本公開(kāi)整體涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，并且具體地涉及含有自對(duì)準(zhǔn)字線(xiàn)接觸通孔結(jié)構(gòu)的三維存儲(chǔ)器器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、每個(gè)單元具有一個(gè)位的三維豎直nand串在t.endoh等人的名稱(chēng)為“具有堆疊的包圍柵極晶體管(s-sgt)結(jié)構(gòu)化單元的新型超高密度存儲(chǔ)器(novel?ultra?high?densitymemory?with?a?stacked-surrounding?gate?transistor(s-sgt)structured?cell)”，iedm?proc.(2001)33-36的文章中公開(kāi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：絕緣層和導(dǎo)電層的交替堆疊，所述交替堆疊在接觸區(qū)中具有階梯式表面；存儲(chǔ)器開(kāi)口，所述存儲(chǔ)器開(kāi)口豎直延伸穿過(guò)所述交替堆疊；存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)，所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)位于所述存儲(chǔ)器開(kāi)口中，其中所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊和相應(yīng)豎直半導(dǎo)體溝道；至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分，所述至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分覆蓋在所述交替堆疊上；鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)，所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過(guò)所述接觸區(qū)中的所述交替堆疊；支撐柱結(jié)構(gòu)，所述支撐柱結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過(guò)所述至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分和所述交替堆疊并位于所述接觸區(qū)中，其中所述支撐柱結(jié)構(gòu)的頂表面位于包括所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)的頂表面的水平平面中；以及層接觸通孔結(jié)構(gòu)，所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過(guò)所述至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)接觸所述導(dǎo)電層中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層和所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)。

2、根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了一種形成三維存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括：在襯底之上形成絕緣層和犧牲材料層的交替堆疊；穿過(guò)所述交替堆疊形成存儲(chǔ)器開(kāi)口和接觸開(kāi)口；在所述接觸開(kāi)口中形成犧牲接觸開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)；在所述存儲(chǔ)器開(kāi)口中形成存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)，其中所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)豎直半導(dǎo)體溝道和相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊；用導(dǎo)電層替換所述犧牲材料層；通過(guò)在替換所述犧牲材料層之后去除所述犧牲接觸開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)來(lái)形成接觸腔；通過(guò)執(zhí)行各向同性蝕刻工藝來(lái)側(cè)向擴(kuò)展所述接觸腔，所述各向同性蝕刻工藝使圍繞所述接觸腔中的每個(gè)接觸腔的所述絕緣層的近側(cè)部分相對(duì)于所述導(dǎo)電層選擇性地側(cè)向凹陷；在側(cè)向擴(kuò)展的接觸腔的下部部分中形成鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)；以及在所述側(cè)向擴(kuò)展的接觸腔的上部部分中形成層接觸通孔結(jié)構(gòu)。

3、根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供了一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：絕緣層和導(dǎo)電層的交替堆疊，所述交替堆疊在接觸區(qū)中具有階梯式表面；存儲(chǔ)器開(kāi)口，所述存儲(chǔ)器開(kāi)口豎直延伸穿過(guò)所述交替堆疊；存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)，所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)位于所述存儲(chǔ)器開(kāi)口中，其中所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊和相應(yīng)豎直半導(dǎo)體溝道；介電襯墊，所述介電襯墊覆蓋在所述階梯式表面的多個(gè)水平表面區(qū)段和多個(gè)豎直表面區(qū)段上并在所述導(dǎo)電層的多個(gè)層級(jí)上方延伸；后向階梯式介電材料部分，所述后向階梯式介電材料部分接觸所述介電襯墊的頂表面區(qū)段；鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)，所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過(guò)所述接觸區(qū)中的所述交替堆疊；以及層接觸通孔結(jié)構(gòu)，所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過(guò)所述后向階梯式介電材料部分并接觸所述導(dǎo)電層中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層和所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)。

