(57)【要約】【課題】強化垂直ＮＡＮＤ構造体を提供する。【解決手段】この強化垂直ＮＡＮＤ構造体は、第１および第２の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットを含む。第１の垂直構造体は基板の第１のセクションから上方に延び、第２の垂直構造体は基板の第２のセクションから上方に延びる。この強化垂直ＮＡＮＤ構造体はさらに、強化層と、第３および第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットとを含む。強化層は、別個のシートであり、第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面を横切って置かれたシートと、シートを接続するブリッジとを含む。第３の垂直構造体は、第１の垂直構造体に対応するシートから上方に延び、第４の垂直構造体は、第２の垂直構造体に対応するシートから上方に延びる。【選択図】図５
2021512483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットであり、前記第１の垂直構造体が基板の第１のセクションから上方に延び、前記第２の垂直構造体が前記基板の第２のセクションから上方に延びる、前記第１のセットと、
別個のシートであり、前記第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面を横切って置かれた前記シートと、前記シートを接続するブリッジとを含む強化層と、
第３および第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットであり、前記第３の垂直構造体が、前記第１の垂直構造体に対応する前記シートから上方に延び、前記第４の垂直構造体が、前記第２の垂直構造体に対応する前記シートから上方に延びる、前記第２のセットと
を備える、強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項２】
前記第１、第２、第３および第４の垂直構造体が、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱を備える、請求項１に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項３】
少なくとも前記第１の垂直構造体と前記第２の垂直構造体の前記酸化物層の数および前記窒化物層の数がそれぞれ同じである、請求項１に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項４】
少なくとも前記第１および第２の垂直構造体が、エッチング深さ範囲、エッチング・アスペクト比、毛管力および圧縮力のうちの１つまたは複数によって制限された層数を有する、請求項１に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項５】
前記強化層の材料が、前記第１、第２、第３および第４の垂直構造体の材料に対して選択的にエッチングされる、請求項１に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項６】
追加の強化層と、
追加の第３のおよび追加の第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の追加のセットと
をさらに備える、請求項１に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項７】
第１および第２の垂直構造体として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第１のセットであり、前記第１の垂直構造体が基板の第１のセクションから上方に延び、前記第２の垂直構造体が前記基板の第２のセクションから上方に延びる、前記第１のセットと、
別個のシートであり、前記第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面のライニングのない上酸化物表面を横切って置かれた前記シートを含む強化層と、
第３および第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第２のセットであり、前記第３の垂直構造体が、前記第１の垂直構造体に対応する前記シートから上方に延び、前記第４の垂直構造体が、前記第２の垂直構造体に対応する前記シートから上方に延びる、前記第２のセットと
を備える、強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項８】
前記第１、第２、第３および第４の垂直構造体が、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱を備える、請求項７に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項９】
少なくとも前記第１の垂直構造体と前記第２の垂直構造体の前記ライニング付き酸化物層の数および前記金属層の数がそれぞれ同じである、請求項７に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項１０】
少なくとも前記第１および第２の垂直構造体が、エッチング深さ範囲、エッチング・アスペクト比、毛管力および圧縮力のうちの１つまたは複数によって制限された層数を有する、請求項７に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項１１】
前記強化層の材料が、前記第１、第２、第３および第４の垂直構造体の材料に対して選択的にエッチングされる、請求項７に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項１２】
追加の強化層と、
追加の第３のおよび追加の第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の追加のセットと
をさらに備える、請求項７に記載の強化垂直ＮＡＮＤ構造体。
【請求項１３】
強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法であって、
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットを、それぞれ基板の第１および第２のセクションから上方に延びる第１および第２の垂直構造体として形成すること、
