CGS)的一对单元沟道孔。管道栅电极层110的内部设置有用于将所述一对单元沟道孔彼此连接的管道沟道孔。选择栅结构(SGS)的内部设置有穿通选择栅结构(SGS)且分别与所述一对单元沟道孔连接的一对选择晶体管沟道孔。存储器栅绝缘层165和沟道层170设置在所述一对选择晶体管沟道孔的内壁上。

结果，单元区的衬底100之上设置了管道晶体管、多层存储器单元和选择晶体管。管道晶体管由管道栅电极层110、位于管道沟道孔的内壁上的存储器栅绝缘层165和沟道层170形成。所述多层存储器单元由位于一对单元沟道孔的内壁上的存储器栅绝缘层165和沟道层170、以及垂直地沿着存储器栅绝缘层165和沟道层170层叠的第一栅电极层140形成，且以每个单元沟道孔隔离。选择晶体管由第二栅电极层160以及位于所述一对选择晶体管沟道孔的内壁上的存储器栅绝缘层165和沟道层170形成，且以每个选择晶体管沟道孔隔离。

外围电路区中设置有典型的外围电路器件，诸如外围电路晶体管120、加盖(capping)绝缘层125和层间电介质层130。

然而，随着在如上所述的将存储器单元垂直层叠在单元区中的结构中层叠的存储器单元的数量增加，单元区与外围电路区之间的台阶高度变得更大，这使得难以执行后续工艺。这在图1B中示出。

参见图1B，图1A的衬底结构之上设置有层间电介质层180。

图1B图示了由于单元区与外围电路区之间的台阶高度而引起的层间电介质层180从单元区与外围电路区之间的边界起在外围电路区中下陷的“碟形效应”。

碟形效应使得难以执行后续工艺，诸如形成穿通层间电介质层180的接触，以及形成与层间电介质层180的上部的接触相耦接的线。由于层间电介质层180的厚度在单元区中与在外围电路区中不同，因此难以控制用于形成均匀的接触的刻蚀目标。此外，由于层间电介质层180在一些区域中弯曲，因此形成在弯曲区域之上的线可能具有异常的形状。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种非易失性存储器件及其制造方法，所述非易失性存储器件在单元区与外围电路区之间具有降低的台阶高度。

根据本发明一个实施例的制造非易失性存储器件的方法包括以下步骤：在单元区和外围电路区中形成交替层叠有层间电介质层和栅电极层的栅结构；通过选择性地刻蚀单元区的栅结构来形成第一沟槽，以沿着一个方向隔离栅电极层；以及通过与外围电路区的接触形成区相对应地来选择性地刻蚀栅结构来形成第二沟槽。