本公開總體上涉及半導體，并且更具體地，涉及三維(three-dimensional，3d)存儲器件，以及用于形成三維(3d)存儲器件的制造方法。

背景技術：

1、通過改進工藝技術、電路設計、編程算法和制造工藝，可以將平面存儲單元縮放至較小尺寸。然而，隨著存儲單元的特征尺寸接近下限，平面工藝和制造技術變得具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。因此，平面存儲單元的存儲密度接近上限。三維(3d)存儲架構可以解決平面存儲單元中的密度限制。

2、隨著半導體技術的進步，3d存儲器件，例如3d?nand存儲器件，不斷縮放更多的膜層，以提高晶片的面積利用率。在一些現(xiàn)有的3d?nand存儲器件中，隨著膜層數(shù)量的增加和膜層的結(jié)構變得更加復雜，用作膜層的載體的硅襯底可能不支持由膜應力引起的晶片變形，這可能最終導致晶片成弧形。此外，隨著氧化物/氮化物(oxide/nitride，on)層數(shù)量增加，柵極線縫隙(gate?line?slit，gls)的蝕刻深度相應地增大，導致gls的臨界尺寸的變化，從而增加由于應力和其他因素導致的結(jié)構不穩(wěn)定的風險。這種不穩(wěn)定結(jié)構可能導致存儲指狀物彎曲/塌陷、晶片弓形效應，并影響后續(xù)3d存儲器件制造工藝，例如增加光刻對準工藝中的重疊誤差。

技術實現(xiàn)思路

1、本文公開了三維(3d)存儲器件及其制造方法的實施方式。

2、本公開的一個方面提供了一種半導體器件，所述半導體器件包括：堆疊結(jié)構，包括交替的導電層和電介質(zhì)層；以及柵極線結(jié)構，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構并沿著第一橫向方向橫向延伸，以將所述堆疊結(jié)構分成存儲指狀物，所述柵極線結(jié)構包括：柵極線縫隙結(jié)構段，沿著所述第一橫向方向?qū)?；以及至少一個第一虛設接觸結(jié)構，在所述第一橫向方向上位于相鄰柵極線縫隙結(jié)構段之間。

3、在一些實施方式中，所述至少一個第一虛設接觸結(jié)構位于陣列區(qū)域或階梯區(qū)域中。

4、在一些實施方式中，存在沿著所述第一橫向方向位于相鄰的兩個柵極線縫隙結(jié)構段之間的多個第一虛設接觸結(jié)構。

5、在一些實施方式中，所述半導體器件還包括：第二虛設接觸結(jié)構，在所述階梯區(qū)域中；其中，相鄰的第一虛設接觸結(jié)構之間的第一距離小于相鄰的第二虛設結(jié)構之間的第二距離。

6、在一些實施方式中，所述第一虛設接觸結(jié)構和所述第二虛設接觸結(jié)構中的每者包括過孔結(jié)構，所述過孔結(jié)構通過間隔層與所述堆疊結(jié)構的所述導電層絕緣；并且所述第一虛設接觸結(jié)構的所述間隔層的厚度基本上等于所述第二虛設接觸結(jié)構的所述間隔層的厚度。

7、在一些實施方式中，所述半導體器件還包括：柵極線接觸結(jié)構，在所述階梯區(qū)域中垂直延伸。

8、在一些實施方式中，所述半導體器件還包括：每個柵極線縫隙結(jié)構段包括壁結(jié)構，所述壁結(jié)構在所述第一橫向方向上橫向延伸并且與所述堆疊結(jié)構的所述導電層絕緣；并且每個柵極線接觸結(jié)構包括導電過孔，并且電連接到所述堆疊結(jié)構的對應的導電層。

9、在一些實施方式中，所述半導體器件還包括：所述導電過孔與所述對應的導電層上的著落導電層接觸，并且與所述對應的導電層下方的其他導電層絕緣。

10、在一些實施方式中，所述柵極線縫隙結(jié)構段在正交于所述第一橫向方向的第二橫向方向上的寬度基本上等于所述第一虛設接觸結(jié)構在所述第二橫向方向上的寬度。

11、在一些實施方式中，所述半導體器件還包括：溝道結(jié)構，均在所述堆疊結(jié)構的陣列區(qū)域中垂直延伸。

12、本公開的另一個方面提供了一種用于形成半導體器件的方法，所述方法包括：形成包括交替的犧牲層和電介質(zhì)層的電介質(zhì)堆疊體；形成第一通孔，所述第一通孔沿著第一橫向方向橫向?qū)?，并且均垂直延伸穿過所述電介質(zhì)堆疊體；在所述第一通孔中形成犧牲填充結(jié)構；從所述第一通孔的第一子集去除所述犧牲填充結(jié)構；在所述第一通孔的所述第一子集中形成第一虛設接觸結(jié)構；從所述第一通孔的第二子集去除所述犧牲填充結(jié)構以形成柵極線縫隙，其中，所述第一虛設接觸結(jié)構位于所述柵極線縫隙之間，所述第一虛設接觸結(jié)構和所述柵極線縫隙在所述第一橫向方向上橫向?qū)?；以及在所述柵極線縫隙中形成柵極線縫隙結(jié)構段。