別個のシートであり、前記第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面を横切って置かれた前記シートと、前記シートを接続するブリッジとを含む強化層を形成すること、
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットを、それぞれ前記第１および第２の垂直構造体に対応する前記シートから上方に延びる第３および第４の垂直構造体として形成すること
を含む、方法。
【請求項１４】
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の前記第１および第２のセットの、前記第１および第２の垂直構造体ならびに前記第３および第４の垂直構造体としての前記形成が、窒化物および酸化物を交互に堆積させること、ならびに前記基板の前記第１のセクションと前記第２のセクションの間の前記酸化物および窒化物の部分をエッチングすることを含み、
前記強化層の前記形成が、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウムおよび酸化アルミニウムのうちの１つまたは複数を堆積させること、ならびに前記ブリッジをエッチングにより形成することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のセットの前記エッチングが、前記ブリッジの前記エッチングによる形成に先行し、前記ブリッジの前記エッチングによる形成が、前記第１のセットの前記エッチングに先行する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１および第２のセットの前記形成が、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱で前記第１、第２、第３および第４の垂直構造体を支持することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
追加の強化層を形成すること、
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の追加のセットを、追加の第３のおよび追加の第４の垂直構造体として形成すること
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法であって、
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットと交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットとの間に挿入された強化層を備える構造体を、基板の第１および第２のセクション上に構築すること、
前記基板の前記第１のセクションと前記第２のセクションの間の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の前記第２のセットの部分をエッチングすること、
前記強化層をエッチングして、別個のシートおよび前記別個のシート間のブリッジを形成すること、
前記基板の前記第１のセクションと前記第２のセクションの間の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の前記第１のセットの部分をエッチングすること
を含む、方法。
【請求項１９】
前記構築することが、前記酸化物層、窒化物層および強化層内に、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱を形成することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記構築することが、前記強化層の下に６４個の層を形成することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記強化層の材料が、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウムおよび酸化アルミニウムのうちの１つまたは複数を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の追加のセット間に挿入するための追加の強化層を構築すること、
前記追加の強化層および交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の前記追加のセットに対して前記エッチングを繰り返すこと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記窒化物層を除去すること、
前記酸化物層の露出した表面にライニングを形成すること、
前記ライニングの周囲に金属材料を堆積させること、
前記金属材料をエッチングすること
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法であって、
基板上に酸化物および窒化物を交互に堆積させて、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層を形成すること、
一番上の酸化物層上に強化層材料を堆積させて強化層を形成すること、
前記強化層上に酸化物および窒化物を交互に堆積させて、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層を形成すること、
前記酸化物層、窒化物層および強化層を貫く、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱を形成すること、
前記強化層の上の前記酸化物層および窒化物層の部分を前記強化層までエッチングすること、
前記強化層の露出した部分をエッチングしてブリッジにすること、
前記強化層の下の前記酸化物層および窒化物層の部分を前記基板までエッチングすること
を含む、方法。
【請求項２５】
前記窒化物層を除去すること、
前記酸化物層の露出した表面にライニングを形成すること、
前記ライニングの周囲に金属材料を堆積させること、
前記金属材料をエッチングすること
