本公開總體上涉及半導(dǎo)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(shù)：

1、通過改進(jìn)工藝技術(shù)、電路設(shè)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(shù)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(gòu)可以解決平面存儲單元中的密度限制。

2、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)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(gòu)變得更加復(fù)雜，用作膜層的載體的硅襯底可能不支持由膜應(yīng)力引起的晶片變形，這可能最終導(dǎo)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(yīng)地增大，導(dǎo)致gls的臨界尺寸的變化，從而增加由于應(yīng)力和其他因素導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的風(fēng)險。這種不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致存儲指狀物彎曲/塌陷、晶片弓形效應(yīng)，并影響后續(xù)3d存儲器件制造工藝，例如增加光刻對準(zhǔn)工藝中的重疊誤差。

技術(shù)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(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括：堆疊結(jié)構(gòu)，包括交替的導(dǎo)電層和電介質(zhì)層；以及柵極線結(jié)構(gòu)，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)并沿著第一橫向方向橫向延伸，以將所述堆疊結(jié)構(gòu)分成存儲塊，所述柵極線結(jié)構(gòu)包括：柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段，沿著所述第一橫向方向?qū)?zhǔn)；以及至少一個虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)，在所述第一橫向方向上位于所述柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段之間。

3、在一些實施方式中，所述半導(dǎo)體器件還包括：柵極線接觸結(jié)構(gòu)和虛設(shè)接觸結(jié)構(gòu)，均在所述堆疊結(jié)構(gòu)的階梯區(qū)域中垂直延伸。

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

5、在一些實施方式中，每個柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段包括壁結(jié)構(gòu)，所述壁結(jié)構(gòu)在所述第一橫向方向上橫向延伸并與所述堆疊結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)電層絕緣。

6、在一些實施方式中，所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)和所述溝道結(jié)構(gòu)中的每者包括高k層、第一氧化物層、氮化物層、第二氧化物層、半導(dǎo)體層和填充結(jié)構(gòu)。

7、在一些實施方式中，每個溝道結(jié)構(gòu)包括第一氧化物層、氮化物層、第二氧化物層、半導(dǎo)體層和填充結(jié)構(gòu)；并且每個虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)包括：氧化物結(jié)構(gòu)，具有面向相鄰的柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段的凸側(cè)壁表面；以及嵌入所述氧化物結(jié)構(gòu)中的至少一個半導(dǎo)體層和填充結(jié)構(gòu)。

8、在一些實施方式中，所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)沿著所述第一橫向方向的第一寬度大于所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)沿著正交于所述第一橫向方向的第二橫向方向的第二寬度。

9、在一些實施方式中，每個柵極線接觸結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電過孔并且電連接到所述堆疊結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的導(dǎo)電層。

10、在一些實施方式中，所述導(dǎo)電過孔與所述對應(yīng)的導(dǎo)電層上的著落導(dǎo)電層接觸，并與所述對應(yīng)的導(dǎo)電層下方的其它導(dǎo)電層絕緣。

11、本公開的另一個方面提供了一種用于形成半導(dǎo)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；形成第一通孔的行，所述第一通孔沿著第一橫向方向橫向?qū)?zhǔn)，并且均垂直穿過所述電介質(zhì)堆疊體；在所述第一通孔中形成犧牲填充結(jié)構(gòu)；從所述第一通孔的第一子集去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)，其中，所述第一通孔的所述第一子集分別由所述第一通孔的第二子集彼此分離，并且每個第二子集中的所述第一通孔彼此相鄰地對準(zhǔn)；在所述第一通孔的所述第一子集中形成虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)；從所述第一通孔的所述第二子集去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)，并去除所述電介質(zhì)堆疊體的部分，以形成溝槽，其中，所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)和所述溝槽在所述第一橫向方向上橫向?qū)?zhǔn)；以及在所述溝槽中形成柵極線縫隙段。

12、在一些實施方式中，所述方法還包括：當(dāng)形成所述第一通孔的行時，在陣列區(qū)域中形成第二通孔；以及在階梯區(qū)域中形成第三通孔。

13、在一些實施方式中，所述方法還包括：當(dāng)在所述第一通孔中形成犧牲填充結(jié)構(gòu)時，在所述第二通孔和所述第三通孔中形成犧牲填充結(jié)構(gòu)。

14、在一些實施方式中，所述方法還包括：當(dāng)從所述第一通孔的所述第一子集去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)時，從所述第二通孔去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)。