4、根據(jù)本公開(kāi)的又一方面，一種形成三維存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括：在襯底上方形成絕緣層和犧牲材料層的交替堆疊；通過(guò)對(duì)所述交替堆疊進(jìn)行圖案化形成階梯式表面；在所述階梯式表面上方形成后向階梯式介電材料部分；穿過(guò)所述交替堆疊形成存儲(chǔ)器開(kāi)口；在所述存儲(chǔ)器開(kāi)口中形成存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)，其中所述存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)豎直半導(dǎo)體溝道和相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊；穿過(guò)所述后向階梯式介電材料部分、所述階梯式表面和所述交替堆疊形成接觸腔；通過(guò)執(zhí)行各向同性蝕刻工藝來(lái)側(cè)向擴(kuò)展所述接觸腔，所述各向同性蝕刻工藝使圍繞所述接觸腔中的每個(gè)接觸腔的所述絕緣層的近側(cè)部分和所述后向階梯式介電材料部分相對(duì)于所述犧牲材料層選擇性地側(cè)向凹陷；在側(cè)向擴(kuò)展的接觸腔的下部部分中形成鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)；在所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)上的所述接觸腔的上部部分中形成犧牲接觸通孔結(jié)構(gòu)；用導(dǎo)電層替換所述犧牲材料層；以及用接觸所述導(dǎo)電層中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層的層接觸通孔結(jié)構(gòu)替換所述犧牲接觸通孔結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)介電鰭，所述至少一個(gè)介電鰭在所述絕緣層中的相應(yīng)一個(gè)絕緣層的層級(jí)處側(cè)向向外突出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述至少一個(gè)介電鰭中的一個(gè)或多個(gè)介電鰭包括與所述絕緣層中的相應(yīng)一個(gè)絕緣層接觸的圓柱形側(cè)壁。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)包括介電基座結(jié)構(gòu)，所述介電基座結(jié)構(gòu)從襯底豎直延伸到所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)的底表面。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中對(duì)于所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的所述相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)的頂表面位于所述導(dǎo)電層中的所述相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層的頂表面處或在所述導(dǎo)電層中的所述相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層的頂表面的上方。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)包括與所述導(dǎo)電層中的所述相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層的環(huán)形頂表面區(qū)段接觸的相應(yīng)環(huán)形底表面。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)還包括相應(yīng)的凸起底表面，所述凸起底表面接觸所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的所述相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)的頂表面區(qū)段并位于包括所述相應(yīng)環(huán)形底表面的水平平面上方。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部圓柱形側(cè)壁，所述內(nèi)部圓柱形側(cè)壁接觸所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的所述相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)的圓柱形側(cè)壁的上部部分。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的三維存儲(chǔ)器器件，還包括插置在所述至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分與所述交替堆疊的所述階梯式表面之間的至少一個(gè)介電襯墊，其中所述至少一個(gè)介電襯墊的水平表面位于與所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的所述一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)的所述環(huán)形頂表面相同的水平平面內(nèi)。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)包括直圓柱形側(cè)壁，所述直圓柱形側(cè)壁從所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的所述一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)的頂表面豎直延伸到所述導(dǎo)電層中的一個(gè)導(dǎo)電層的水平表面。

14.一種形成三維存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法還包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述至少一個(gè)介電襯墊包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中：

21.一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電襯墊的厚度大于所述導(dǎo)電層的厚度。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電襯墊包括接縫，所述接縫位于所述介電襯墊的階梯式底表面與接觸所述后向階梯式介電材料部分的階梯式頂表面之間的中間。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，還包括下方介電襯墊，所述下方介電襯墊接觸所述階梯式表面的所述多個(gè)水平表面區(qū)段和所述多個(gè)豎直表面區(qū)段，并在所述導(dǎo)電層的多個(gè)層級(jí)上方和所述介電襯墊下方延伸。

26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)介電鰭，所述至少一個(gè)介電鰭在所述絕緣層中的相應(yīng)一個(gè)絕緣層的層級(jí)處側(cè)向向外突出。

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述至少一個(gè)介電鰭包括與所述絕緣層中的相應(yīng)一個(gè)絕緣層接觸的圓柱形側(cè)壁。

31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)還包括介電基座結(jié)構(gòu)，所述介電基座結(jié)構(gòu)從所述交替堆疊下面的襯底豎直延伸到所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)的底表面。

32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中對(duì)于所述鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的每個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)：

33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)包括與所述導(dǎo)電層中的所述相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層的環(huán)形頂表面區(qū)段接觸的相應(yīng)環(huán)形底表面。

34.一種形成三維存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括：

35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，所述方法還包括：

36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中：

37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中在形成所述導(dǎo)電層之后，在所述溝槽間階梯式腔的所述體積內(nèi)的所述空隙內(nèi)形成所述替換介電襯墊。

38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述替換介電襯墊在所述犧牲接觸通孔結(jié)構(gòu)形成之后形成，并且側(cè)向包圍所述犧牲接觸通孔結(jié)構(gòu)。

39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述介電襯墊包含與所述犧牲材料層相同的材料，并在移除所述犧牲材料層的各向同性蝕刻步驟期間被移除。

40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中：

技術(shù)總結(jié)
一種三維存儲(chǔ)器器件包括絕緣層和導(dǎo)電層的交替堆疊，其在接觸區(qū)中具有階梯式表面；存儲(chǔ)器開(kāi)口，其豎直延伸穿過(guò)該交替堆疊；存儲(chǔ)器開(kāi)口填充結(jié)構(gòu)，其位于該存儲(chǔ)器開(kāi)口中；至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分，其覆蓋在該交替堆疊上；鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)，其豎直延伸穿過(guò)該接觸區(qū)中的該交替堆疊；支撐柱結(jié)構(gòu)；以及層接觸通孔結(jié)構(gòu)，其豎直延伸穿過(guò)該至少一個(gè)后向階梯式介電材料部分。該層接觸通孔結(jié)構(gòu)中的每個(gè)層接觸通孔結(jié)構(gòu)接觸該導(dǎo)電層中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電層和該鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個(gè)鰭狀介電柱結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：松野光一,舟山幸太
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桑迪士克科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6