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にメモリに関し、より詳細には、機械的構造強化物を含むＶＮＡＮＤメモリ・セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュ・メモリは可搬性が非常に高く、耐久性および速度に関するそのその他の特性も相俟って、大量のデータを記憶するのに有用である。フラッシュ・メモリは、１つまたはいくつかのビット（０または１）を記録するセルのアレイからなる。それぞれのセルは、電荷を捕獲して１または０を示すフローティング・ゲート・トランジスタを含む。シングルレベル・セル（ＳＬＣ）は１ビットを記憶し、マルチレベル・セル（ＭＬＣ）は２ビットを記憶し、トリプルレベル・セル（ＴＬＣ）は３ビットを記憶し、クアッド（quad）レベル・セル（ＱＬＣ）は４ビットを記憶する。レベルが上がるにつれてコストは低減するが、プログラム／消去サイクルの回数も低下する。
【０００３】
一般に、２つのタイプのフラッシュ・メモリ、すなわちＮＯＲおよびＮＡＮＤが存在する。ＮＯＲおよびＮＡＮＤは、メモリ・セルで使用される論理ゲートを指す。ＮＯＲベースのフラッシュ・メモリは、それぞれのバイトが個々に読出し、書込みおよび消去が可能であるという利点を有し、しばしばＮＡＮＤよりも高速に読み出すことができる。しかしながら、ＮＯＲベースのフラッシュ・メモリはＮＡＮＤよりも高価であり、等価のＮＡＮＤよりも密度が約６０％低い。ＮＯＲベースのフラッシュ・メモリは主に、移動電話および小型家庭電化製品などのデバイスに埋め込まれている。ＮＡＮＤベースのフラッシュ・メモリは現在、特に固体デバイス（solid state device）（ＳＳＤ）で使用されている。ＮＡＮＤでは、ページ上に数百から数千のセルが配置されており、単一のブロック上に多数のページがある（１２８ＫＢ＋）。チップは多数のブロックを含む。データの書込みおよび消去に一定程度のブロック管理が必要であり、データはページ・ベースでしか読み出すことができず、そのため、ＲＯＭに求められるバイト・レベルのランダム・アクセスにはいくぶん不向きであるが、順次アクセスには有用である。ＮＡＮＤは、ＮＯＲよりも優れた（報告されているところによれば最大１０倍の）耐久性を有し、ブロック内でデータが編成される方式のためにより速い書込みおよび消去速度を有し、より安価である。
【０００４】
垂直（vertical）ＮＡＮＤ（Ｖ−ＮＡＮＤまたは３Ｄ  Ｖ−ＮＡＮＤ）は、ＮＡＮＤセルの単一平面を含む平面ＮＡＮＤベースのフラッシュ・メモリが垂直に積み重ねられる技術に関する。セルのこの垂直配置の結果、より低い生産コストで記憶容量が増大し、電力所要量が半分になり、速度が２倍になり、耐用寿命が平面ＮＡＮＤの１０倍になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
強化垂直ＮＡＮＤ構造体および強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つまたは複数の実施形態によれば、強化垂直ＮＡＮＤ構造体が提供される。この強化垂直ＮＡＮＤ構造体は、第１および第２の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットを含む。第１の垂直構造体は基板の第１のセクションから上方に延び、第２の垂直構造体は基板の第２のセクションから上方に延びる。この強化垂直ＮＡＮＤ構造体はさらに、強化層と、第３および第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットとを含む。強化層は、別個のシートであり、第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面を横切って置かれたシートと、シートを接続するブリッジとを含む。第３の垂直構造体は、第１の垂直構造体に対応するシートから上方に延び、第４の垂直構造体は、第２の垂直構造体に対応するシートから上方に延びる。
【０００７】
１つまたは複数の実施形態によれば、強化垂直ＮＡＮＤ構造体が提供される。この強化垂直ＮＡＮＤ構造体は、第１および第２の垂直構造体として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第１のセットと、強化層と、第３および第４の垂直構造体として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第２のセットとを含む。第１の垂直構造体は基板の第１のセクションから上方に延び、第２の垂直構造体は基板の第２のセクションから上方に延びる。強化層は、別個のシートであり、第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面のライニングのない上酸化物表面を横切って置かれたシートを含む。第３の垂直構造体は、第１の垂直構造体に対応するシートから上方に延び、第４の垂直構造体は、第２の垂直構造体に対応するシートから上方に延びる。
【０００８】
１つまたは複数の実施形態によれば、強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法が提供される。この方法は、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットを、それぞれ基板の第１および第２のセクションから上方に延びる第１および第２の垂直構造体として形成することを含む。この方法はさらに、別個のシートであり、第１および第２の垂直構造体のそれぞれの上面を横切って置かれたシートと、シートを接続するブリッジとを含む強化層を形成することを含む。さらに、この方法は、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットを、それぞれ第１および第２の垂直構造体に対応するシートから上方に延びる第３および第４の垂直構造体として形成することを含む。
【０００９】
１つまたは複数の実施形態によれば、強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法が提供される。この方法は、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットと交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットとの間に挿入された強化層を備える構造体を、基板の第１および第２のセクション上に構築すること、基板の第１のセクションと第２のセクションの間の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットの部分をエッチングすること、強化層をエッチングして、別個のシートおよびこれらの別個のシート間のブリッジを形成すること、ならびに基板の第１のセクションと第２のセクションの間の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットの部分をエッチングすることを含む。
