垂直存储器设备及其制造方法与流程

本公开涉及存储器设备及其制造方法，并且更特别地，涉及垂直存储器设备及其制造方法。

背景技术：

1、半导体制造商开发了垂直设备技术，例如三维(3d)nand闪存存储器技术等，以实现更高的数据存储密度，而无需更小的存储器单元。在一些示例中，3d nand存储器设备包括核心区域和阶梯区域。核心区域包括交替的栅极层和绝缘层的堆叠体。交替的栅极层和绝缘层的堆叠体用于形成垂直堆叠的存储器单元。阶梯区域包括阶梯台阶形式的各个栅极层，以促进在各个栅极层上形成触点。触点用于将驱动电路连接到各个栅极层，用于控制堆叠的存储器单元。

技术实现思路

1、本公开的各方面提供一种半导体设备。该半导体设备包括堆叠体结构和触点结构。堆叠体结构包括交错的栅极层和绝缘层。触点结构包括导电结构和一个或多个绝缘结构。导电结构延伸穿过堆叠体结构并且形成栅极层中的一个栅极层的导电连接，并且一个或多个绝缘结构围绕导电结构并且导电结构与栅极层中的剩余栅极层电隔离。

2、在实施例中，触点结构还包括核心结构，核心结构设置在导电结构内。核心结构延伸穿过堆叠体结构，并且核心结构的材料与导电结构的材料不同。

3、在实施例中，一个或多个绝缘结构还包括一个或多个第一绝缘结构，一个或多个第一绝缘结构中的每一个第一绝缘结构设置在一对相邻的绝缘层之间，并且一个或多个第一绝缘结构设置在栅极层中的一个栅极层的第一侧上。

4、在实施例中，一个或多个绝缘结构还包括第二绝缘结构，并且第二绝缘结构延伸穿过栅极层中的一个或多个栅极层，一个或多个栅极层在栅极层中的一个栅极层的第二侧上。

5、在示例中，导电结构还包括突起部，并且突起部中的每一个突起部被一个或多个第一绝缘结构中的相应一个第一绝缘结构围绕。

6、在实施例中，一个或多个绝缘结构还包括第二绝缘结构，并且第二绝缘结构延伸穿过栅极层中的一个或多个栅极层，一个或多个栅极层在栅极层中的一个栅极层的第二侧上。

7、在示例中，栅极层中的每一个栅极层还包括高介电常数(高k)栅极绝缘体层和金属层。

8、在实施例中，堆叠体结构包括沿垂直方向形成的由栅极层和绝缘层构成的对。每对包括沿垂直方向在第一侧上的栅极层和相邻绝缘层。由栅极层和绝缘层构成的对以阶梯台阶形式堆叠，使得对于每一对，沿垂直方向在第一侧上的相邻对沿垂直于垂直方向的方向延伸超出对。导电结构在栅极层中的一个栅极层的阶梯台阶部分处形成与栅极层中的一个栅极层的导电连接。

9、本公开的各方面提供一种形成半导体设备的方法。该方法包括：形成穿过堆叠体结构的孔，堆叠体结构包括半导体设备的交错的第一层和绝缘层。孔被一个或多个绝缘结构和在第一层中的一个第一层中的电连接结构围绕并且与一个或多个绝缘结构和电连接结构相邻。该方法包括将一种或多种导电材料沉积到孔中以形成导电结构，导电结构导电连接到电连接结构。

10、在实施例中，该方法还包括：形成堆叠体结构，以及用栅极层替换第一层。第一层是牺牲层，并且形成孔还包括：形成孔的第一部分，其中第一部分穿透到牺牲层中的一个牺牲层中；在牺牲层中的一个牺牲层中形成第一凹陷区域，其中第一凹陷区域连接到孔的第一部分；在第一凹陷区域中形成电连接结构；去除牺牲层和绝缘层在孔的第一部分下方的剩余部分，以形成孔的延伸穿过堆叠体结构的第二部分。形成孔还包括通过以下操作形成一个或多个绝缘结构中的一个或多个第一绝缘结构：氧化牺牲层中与孔的第二部分相邻的一个或多个牺牲层，或在与孔的第二部分相邻的相应牺牲层中形成一个或多个第二凹陷区域，在与孔的第二部分相邻的相应牺牲层中形成一个或多个第二凹陷区域，并且在相应的一个或多个第二凹陷区域中形成一个或多个第一绝缘结构。