15、在一些實施方式中，所述方法還包括：當(dāng)形成所述第一虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)時，在所述第二通孔中形成溝道結(jié)構(gòu)。

16、在一些實施方式中，形成所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)包括：在所述第一通孔的所述第一子集的側(cè)壁上形成第一氧化物層；在所述第一氧化物層上形成氮化物層；在所述氮化物層上形成第二氧化物層；在所述第二氧化物層上形成半導(dǎo)體層；以及在所述半導(dǎo)體層上形成填充結(jié)構(gòu)以填充所述第一通孔的所述第一子集。

17、在一些實施方式中，形成所述溝槽還包括：去除所述第一氧化物層、所述氮化物層和所述第二氧化物層的部分以暴露所述半導(dǎo)體層的部分；以及氧化所述半導(dǎo)體層的所暴露的部分。

18、在一些實施方式中，形成所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)還包括：在所述第一通孔的所述第一子集的所述側(cè)壁上形成高k層；其中，所述第一氧化物層形成在所述高k層上。

19、在一些實施方式中，所述方法還包括：經(jīng)由所述溝槽用導(dǎo)電層替換所述犧牲層。

20、在一些實施方式中，形成所述第一柵極線縫隙段和所述第二柵極線縫隙段包括：在所述溝槽的側(cè)壁和底部上形成絕緣層；以及在所述絕緣層上形成壁結(jié)構(gòu)以填充所述溝槽。

21、在一些實施方式中，所述方法還包括：形成柵極線接觸結(jié)構(gòu)，所述柵極線接觸結(jié)構(gòu)穿過所述階梯區(qū)域并與對應(yīng)的導(dǎo)電層接觸。

22、在一些實施方式中，形成所述柵極線接觸結(jié)構(gòu)包括：從一個第三通孔去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)以重新打開所述一個第三通孔；執(zhí)行凹陷蝕刻以暴露與所述對應(yīng)的導(dǎo)電層接觸的著落導(dǎo)電層；以及在所述一個第三通孔中形成導(dǎo)電過孔以與所述著落導(dǎo)電層接觸。

23、本公開的另一方面提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括：堆疊結(jié)構(gòu)，包括交替的導(dǎo)電層和電介質(zhì)層；以及柵極線結(jié)構(gòu)，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)并沿著第一橫向方向橫向延伸以將所述堆疊結(jié)構(gòu)分成存儲塊，所述柵極線結(jié)構(gòu)包括：柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段，沿著所述第一橫向方向?qū)?zhǔn)；以及虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)，沿著所述第一橫向方向彼此靠近地對準(zhǔn)并且在所述第一橫向方向上位于所述柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段之間；柵極線接觸結(jié)構(gòu)和虛設(shè)接觸結(jié)構(gòu)，均在所述堆疊結(jié)構(gòu)的階梯區(qū)域中垂直延伸；以及溝道結(jié)構(gòu)，均在所述堆疊結(jié)構(gòu)的陣列區(qū)域中垂直延伸。

24、本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本公開的說明書、權(quán)利要求和附圖來理解本公開的其他方面。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體器件，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中：

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中：

10.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，當(dāng)形成所述第一通孔的行時，所述方法還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，當(dāng)在所述第一通孔中形成犧牲填充結(jié)構(gòu)時，所述方法還包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，當(dāng)從所述第一通孔的所述第一子集去除所述犧牲填充結(jié)構(gòu)時，所述方法還包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，當(dāng)形成所述第一虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)時，所述方法還包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，形成所述溝槽還包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，形成所述虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)還包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述第一柵極線縫隙段和所述第二柵極線縫隙段包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括：

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，形成所述柵極線接觸結(jié)構(gòu)包括：

22.一種半導(dǎo)體器件，包括：

技術(shù)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(dǎo)體器件包括：堆疊結(jié)構(gòu)，包括交替的導(dǎo)電層和電介質(zhì)層；以及柵極線結(jié)構(gòu)，垂直延伸穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)并沿著第一橫向方向橫向延伸，以將所述堆疊結(jié)構(gòu)分成存儲塊。所述柵極線結(jié)構(gòu)包括：柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段，沿著所述第一橫向方向?qū)?zhǔn)；以及至少一個虛設(shè)溝道結(jié)構(gòu)，在所述第一橫向方向上位于所述柵極線縫隙結(jié)構(gòu)段之間。

技術(shù)研發(fā)人員：何舟,肖夢,劉隆冬,董寬,張剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長江存儲科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15