【００１０】
１つまたは複数の実施形態によれば、強化ＮＡＮＤ構造体を組み立てる方法が提供される。この方法は、基板上に酸化物および窒化物を交互に堆積させて、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層を形成すること、一番上の酸化物層上に強化層材料を堆積させて強化層を形成すること、強化層上に酸化物および窒化物を交互に堆積させて、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層を形成すること、酸化物層、窒化物層および強化層を貫く、ポリシリコンでライニングされた酸化物柱を形成すること、強化層の上の酸化物層および窒化物層の部分を強化層までエッチングすること、強化層の露出した部分をエッチングしてブリッジにすること、ならびに強化層の下の酸化物層および窒化物層の部分を基板までエッチングすることを含む。
【００１１】
本発明の技術によって、追加の技術的特徴および利益が実現される。本明細書には、本発明の実施形態および態様が詳細に記載されており、それらは、特許請求の範囲に記載されている主題の部分とみなされる。より十分な理解のため、以下の詳細な説明および図面を参照されたい。
【００１２】
本明細書に記載された独占権の詳細は、本明細書の末尾の特許請求の範囲に具体的に示されており、明確に主張されている。本発明の実施形態の上記の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、添付図面とともに解釈される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に基づく、基板上に堆積させた窒化物層の上面図である。
【図２】本発明の実施形態に基づく、窒化物層の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に基づく、窒化物層上に堆積させた酸化物層の上面図である。
【図４】本発明の実施形態に基づく、酸化物層の側面図である。
【図５】本発明の実施形態に基づく、交互に重ねられた酸化物層および窒化物層上に堆積させた強化層の上面図である。
【図６】本発明の実施形態に基づく、強化層ならびに交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の側面図である。
【図７】本発明の実施形態に基づく、強化層の上の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層上に堆積させた酸化物層の上面図である。
【図８】本発明の実施形態に基づく、強化層の上下の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の側面図である。
【図９】本発明の実施形態に基づく、強化層の上下の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層ならびに強化層を貫いてエッチングされた穴の上面図である。
【図１０】本発明の実施形態に基づく、穴の側面図である。
【図１１】本発明の実施形態に基づく、酸化物が充填された、ポリシリコンでライニングされた穴の上面図である。
【図１２】本発明の実施形態に基づく、充填およびライニング後の穴の側面図である。
【図１３】本発明の実施形態に基づく、強化層の上の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層に対して実行されたエッチング工程によって形成された第３および第４の垂直構造体の上面図である。
【図１４】本発明の実施形態に基づく、第３および第４の垂直構造体の側面図である。
【図１５】本発明の実施形態に基づく、強化層から形成されたブリッジの上面図である。
【図１６】本発明の実施形態に基づく、別個のシートおよびブリッジの側面図である。
【図１７】本発明の実施形態に基づく、強化層の下の交互に重ねられた酸化物層および窒化物層に対して実行されたエッチング工程によって形成された第１および第２の垂直構造体の上面図である。
【図１８】本発明の実施形態に基づく、第１および第２の垂直構造体の側面図である。
【図１９】本発明の実施形態に基づく、エッチング工程を実行して窒化物層を除去した後の第１〜第４の垂直構造体の上面図である。
【図２０】本発明の実施形態に基づく、エッチング工程を実行して窒化物層を除去した後の第１〜第４の垂直構造体の側面図である。
【図２１】本発明の実施形態に基づく、酸化物層にライニングが形成された第１〜第４の垂直構造体の上面図である。
【図２２】本発明の実施形態に基づく、酸化物層にライニングが形成された第１〜第４の垂直構造体の側面図である。
【図２３】本発明の実施形態に基づく、ライニング付き酸化物層の周囲に金属を堆積させた後の第１〜第４の垂直構造体の上面図である。
【図２４】本発明の実施形態に基づく、ライニング付き酸化物層の周囲に金属を堆積させた後の第１〜第４の垂直構造体の側面図である。
【図２５】本発明の実施形態に基づく、堆積させた金属およびブリッジをエッチングした後の第１〜第４の垂直構造体の上面図である。
【図２６】本発明の実施形態に基づく、堆積させた金属およびブリッジをエッチングした後の第１〜第４の垂直構造体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に示された図は説明用である。本発明の思想を逸脱しない、図および図に記載された動作に対する多くの変形態様が存在しうる。例えば、動作を異なる順序で実行することができ、または動作を追加、削除もしくは変更することができる。また、用語「結合された」およびその変異語は、２つの要素間に通信経路を有することを示し、要素間に介在要素／接続がない要素間の直接接続を含意しない。これらの変形態様は全て本明細書の一部とみなされる。
【００１５】
添付図および記載された実施形態の以下の詳細な説明では、図に示されたさまざまな要素が２桁または３桁の参照符号を有する。少数の例外を除き、それぞれの参照符号の左端の数字はその要素が最初に示された図に対応する。