11、在示例中，方法还包括：在导电结构内形成核心结构，其中核心结构延伸穿过堆叠体结构，并且核心结构的材料与导电结构的材料不同。

12、在示例中，方法还包括：对于每个牺牲层，去除牺牲层和绝缘层在牺牲层的第一边缘上方的部分，使得牺牲层和绝缘层以阶梯台阶形式堆叠。

13、在示例中，第一层是栅极层，并且第一层中的一个第一层是栅极层中的一个栅极层。形成孔还包括：形成绝缘层和将由栅极层替换的牺牲层；形成贯穿牺牲层和绝缘层的初始孔，其中初始孔被一个或多个绝缘结构和牺牲结构围绕并且与一个或多个绝缘结构和牺牲结构相邻，牺牲结构在牺牲层中将被栅极层中的一个栅极层替换的一个牺牲层中；用覆盖一个或多个绝缘结构和牺牲结构的侧壁的一种或多种牺牲材料填充初始孔；用栅极层替换牺牲层和牺牲结构，其中栅极层包括高介电常数(高k)栅极绝缘体层和对应的金属层，并且高k栅极绝缘体层在栅极层中的一个栅极层中的部分与一种或多种牺牲材料相邻；以及去除一种或多种牺牲材料和高k栅极绝缘体层在栅极层中的一个栅极层中的部分以形成孔。

14、在示例中，方法还包括：对于每个牺牲层，去除牺牲层和绝缘层在牺牲层的第一边缘上方的部分，使得牺牲层和绝缘层以阶梯台阶形式堆叠。

15、在示例中，导电结构还包括突起部，并且突起部中的每一个突起部被一个或多个绝缘结构中的设置在电连接结构下方的相应一个绝缘结构围绕。

16、本公开的各方面提供了一种存储器系统，包括与半导体设备耦合的控制器。

技术特征：

1.一种半导体设备，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述触点结构还包括：

3.根据权利要求1所述的半导体设备，其中：

4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中：

5.根据权利要求3所述的半导体设备，其中：

6.根据权利要求3所述的半导体设备，其中：

7.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述栅极层中的每一个栅极层还包括高介电常数(高k)栅极绝缘体层和金属层。

8.根据权利要求1所述的半导体设备，其中：

9.根据权利要求8所述的半导体设备，其中：

10.根据权利要求8所述的半导体设备，其中，所述栅极层中的每一个栅极层还包括高介电常数(高k)栅极绝缘体层和金属层。

11.根据权利要求8所述的半导体设备，其中，所述触点结构还包括设置在所述导电结构内的核心结构，所述核心结构延伸穿过所述堆叠体结构，并且所述核心结构的材料与所述导电结构的材料不同。

12.一种形成半导体设备的方法，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：

16.根据权利要求12所述的方法，其中：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

19.根据权利要求12所述的方法，其中：

20.一种存储器系统，包括：

技术总结
本公开的各方面提供了一种半导体设备。该半导体设备包括堆叠体结构和触点结构。该堆叠体结构包括交错的栅极层和绝缘层。该触点结构包括导电结构和一个或多个绝缘结构。导电结构可以延伸穿过堆叠体结构并且形成与栅极层中的一个栅极层的导电连接。一个或多个绝缘结构围绕导电结构并且将导电结构与栅极层中的剩余栅极层电隔离。一个或多个绝缘结构还包括一个或多个第一绝缘结构。一个或多个第一绝缘结构中的每一个第一绝缘结构设置在一对相邻的绝缘层之间，并且一个或多个第一绝缘结构设置在栅极层中的一个栅极层的第一侧上。本公开涉及垂直存储器设备及其制造方法。

技术研发人员：谢景涛,颜丙杰,周文犀,王迪,夏志良,霍宗亮
受保护的技术使用者：长江存储科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5