[发明专利]垂直存储单元的半导体元件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种改良式半导体存储器元件，以及制造此改良式半导体存储器元件的方法。此方法可在垂直存储单元中形成栅极时包括二个以上的氮化物移除步骤。此二个以上的氮化物移除步骤可允许产生较宽的栅极层以提升栅极填充、降低空穴的出现机率，从而改善字线的电阻。

技术领域

本发明及其实施例，是有关于一种半导体元件及制造半导体元件的方法。

背景技术

闪存元件(flash memory device)一般包括了排列成行及成列的存储单元阵列。每一个存储单元包括具有栅极、漏极、源极以及定义于漏极及源极之间的通道(channel)的晶体管结构。栅极对应于存储单元阵列的字线，而漏极及源极对应于存储单元阵列的位线。

半导体工业正日益朝向更小且更强大的电子元件，例如是计算元件、通信元件及存储元件发展，电子元件。为了要提升这些元件的容量，形成了包括沿基板的多个垂直层的栅极的三维存储单元阵列(three-dimensional memory cell array)，或称垂直存储单元阵列(vertical memory cell array)。

发明人已经发现到制造垂直存储单元的传统工艺及其存储器元件成品所具有的缺陷与问题。因此，基于所付出的努力、独创性与创新，这些被发现的问题已经由所开发的解决方案解决，而此些解决方案包括于如下所述的本发明以及其多种实施例之中。

发明内容

本发明的实施例提供用于制造存储器元件中的制造半导体元件的方法，以及提供由此方法所形成的半导体存储器元件。

本发明提供一种制造垂直存储单元的方法，包括提供基板、形成栅极绝缘层及氮化物层的交替叠层、刻蚀一或多个通道正交于栅极绝缘层及氮化物层的交替叠层、利用包括硅的磷酸试剂进行第一氮化物移除步骤。于一些实施例中，此方法还包括第二氮化物移除步骤。

于一些实施例中，第一氮化物移除步骤包括于约140℃至约160℃下提供该试剂至栅极绝缘层及氮化物层的交替叠层。于一些实施例中，第二氮化物移除步骤包括于约140℃至约160℃下提供该试剂至栅极绝缘层及氮化物层的交替叠层。

于一些实施例中，第一氮化物移除步骤中的试剂对氮化物层与该栅极绝缘层的刻蚀速率比为约100∶1至约60∶1。于一些实施例中，第一氮化物移除步骤包括提供该试剂至栅极绝缘层及氮化物层的交替叠层，其中试剂对氮化物层与栅极绝缘层的刻蚀速率比为约80∶1。

于一些实施例中，第二氮化物移除步骤中的试剂对氮化物层与该栅极绝缘层的刻蚀速率比为约100∶1至60∶1。于一些实施例中，第二氮化物移除步骤中的试剂包括磷酸。于一些实施例中，在第二氮化物移除步骤后可发现下层栅极绝缘层的减损。于一些实施例中，第一氮化物移除步骤包括使用试剂，其中试剂的硅浓度为约80ppm，而于一些实施例中，第二氮化物移除步骤包括使用试剂，其中试剂的硅浓度为约120ppm。

更进一步，于一些制造垂直存储单元的实施例中，进行第一氮化物移除步骤包括形成一或多个栅极绝缘层上的一或多个圆边(round edge)。于一些实施例中，一或多个栅极氧化层及氮化物层的至少一部分被移除，以形成沿着交替叠层的一或多个空隙，其中空隙宽约400埃(angstrom，)。

于一些实施例中，此方法包括于氮化物层移除之处形成多个金属栅极层。于一些实施例中，金属栅极层包括钨，而于一些实施例中，栅极绝缘层包括氧化物。

于一些实施例中，此方法包括于氮化物移除之后形成氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide)层。举例而言，可在第一氮化物移除步骤之后沉积氧化物-氮化物-氧化物层，特别是可在第二氮化物移除步骤之后沉积氧化物-氮化物-氧化物层。

于一些实施例中，此方法还包括于通道之中沉积导电材料，例如是多晶硅。