【００１６】
本明細書では、本発明のさまざまな実施形態が関連図を参照して説明される。本発明の範囲を逸脱することなく代替実施形態を考案することができる。以下の説明および図面には、要素間のさまざまな接続および位置関係（例えば上、下、隣りなど）が記載されているが、たとえ向きが変わっても記載された機能が維持されるときには、本明細書に記載された位置関係の多くは向きとは無関係であることを当業者は理解するであろう。これらの接続もしくは位置関係またはその両方は、特に指定されていない限り、直接的なものであることまたは間接的なものであることができ、本発明は、この点に関して限定を意図したものではない。したがって、実在物の結合は、直接結合または間接結合であることがあり、実在物間の位置関係は、直接的位置関係または間接的位置関係であることができる。間接的位置関係の例として、本明細書の説明に、層「Ａ」を層「Ｂ」の上に形成すると記載されているとき、それは、層「Ａ」および層「Ｂ」の関連特性および機能が中間層（例えば層「Ｃ」）によって実質的に変更されない限りにおいて、層「Ａ」と層「Ｂ」の間に１つまたは複数の中間層が存在する状況を含む。
【００１７】
特許請求の範囲および本明細書の解釈のために、以下の定義および略語が使用される。本明細書で使用されるとき、用語「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」、「含有する（contains）」もしくは「含有している（containing)」、またはこれらの用語の他の変異語は、非排他的包含（non-exclusive inclusion）をカバーすることが意図されている。例えば、要素のリストを含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品または装置は、必ずしもそれらの要素だけに限定されるわけではなく、明示的にはリストに入れられていない他の要素、あるいはこのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品または装置に固有の他の要素を含みうる。
【００１８】
さらに、本明細書では、用語「例示的な」が、「例、事例または実例として役立つ」ことを意味するものとして使用されている。本明細書に「例示的」として記載された実施形態または設計は必ずしも、他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であるとは解釈されない。用語「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」は、１以上の任意の整数、すなわち１、２、３、４などを含むと理解することができる。用語「複数の」は、２以上の任意の整数、すなわち２、３、４、５などを含むと理解することができる。用語「接続」は、間接「接続」と直接「接続」の両方を含みうる。
【００１９】
用語「約」、「実質的に」、「およそ」およびこれらの用語の変異語は、特定の数量の大きさに関連した、本出願の提出時に利用可能な機器に基づく誤差の程度を含むことが意図されている。例えば、「約」は、所与の値の±８％、５％または２％の範囲を含みうる。
【００２０】
簡潔にするため、本明細書では、本発明の態様を製作および使用することに関係した従来の技術が、詳細に説明されることもあり、または詳細には説明されないこともある。したがって、本明細書では、簡潔にするために、よく知られたシステムもしくはプロセスまたはその両方の詳細を提供することなく、従来の多くの実施態様の詳細が簡単にしか言及されておらず、または完全に省かれている。
【００２１】
次に、本発明の態様により明確に関連する技術の概要に移る。ＶＮＡＮＤの現在のプロセス・フローはしばしば、高アスペクト比ウェット・エッチング／ディープ・トレンチ処理中の構造安定性に基づいて、いくつかのスタック層に制限される。スタック層が多すぎる場合の一般的な故障には、ワードライン（ＷＬ）の中央部の破損または別のＷＬへのＷＬの崩落が含まれる。これにより、ＷＬの最大サイズならびに製造可能なサイズは約６４ビットに制限されている。
【００２２】
次に、本発明の態様の概要に移る。本発明の１つまたは複数の実施形態は、埋め込まれたＶＮＡＮＤ構造体の実行可能性（viability）を大幅に増大させるロバストな構造設計およびプロセス・ウィンドウを提供することにより、先行技術の上記の欠点を解決する。これらの実施形態は、ＶＮＡＮＤ構造体の材料に対して選択的にエッチングすることができる強化材料を、ビット線上のビット群とビット群の間の強化物として使用する。これらの強化材料は、限定はされないが、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化ベリリウムを含みうる。この強化材料はライナを必要とせず、単一（single）化学蒸着（単一ＣＶＤ）処理シーケンスおよび単一エッチング・シーケンス・アセンブリ（single etch sequence assembly）と両立する。この強化材料は、少なくともスタックに対して電気的に絶縁されることができ、少なくともスタック内の材料に対して比較的に高いヤング率を有し、その厚さを考えると比較的に堅固な機械的支持を提供することができる。
【００２３】
次に、本発明の態様のより詳細な説明に移り、強化ＶＮＡＮＤ構造体を形成するプロセスを説明する。この説明では、単一のまたは一体の特徴物であるとしてさまざまな特徴物に言及するが、それらのさまざまな特徴物は、多数の層、部分および複合体から形成されていることもありうることを理解されたい。
【００２４】
図１および２を参照する。基板１１の上面に窒化物層１０をシートとして堆積させる。
【００２５】
図３および４を参照する。窒化物層１０の上面に酸化物層１２をシートとして堆積させる。
【００２６】
図５および６を参照する。最初の窒化物層１０および酸化物層１２の上に、多数の窒化物層１０および酸化物層１２を堆積させて、交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第１のセットを含む構造体を構築する。次いで、一番上の酸化物層１２上に強化層１３を堆積させる。強化層１３は、少なくとも窒化物層１０および酸化物層１２に対して選択的にエッチングされる材料から形成することができる。強化層１３の材料は、比較的に高いヤング率を有することができ、少なくとも窒化物層１０および酸化物層１２に対して電気的に絶縁されうる。具体的には、強化層１３は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムおよび酸化ベリリウムのうちの１つまたは複数から形成することができる。
