存储器系统、半导体设备及其制造方法与流程

本申请描述了整体涉及存储器系统、半导体设备和半导体设备的制造过程的实施例。

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，three dimensional)nand闪存存储器技术等，以实现更高的晶体管密度而无需更小的晶体管。在一些示例中，3d nand存储器设备包括垂直存储器单元串的阵列。每个垂直存储器单元串包括多个串联连接的存储器单元。增大垂直存储器单元串中存储器单元的数量能够增大数据存储密度。

技术实现思路

1、本公开的各方面提供了一种半导体设备，该半导体设备包括在第一方向上交替堆叠的导电层和绝缘层的堆叠体。导电层和绝缘层的堆叠体在第一方向上具有第一面和第二面。该半导体设备则包括所述导电层和绝缘层的堆叠体的第一面的半导体层；以及在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸的第一隔离结构。导电层和绝缘层的堆叠体的子集包括第一导电层。第一隔离结构将第一导电层的第一部分与第一导电层的第二部分分隔开。

2、在一些实施例中，该半导体设备包括在第一方向上穿过导电层和绝缘层的堆叠体延伸的第一栅极线缝隙(gls，first gate line slit)结构和第二gls结构。第一gls结构和第二gls结构在垂直于第一方向的第二方向上平行。第一隔离结构在第一gls结构和第二gls结构之间，并且平行于第一gls结构和第二gls结构。在一些示例中，该半导体设备还包括在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸的第二隔离结构。第二隔离结构和第一隔离结构在第一gls结构和第二gls结构之间，并且平行于第一gls结构和第二gls结构。

3、在一些示例中，导电层和绝缘层的堆叠体的子集包括第一导电层和至少第二导电层。

4、在一些实施例中，第一导电层的第一部分和第一导电层的第二部分之间的第一隔离结构的第一宽度宽于半导体层的第一部分和半导体层的第二部分之间的第二宽度。

5、在一些示例中，该半导体设备包括连接到第一导电层的第一部分的第一接触结构，以及连接到第一导电层的第二部分的第二接触结构。

6、在一些示例中，该半导体层包括多晶硅。

7、本公开的各方面提供了一种用于制造半导体设备的方法。该方法包括形成在第一方向上交替堆叠的导电层和绝缘层的堆叠体。导电层和绝缘层的堆叠体在第一方向上具有第一面和第二面。然后，该方法包括在导电层和绝缘层的堆叠体的第一面形成半导体层，以及形成第一隔离结构，该第一隔离结构在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸。导电层和绝缘层的堆叠体的子集包括第一导电层。第一隔离结构将第一导电层的第一部分与第一导电层的第二部分分隔开。

8、在一些示例中，该方法包括形成在第一方向上穿过导电层和绝缘层的堆叠体延伸的第一栅极线缝隙(gls)结构和第二gls结构。第一gls结构和第二gls结构在垂直于第一方向的第二方向上平行。第一隔离结构在第一gls结构和第二gls结构之间，并且平行于第一gls结构和第二gls结构。

9、在一些实施例中，该方法包括在第一gls结构和第二gls结构之间形成在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸的第二隔离结构。第二隔离结构和第一隔离结构在第一gls结构和第二gls结构之间，并且平行于第一gls结构和第二gls结构。

10、为了形成第一隔离结构，在一些示例中，该方法包括在半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集中形成沟槽；以及利用绝缘材料填充沟槽。为了形成该沟槽，该方法包括执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺在第一方向上在半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集中生成开口；以及执行第二蚀刻工艺，所述第二蚀刻工艺基于开口使第一导电层凹陷。

11、在一些实施例中，为了利用绝缘材料填充沟槽，该方法包括使用原子层沉积(ald，atomic layer deposition)沉积绝缘材料。

12、在一些示例中，为了形成半导体层，该方法包括从导电层和绝缘层的堆叠体的第一面去除初始层堆叠体，以及在导电层和绝缘层的堆叠体的第一面沉积半导体层。

13、本公开的各方面提供了一种包括第一管芯和第二管芯的半导体存储器设备。该第一管芯包括在第一方向上交替堆叠的导电层和绝缘层的堆叠体。导电层和绝缘层的堆叠体在第一方向上具有第一面和第二面。该第一管芯还包括在导电层和绝缘层的堆叠体的第一面的半导体层，以及在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸的第一隔离结构。该导电层和绝缘层的堆叠体的子集包括第一导电层，该第一隔离结构将第一导电层的第一部分与第一导电层的第二部分分隔开。该第二管芯与第一管芯键合并且距导电层和绝缘层的堆叠体的第二面比第一面更近。

14、本公开的各方面提供了一种包括与半导体存储器设备耦合的存储器控制器的存储器系统。该存储器控制器能够控制半导体存储器设备的数据存储操作。

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，还包括：

3.根据权利要求2所述的半导体设备，还包括：

4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述导电层和绝缘层的堆叠体的所述子集包括所述第一导电层和至少第二导电层。

5.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述第一隔离结构在所述第一导电层的所述第一部分和所述第一导电层的所述第二部分之间的第一宽度宽于所述第一隔离结构在所述半导体层的第一部分和所述半导体层的第二部分之间的第二宽度。

6.根据权利要求1所述的半导体设备，还包括：

7.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述半导体层包括多晶硅。

8.一种用于制作半导体设备的方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述形成所述第一隔离结构包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述形成所述沟槽包括：

13.根据权利要求11所述的方法，其中，利用所述绝缘材料填充所述沟槽包括：

14.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述半导体层包括：

15.一种半导体存储器设备，包括：

16.根据权利要求15所述的半导体存储器设备，还包括：

17.根据权利要求16所述的半导体存储器设备，还包括：

18.根据权利要求15所述的半导体存储器设备，其中，所述第二管芯包括：

19.根据权利要求15所述的半导体存储器设备，其中，所述第一隔离结构在所述第一导电层的所述第一部分与所述第一导电层的所述第二部分之间的第一宽度宽于所述第一隔离结构在所述半导体层的第一部分与所述半导体层的第二部分之间的第二宽度。

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。该半导体设备包括在第一方向上交替堆叠的导电层和绝缘层的堆叠体。导电层和绝缘层的堆叠体在第一方向上具有第一面和第二面。该半导体设备则包括所述导电层和绝缘层的堆叠体的第一面的半导体层；以及在第一方向上穿过半导体层、以及导电层和绝缘层的堆叠体的子集延伸的第一隔离结构。导电层和绝缘层的堆叠体的子集包括第一导电层。第一隔离结构将第一导电层的第一部分与第一导电层的第二部分分隔开。

技术研发人员：吴林春,孔翠翠,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：2024/3/27