13、在一些實施方式中，所述方法還包括：在所述電介質(zhì)堆疊體的一側(cè)形成階梯結(jié)構；形成位于所述階梯結(jié)構中的第二通孔；在所述第二通孔中形成犧牲填充結(jié)構；從所述第二通孔去除所述犧牲填充結(jié)構；以及在所述第二通孔中形成第二虛設接觸結(jié)構。

14、在一些實施方式中，所述方法還包括：所述第一通孔和所述第二通孔同時形成；所述犧牲填充結(jié)構同時形成在所述第一通孔和所述第二通孔中；同時從所述第一通孔的所述第一子集和所述第二通孔去除所述犧牲填充結(jié)構；并且所述第一虛設接觸結(jié)構和所述第二虛設接觸結(jié)構同時形成在所述第一通孔的所述第一子集和所述第二通孔中。

15、在一些實施方式中，形成所述第一虛設接觸結(jié)構和所述第二虛設接觸結(jié)構包括：去除所述犧牲層的由所述第一通孔的所述第一子集和所述第二通孔暴露的部分，以在所述電介質(zhì)層之間形成橫向凹陷，使得每個第一子集中的相鄰第一通孔通過所述橫向凹陷彼此互連；在所述橫向凹陷以及所述第一通孔的所述第一子集和所述第二通孔的側(cè)壁中形成第一絕緣層；以及在所述第一絕緣層上形成過孔結(jié)構，以填充所述第一通孔的所述第一子集和所述第二通孔。

16、在一些實施方式中，所述方法還包括：經(jīng)所述柵極線縫隙去除所述犧牲層以在所述電介質(zhì)層之間形成橫向開口；以及在所述橫向開口中形成導電層。

17、在一些實施方式中，形成所述柵極線縫隙結(jié)構段包括：去除所述電介質(zhì)層的由所述柵極線縫隙暴露的部分；在所述柵極線縫隙的側(cè)壁和底部上形成第二絕緣層；以及在所述第二絕緣層上形成壁結(jié)構以填充所述柵極線縫隙。

18、在一些實施方式中，所述方法還包括：去除所述第二虛設接觸結(jié)構的部分以形成第三通孔；以及在所述第三通孔中形成柵極線接觸結(jié)構。

19、在一些實施方式中，形成所述階梯結(jié)構包括在所述階梯結(jié)構的每個梯級上形成著落導電層；形成所述第三通孔包括暴露所述著落導電層；并且形成所述柵極線接觸結(jié)構包括在所述第三通孔中形成導電過孔以與所述著落導電層接觸。

20、在一些實施方式中，所述方法還包括：形成均在電介質(zhì)堆疊體的陣列區(qū)域中垂直延伸的溝道結(jié)構。

21、本公開的另一個方面提供了一種存儲器件，所述存儲器件包括：堆疊結(jié)構，包括交替的導電層和電介質(zhì)層；溝道結(jié)構，均在所述堆疊結(jié)構的陣列區(qū)域中垂直延伸；柵極線結(jié)構，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構并沿著第一橫向方向橫向延伸，以將所述堆疊結(jié)構分成存儲指狀物，所述柵極線結(jié)構包括：柵極線縫隙結(jié)構段，沿著所述第一橫向方向?qū)?；以及第一虛設接觸結(jié)構，沿著所述第一橫向方向彼此靠近地對準，并且在所述第一橫向方向上位于所述柵極線縫隙結(jié)構段之間；第二虛設接觸結(jié)構，彼此分立地對準并且位于所述堆疊結(jié)構的階梯區(qū)域中；以及柵極線接觸結(jié)構，在所述堆疊結(jié)構的所述階梯區(qū)域中垂直延伸。

22、本領域技術人員可以根據(jù)本公開的說明書、權利要求和附圖來理解本公開的其他方面。

技術特征：

1.一種半導體器件，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中：

3.根據(jù)權利要求2所述的半導體器件，其中：

4.根據(jù)權利要求3所述的半導體器件，還包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，其中：

6.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，還包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的半導體器件，其中：

8.根據(jù)權利要求7所述的半導體器件，其中：

9.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中：

10.根據(jù)權利要求6所述的半導體器件，還包括：

11.一種用于形成半導體器件的方法，包括：

12.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括：

13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中：

14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，形成所述第一虛設接觸結(jié)構和所述第二虛設接觸結(jié)構包括：

15.根據(jù)權利要求14所述的方法，還包括：

16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，形成所述柵極線縫隙結(jié)構段包括：

17.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括：

18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中：

19.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括：

20.一種存儲器件，包括：

技術總結(jié)
公開了三維(3D)存儲器件及其制造方法的實施方式。一種公開的半導體器件可以包括：堆疊結(jié)構，包括交替的導電層和電介質(zhì)層；以及柵極線結(jié)構，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構并沿著第一橫向方向橫向延伸，以將所述堆疊結(jié)構分成存儲指狀物。所述柵極線結(jié)構可以包括：柵極線縫隙結(jié)構段，沿著所述第一橫向方向?qū)?；以及至少一個第一虛設接觸結(jié)構，在所述第一橫向方向上位于相鄰柵極線縫隙結(jié)構段之間。

技術研發(fā)人員：董寬,肖夢,何舟,劉隆冬,趙祥輝,張剛
受保護的技術使用者：長江存儲科技有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15