三维存储器装置和用于形成三维存储器装置的方法与流程

本公开一般涉及半导体技术的领域，并且更具体地，涉及半导体装置及其制作方法。

背景技术：

1、通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制作工艺，将平面存储器单元缩放到较小的尺寸。然而，随着存储器单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性并且成本高昂。因此，平面存储器单元的存储密度接近上限。

2、三维(3d)存储器架构可以解决平面存储器单元中的密度限制。3d存储器架构包括存储阵列和用于促进存储阵列的操作的外围电路。

技术实现思路

1、在一个方面中，一种半导体装置包括：存储器结构，其包括：第一晶体管，每个第一晶体管包括在竖直方向上延伸的半导体主体，位于第一晶体管的横向侧的半导体层，延伸穿过半导体层并且横向地环绕半导体层的第一部分的第一隔离结构，延伸穿过半导体层的第一部分的第一接触结构，以及位于半导体层的第一部分上方并且与第一接触结构连接的第一接触焊盘，其中，第一接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的第一部分的横向尺寸；以及电路结构，其包括第二晶体管，其中，电路结构与存储器结构键合，第一接触焊盘通过第一接触结构电连接到第二晶体管。

2、在一些实施方式中，第一隔离结构的横向横截面是环形。

3、在一些实施方式中，存储器结构还包括：第二隔离结构，其延伸穿过半导体层并且横向地环绕半导体层的第二部分；第二接触结构，其延伸穿过半导体层的第二部分；以及第二接触焊盘，其位于半导体层的第二部分上方并且与第二接触结构连接，其中，第二接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的第二部分的横向尺寸。

4、在一些实施方式中，第一隔离结构与第二隔离结构分隔开。

5、在一些实施方式中，第一隔离结构和第二隔离结构共享公共隔离壁。

6、在一些实施方式中，存储器结构还包括：字线，每个字线沿第一横向方向延伸并且包括在第一横向方向上布置的一行第一晶体管的多个栅极结构；以及位线，每个位线沿不同于第一横向方向的第二横向方向延伸并且连接到在第二横向方向上布置的一列第一晶体管。

7、在一些实施方式中，存储器结构还包括：存储件，每个存储件与对应的第一晶体管连接。

8、在一些实施方式中，存储件是电容器。

9、在一些实施方式中，第一晶体管包括竖直的半导体主体，竖直的半导体主体包括：与一个存储件连接的第一端；以及与一个位线连接的第二端。

10、在一些实施方式中，存储器结构还包括第三接触结构，其延伸穿过位于第一隔离结构外部的半导体层并与导电层连接，导电层与存储件电连接。

11、在另一方面中，一种形成半导体装置的方法包括：形成存储器结构，其包括：在半导体层的横向侧上形成第一晶体管，形成延伸穿过半导体层以横向地环绕半导体层的第一部分的第一隔离结构，以及形成延伸穿过半导体层的第一部分的第一接触结构；以及将电路结构键合到包括晶体管的存储器结构，使得第一接触结构耦合到电路结构中的第二晶体管。

12、在一些实施方式中，方法还包括：在半导体层的第一部分上方形成与第一接触结构连接的第一接触焊盘，其中，第一接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的第一部分的横向尺寸。

13、在一些实施方式中，形成存储器结构还包括：移除半导体衬底的一部分从而将半导体层与第一晶体管分隔开。

14、在一些实施方式中，形成第一隔离结构包括：形成竖直地延伸穿过半导体层并且横向地环绕半导体层的第一部分的第一隔离结构，半导体层的第一部分与半导体层的位于第一隔离结构外部的其它部分隔离。

15、在一些实施方式中，方法还包括：移除半导体衬底的一部分从而将半导体层与第一晶体管分隔开，并且从而将半导体层的被第一隔离结构环绕的第一部分与半导体层的位于第一隔离结构外部的其它部分分隔开。

16、在一些实施方式中，方法还包括：形成竖直地延伸穿过半导体层以通过半导体层的其它部分横向地环绕半导体层的第二部分的第二隔离结构；形成延伸穿过半导体层的第二部分的第二接触结构；以及在半导体层的第二部分上方形成与第二接触结构连接的第二接触焊盘，其中，第二接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的第二部分的横向尺寸。

17、在一些实施方式中，在同一第一工艺中形成第一隔离结构和第二隔离结构；并且在同一第二工艺中形成第一接触结构和第二接触结构；并且在同一第三工艺中形成第一接触焊盘和第二接触焊盘。

18、在一些实施方式中，方法还包括：第一隔离结构和第二隔离结构被形成为共享公共隔离壁。

19、在一些实施方式中，方法还包括：形成与第一晶体管连接的存储件；以及形成延伸穿过半导体层并位于第一隔离结构外部的第三接触结构，并且第三接触结构与导电层连接，导电层与存储件电连接，其中，在同一工艺中形成第一接触结构和第三接触结构。

20、在另一方面中，存储器系统包括：存储器装置，其包括与电路结构耦合的存储器结构，其中：存储器结构包括：第一晶体管，每个第一晶体管包括在竖直方向上延伸的半导体主体，位于第一晶体管的横向侧上的半导体层，延伸穿过半导体层并且横向地环绕半导体层的部分的隔离结构，延伸穿过半导体层的被隔离结构环绕的部分的触点，以及位于半导体层的部分上方并且与触点连接的接触焊盘，其中，接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的部分的横向尺寸；电路结构包括通过触点电连接到接触焊盘的第二晶体管；以及存储器控制器，其连接到接触焊盘并且被配置为通过接触焊盘控制存储器装置。

技术特征：

1.一种半导体装置，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中：

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述存储器结构还包括：

4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中：

5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中：

6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述存储器结构还包括：

7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述存储器结构还包括：

8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中：

9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中：

10.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述存储器结构还包括：

11.一种形成半导体装置的方法，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

13.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述存储器结构还包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述第一隔离结构包括：

15.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述存储器结构还包括：

16.根据权利要求12所述的方法，还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

19.根据权利要求11所述的方法，还包括：

20.一种存储器系统，包括：

技术总结
本文公开了三维存储器装置和用于形成三维存储器装置的方法。提供了一种半导体装置、存储器系统以及制作方法。半导体装置包括与电路结构键合的存储器结构。存储器结构包括：第一晶体管，每个第一晶体管包括在竖直方向上延伸的半导体主体；位于第一晶体管的横向侧的半导体层；延伸穿过半导体层并且横向地环绕半导体层的第一部分的第一隔离结构；延伸穿过半导体层的第一部分的第一接触结构；以及位于半导体层的第一部分上方并且与第一接触结构连接的第一接触焊盘。第一接触焊盘的横向尺寸小于半导体层的第一部分的横向尺寸。电路结构包括第二晶体管，并且第一接触焊盘通过第一接触结构电连接到第二晶体管。

技术研发人员：刘雅琴,刘威,王言虹,黄诗琪,刘子琛
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：2024/3/21