【００２７】
図７および８を参照する。強化層１３の上に多数の窒化物層１０および酸化物層１２を堆積させて、交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第２のセットを含む構造体を続けて構築する。
【００２８】
図９および１０を参照する。強化層１３の上の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第２のセット、強化層１３、ならびに強化層１３の下の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第１のセットを貫いて基板１１の上面に達する貫通穴１４をエッチングする。このエッチングは、限定はされないが、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、ウェット・エッチング、プラズマ誘起エッチング（plasma induced etch）などを含むさまざまなプロセスのうちの１つのプロセスとして実施することができる。いずれの場合も、このエッチングは、最初に、強化層１３の上の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第２のセットがＲＩＥにかけられ、次に強化層１３がＲＩＥにかけられ、最後に、強化層１３の下の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の第１のセットがＲＩＥにかけられるように、逐次的に実行することができる。
【００２９】
貫通穴１４は、貫通穴の位置が後述する第１〜第４の垂直構造体の位置に対応する第１および第２のグループにグループ化されうる（すなわち、図９および１０の左側の貫通穴１４は後述する第１および第３の垂直構造体に対応し、図９および１０の右側の貫通穴１４は後述する第２および第４の垂直構造体に対応する）。同じグループの隣接する貫通穴１４間のピッチを、隣接するグループの対応する貫通穴１４間のピッチよりも大きくすることができる。
【００３０】
本明細書では、貫通穴１４が、規則的な長方形の編成（formation）で配置されているものとして図示および説明されるが、これは必須ではないこと、および他の編成を使用することもできることを理解されたい。これらの他の編成には、限定はされないが、規則的な多角形の編成および不規則な編成が含まれる。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の数の上限は、多数の因子によって規定されうる。これらの因子には、例えば、ＲＩＥのエッチング深さ範囲（etch depth range）、ＲＩＥのエッチング・アスペクト比、毛管力、ならびに上にある窒化物層１０および酸化物層１２の全重量がそれよりも下にある窒化物層１０および酸化物層１２に加える圧縮力、のうちの１つまたは複数が含まれる。明瞭かつ簡潔にするために、強化層１３の上および強化層１３の下の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の数は６４とすることができるが、交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の数は、６４よりも少なくすることまたは６４よりもかなり多くすることもできることを理解されたい。
【００３２】
図１１および１２を参照する。ポリシリコンまたは他の同種の材料で貫通穴１４をライニングし、貫通穴１４に酸化物を充填して、柱１４０を形成する。
【００３３】
図１３および１４を参照する。強化層１３の上の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の部分をエッチングして、基板１１の第１および第２のセクション１１０および１１１の上に第３および第４の垂直構造体１５および１６を形成する。交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２のこれらの部分は、第１および第２のセクション１１０および１１１から離れた位置にあると規定することができる。このエッチング工程によって強化層１３が影響を受けないように、使用されるエッチング剤は、窒化物層１０および酸化物層１２の材料に対して選択的である。第１のセクション１１０の位置は、後述する第１および第３の垂直構造体の位置を画定するように決定および選択され、第２のセクション１１１の位置は、後述する第２および第４の垂直構造体の位置を画定するように決定および選択される。第１のセクション１１０と第２のセクション１１１の間の距離は、その結果得られるＶＮＡＮＤ構造体の所望のピッチ、後述する強化層ブリッジの期待される強度、および、第１のセクション１１０と第２のセクション１１１の間の空間が小さすぎることまたは大きすぎることに起因する処理欠陥の可能性などの追加の因子に従って、確立することができる。
【００３４】
図１５および１６を参照する。強化層１３の部分をエッチングして、強化層シート１３０および強化層ブリッジ１３１を形成する。強化層シート１３０は、第３および第４の垂直構造体１５および１６の下に（ならびに後述する第１および第２の垂直構造体の上にそれらを横切って）位置するように配置される。第３および第４の垂直構造体１５および１６の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２ならびに強化層１３の下の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２がこのエッチング工程によって影響を受けないように、使用されるエッチング剤は、強化層１３の材料に対して選択的である。強化層シート１３０は、第３および第４の垂直構造体１５および１６の形状と同様の形状を有することができる。強化層ブリッジ１３１は、対応する強化層シート１３０間に延び、所望の構造（architecture）および必要とされる強化層ブリッジ１３１による安定性の量に基づいて、互いから一様にまたは独自に（uniquely）分離することができる。すなわち、所望の構造が、かなりの量の安定性を必要とすると予想される場合には、比較的に多数の強化層ブリッジ１３１が必要となり、それらの強化層ブリッジ１３１は、互いの比較的に近くに位置する必要がある。対照的に、所望の構造が、限られた量の安定性を必要とすると予想される場合には、比較的に少数の強化層ブリッジ１３１が必要となり、それらの強化層ブリッジ１３１は、互いから比較的に遠くにあってもよい。
【００３５】
図１７および１８を参照する。強化層１３の下の交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２の部分をエッチングして、基板１１の第１および第２のセクション１１０および１１１の上に第１および第２の垂直構造体１７および１８を形成する。交互に重ねられたｎ個の窒化物層１０および酸化物層１２のこれらの部分は、第１および第２の垂直構造体１７および１８の形状、サイズおよび位置が第３および第４の垂直構造体１５および１６の形状、サイズおよび位置と一致するように規定することができる。使用するエッチング剤は、第３および第４の垂直構造体１５および１６を形成するのに使用したエッチング剤と同じエッチング剤とすることができる。
【００３６】
上述の処理の結果として、強化ＶＮＡＮＤ構造体９０１が提供される。図１７および１８に示されているように、強化ＶＮＡＮＤ９０１は、第１および第２の垂直構造体１７および１８として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第１のセットと、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウムおよび酸化アルミニウムのうちの１つまたは複数から形成された、強化層シート１３０および強化層ブリッジ１３１を含む強化層と、第３および第４の垂直構造体１５および１６として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の第２のセットとを含む。第１の垂直構造体１７は基板１１の第１のセクション１１０から上方に延び、第２の垂直構造体１８は基板１１の第２のセクション１１１から上方に延びる。強化層シート１３０は、互いに別個であり、第１および第２の垂直構造体１７および１８のそれぞれの上面を横切って置かれる。強化層ブリッジ１３１は、強化層シート１３０を接続するように配置および構成される。第３の垂直構造体１５は、第１の垂直構造体１７に対応する強化層シート１３０から上方に延び、第４の垂直構造体１６は、第２の垂直構造体１８に対応する強化層シート１３０から上方に延びる。第１〜第４の垂直構造体１５〜１８はそれぞれ、ポリシリコンでライニングされた酸化物の柱１４０を含む。
【００３７】
少なくとも第１の垂直構造体１７と第２の垂直構造体１８の酸化物層の数および窒化物層の数はそれぞれ同じであり、第１および第２の垂直構造体１７および１８ならびに第３および第４の垂直構造体１５および１６は、例えば層の重量および貫通穴１４のエッチングのエッチング深さ範囲によって制限された層数を有することができる。
【００３８】
図１８に示されているように、強化ＶＮＡＮＤ構造体９０１は、追加の強化層９１０と、追加の第３のおよび追加の第４の垂直構造体９１１および９１２として形成された交互に重ねられた酸化物層および窒化物層の追加のセットとを含むことができる。これらの追加の特徴物は、第３および第４の垂直構造体１５および１６上に配置することができ、上の説明と同様にまたは処理後組立て工程（post-processing assembly process）で形成することができる。
【００３９】
図１９および２０を参照する。エッチング工程を実行して、第１〜第４の垂直構造体１５〜１８から窒化物層１０を除去する。
【００４０】
図２１および２２を参照する。第１〜第４の垂直構造体１５〜１８の酸化物層１２の露出した表面を、ライニング１９、例えば窒化シリコン・トラップ層および誘電体層またはブロッキング層（blocking layer）のライニング１９でライニングする。ライニング１９の材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスまたは他の同種のプロセスで堆積させることができる。
【００４１】
図２３および２４を参照する。第１〜第４の垂直構造体１５〜１８の酸化物層１２およびライニング１９の周囲に金属材料２０を堆積させる。金属材料２０は、タングステンまたは他の同種の材料とすることができ、第３の垂直構造体１５と第４の垂直構造体１６の間および第１の垂直構造体１７の上部と第２の垂直構造体１８の上部の間にトレンチ２０１を画定するように形成することができる。
【００４２】
図２５および２６を参照する。残った金属材料２０が、強化層シート１３０と同様の形状およびサイズを有し、ライニング付き酸化物層と交互に重ねられた金属層として提供されるように、金属材料２０および強化層ブリッジ１３１をエッチングする。
【００４３】
上述の処理の結果として、強化ＶＮＡＮＤ構造体１３０１が提供される。図２５および２６に示されているように、強化ＶＮＡＮＤ構造体１３０１は、第１および第２の垂直構造体１７および１８として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第１のセットと、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウムおよび酸化アルミニウムのうちの１つまたは複数から形成された、強化層シート１３０を含む強化層と、第３および第４の垂直構造体１５および１６として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の第２のセットとを含む。第１の垂直構造体１７は基板１１の第１のセクション１１０から上方に延び、第２の垂直構造体１８は基板１１の第２のセクション１１１から上方に延びる。強化層シート１３０は、互いに別個であり、第１および第２の垂直構造体１７および１８のそれぞれの上面を横切って置かれる。第３の垂直構造体１５は、第１の垂直構造体１７に対応する強化層シート１３０から上方に延び、第４の垂直構造体１６は、第２の垂直構造体１８に対応する強化層シート１３０から上方に延びる。第１〜第４の垂直構造体１５〜１８はそれぞれ、ポリシリコンでライニングされた酸化物の柱１４０を含む。
【００４４】
少なくとも第１の垂直構造体１７と第２の垂直構造体１８のライニング付き酸化物層の数および金属層の数はそれぞれ同じであり、第１および第２の垂直構造体１７および１８ならびに第３および第４の垂直構造体１５および１６は、例えば層の重量および貫通穴１４のエッチングのエッチング深さ範囲によって制限された層数を有することができる。
【００４５】
図２６に示されているように、強化ＶＮＡＮＤ構造体１３０１は、追加の強化層１３１０と、追加の第３のおよび追加の第４の垂直構造体１３１１および１３１２として形成された交互に重ねられたライニング付き酸化物層および金属層の追加のセットとを含むことができる。これらの追加の特徴物は、第３および第４の垂直構造体１５および１６上に配置することができ、上の説明と同様にまたは処理後組立て工程で形成することができる。
【００４６】
本明細書に提供された説明および図１〜２６の図解は、垂直構造体の２つのスタックが提供される実施形態に関するが、他の実施形態も存在し、それらの実施形態もこの説明の範囲に含まれることを理解されたい。例えば、図１８の強化層１３が全てのスタックを貫いて延びる、垂直構造体の２つ以上のスタックを提供することもできる。同様に、図１８に示された別個の強化層１３がそれぞれ、それぞれのスタックを貫いて延びる、垂直構造体の２つ以上のスタックの多数のセットを提供することもできる。さらに、ピラミッド（pyramidal）編成または碁盤格子（checkered）編成の垂直構造体の２つ以上のスタックの２つ以上のセット間に、（強化層１３および追加の強化層９１０などの）強化層を提供することもできる。
【００４７】
簡潔にするため、本明細書では、半導体デバイスおよび集積回路（ＩＣ）製造に関係した従来の技術が、詳細に説明されることもあり、または詳細には説明されないこともある。さらに、本明細書には詳細に記載されていない追加のステップまたは機能を有するより包括的な手順またはプロセスに、本明細書に記載されたさまざまな作業およびプロセス・ステップを組み込むことができる。特に、半導体デバイスおよび半導体ベースのＩＣの製造のさまざまなステップはよく知られており、そのため、本明細書では、簡潔にするために、よく知られたプロセスの詳細を提供することなく、従来の多くのステップが簡単にしか言及されておらず、または完全に省かれている。
【００４８】
一般に、ＩＣとしてパッケージ化されるマイクロチップを形成するために使用される各種プロセスは、４つの一般的なカテゴリ、すなわち膜堆積、除去／エッチング、半導体ドーピングおよびパターニング／リソグラフィに分類される。堆積は、ウェーハ上で材料を成長させる、ウェーハを材料でコーディングする、または他の手法でウェーハ上に材料を移動させるプロセスである。利用可能な技術には、特に、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、および最近になって出現した原子層堆積（ＡＬＤ）が含まれる。除去／エッチング（例えば選択的エッチングおよびＲＩＥまたは方向性および等方性エッチング）は、ウェーハから材料を除去するプロセスである。その例には、エッチング・プロセス（ウェットまたはドライ）、化学機械平坦化（ＣＭＰ）などが含まれる。半導体ドーピングは、ドーピング、例えばトランジスタのソースおよびドレインのドーピングによる電気的特性の改変であり、一般に拡散もしくはイオン注入またはその両方によって実行される。これらのドーピング・プロセスの後には、炉アニールまたは高速熱アニール（ＲＴＡ）が実行される。アニールは、注入したドーパントを活性化する役目を果たす。導体（例えばポリシリコン、アルミニウム、銅など）と絶縁体（例えばさまざまな形態の二酸化シリコン、窒化シリコンなど）の両方の膜が、トランジスタおよびそれらの構成要素を接続したり分離したりするために使用される。半導体基板のさまざまな領域の選択的ドーピングは、基板の導電性を、電圧の印加とともに変化させることを可能にする。これらのさまざまな構成要素の構造体を製作することによって、数百万個のトランジスタを構築し、それらを互いに接続して、最新のマイクロエレクトロニクス・デバイスの複雑な回路を形成することができる。半導体リソグラフィは、後に半導体基板に転写する３次元レリーフ像またはパターンを基板上に形成することである。半導体リソグラフィでは、パターンが、フォトレジストと呼ばれる感光性ポリマーによって形成される。トランジスタを構成する複雑な構造体および回路の数百万のトランジスタを接続する多くのワイヤを構築するために、リソグラフィ・ステップおよびエッチング・パターン転写ステップが何度も繰り返される。ウェーハ上に印刷するそれぞれのパターンは、予め形成されたパターンに位置合わせされ、導体、絶縁体および選択的にドープされた領域がゆっくりと積み上げられて、最終的なデバイスが形成される。
【図１】
2021512483.tif 000003
【図２】
2021512483.tif 000004
【図３】
2021512483.tif 000005
【図４】
2021512483.tif 000006
【図５】
2021512483.tif 000007
【図６】
2021512483.tif 000008
【図７】
2021512483.tif 000009
【図８】
2021512483.tif 000010
【図９】
2021512483.tif 000011
【図１０】
2021512483.tif 000012
【図１１】
2021512483.tif 000013
【図１２】
2021512483.tif 000014
【図１３】
2021512483.tif 000015
【図１４】
2021512483.tif 000016
【図１５】
2021512483.tif 000017
【図１６】
2021512483.tif 000018
【図１７】
2021512483.tif 000019
【図１８】
2021512483.tif 000020
【図１９】
2021512483.tif 000021
【図２０】
2021512483.tif 000022
【図２１】
2021512483.tif 000023
【図２２】
2021512483.tif 000024
【図２３】
2021512483.tif 000025
【図２４】
2021512483.tif 000026
【図２５】
2021512483.tif 000027
【図２６】
2021512483.tif 000028
【国際調査報告】
2021512483.tif 000029
2021512483.tif 000030