半导体装置及半导体装置的制造方法与流程

本公开的各种实施方式总地涉及电子装置，并且更具体地，涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、非易失性存储器装置与电源开/关条件无关地保存所存储的数据。其中存储器单元以单层形成在基板上方的二维非易失性存储器装置的集成密度的增加最近受到限制。因此，已经提出了其中存储器单元沿垂直方向层叠在基板上方的三维非易失性存储器装置。

2、三维非易失性存储器装置可以包括彼此交替地层叠的层间绝缘层和栅电极，以及穿过其的沟道层，其中存储器单元沿着沟道层层叠。已经开发了各种结构及制造方法来提高三维非易失性存储器装置的操作可靠性。

技术实现思路

1、根据实施方式，一种半导体装置可以包括：栅极层叠结构，其包括彼此交替地层叠的层间绝缘层和导电层；在与栅极层叠结构的层叠方向相对应的垂直方向上延伸的第一插塞图案和第二插塞图案；设置在第一插塞图案与导电层之间的第一数据储存层和设置在第二插塞图案与导电层之间的第二数据储存层；隔离结构，其在垂直方向上延伸并且将第一插塞图案和第二插塞图案彼此分离；以及绝缘图案，其设置在沿垂直方向彼此相邻的第一数据储存层之间以及沿垂直方向彼此相邻的第二数据储存层之间。

2、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成穿过层叠结构的至少一部分的孔，层叠结构包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层；通过将经由孔暴露的第一材料层的侧壁蚀刻至预定厚度来形成凹陷区域，并且在凹陷区域中形成牺牲图案；通过氧化牺牲图案来形成在孔的方向上比第二材料层的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔中形成在垂直方向上延伸的插塞图案；以及形成隔离结构，隔离结构在垂直方向上穿过插塞图案并且将插塞图案分离成第一插塞图案和第二插塞图案。

3、根据实施方式，一种制造半导体存储器装置的方法可以包括：形成穿过层叠结构的至少一部分的孔，层叠结构包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层；在通过孔暴露的第二材料层的侧壁上形成突出图案；在沿垂直方向彼此相邻的突出图案之间的空间中形成在孔的方向上比突出图案的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔中形成在垂直方向上延伸的插塞图案；以及形成隔离结构，隔离结构在垂直方向上穿过插塞图案并且将插塞图案分离成第一插塞图案和第二插塞图案。

4、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成穿过层叠结构的至少一部分的孔，层叠结构包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层；在通过孔暴露的第一材料层的侧壁上形成绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔中形成在垂直方向上延伸的插塞图案；以及形成隔离结构，隔离结构在垂直方向上穿过插塞图案并且将插塞图案分离成第一插塞图案和第二插塞图案。

5、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成穿过层叠结构的至少一部分的具有椭圆形状的孔，层叠结构包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层；通过将经由孔暴露的第一材料层的侧壁蚀刻至预定厚度来形成凹陷区域，并且在凹陷区域中形成牺牲图案；通过氧化牺牲图案来形成在孔的方向上比第二材料层的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔的侧壁上顺序地形成在垂直方向上延伸的隧道隔离层和沟道层，其中沟道层在第一水平方向上的截面的厚度大于在基本垂直于第一水平方向的第二水平方向上的截面的厚度；通过将沟道层蚀刻至预定厚度以使得沟道层在第一水平方向上被划分为第一沟道层和第二沟道层来形成第一沟道层以及第二沟道层，并且使隧道隔离层的在第一沟道层与第二沟道层之间的部分暴露；以及顺序地蚀刻数据储存层和隧道隔离层的暴露部分以在第一水平方向上将隧道隔离层和数据储存层划分为两部分。

6、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层的层叠结构；形成在垂直方向上穿过层叠结构并且在第一水平方向上延伸的第一隔离图案；形成穿过层叠结构和第一隔离图案的孔；通过将经由孔暴露的第一材料层的侧壁蚀刻至预定厚度来形成凹陷区域，并且在凹陷区域中形成牺牲图案；通过氧化牺牲图案来形成在孔的方向上比第二材料层的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔的侧壁上顺序地形成在垂直方向上延伸的隧道隔离层、沟道层和芯绝缘层；以及形成第二隔离图案，第二隔离图案在垂直方向上穿过隧道隔离层、沟道层和芯绝缘层并且将沟道层分离成第一沟道层与第二沟道层。

7、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层的层叠结构；形成在垂直方向上穿过层叠结构并且在第一水平方向上延伸的第一隔离图案；形成穿过层叠结构和第一隔离图案的孔；通过将经由孔暴露的第一材料层的侧壁蚀刻至预定厚度来形成第一凹陷区域，并且在第一凹陷区域中形成牺牲图案；通过氧化牺牲图案来形成在孔的方向上比第二材料层的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔的侧壁上顺序地形成在垂直方向上延伸的隧道隔离层、沟道层和芯绝缘层；通过去除第一隔离图案来形成第二凹陷区域；以及通过蚀刻经由第二凹陷区域暴露的隧道隔离层和沟道层来将沟道层分离成彼此间隔开的第一沟道层和第二沟道层。

8、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层的层叠结构；形成在垂直方向上穿过层叠结构并且在第一水平方向上延伸的第一隔离图案；形成穿过层叠结构和第一隔离图案的孔；通过将经由孔暴露的第一材料层的侧壁蚀刻至预定厚度来形成第一凹陷区域，并且在第一凹陷区域中形成牺牲图案；通过氧化牺牲图案来形成在孔的方向上比第二材料层的侧壁进一步突出的绝缘图案；在沿垂直方向彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔的侧壁上顺序地形成在垂直方向上延伸的隧道隔离层、沟道层和芯绝缘层；通过去除第一隔离图案来形成第二凹陷区域；以及通过经由第二凹陷区域执行湿法氧化工艺以氧化沟道层的与第二凹陷区域相邻的部分来形成沟道隔离结构。

9、根据实施方式，一种制造半导体装置的方法可以包括：形成穿过层叠结构的至少一部分的孔，层叠结构包括彼此交替地层叠的第一材料层和第二材料层；形成接触孔中的彼此相对的第一侧壁与第二侧壁之间的界面并且在垂直方向上延伸的第一隔离图案和第二隔离图案；在通过孔暴露的第一材料层的侧壁上形成绝缘图案；去除第一隔离图案和第二隔离图案并且在第一侧壁和第二侧壁上在垂直方向上彼此相邻的绝缘图案之间的空间中形成数据储存层；在孔的侧壁上顺序地形成隧道隔离层、沟道层和芯绝缘层；执行蚀刻工艺以使层叠结构的侧壁暴露；通过去除第二材料层的暴露部分来形成凹陷区域；以及通过经由凹陷区域执行湿法氧化工艺以氧化沟道层的与凹陷区域相邻的部分来形成沟道隔离结构。

技术特征：

1.一种半导体装置，所述半导体装置包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述隔离结构在基本垂直于所述垂直方向的水平方向上延伸并且将所述第一数据储存层和所述第二数据储存层彼此间隔开。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述绝缘图案被设置在所述层间绝缘层与所述第一插塞图案之间以及所述层间绝缘层与所述第二插塞图案之间。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一插塞图案和所述第二插塞图案中的每一个包括：

5.根据权利要求1所述的半导体装置，所述半导体装置还包括阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层围绕所述第一数据储存层和所述第二数据储存层的上表面和下表面以及所述第一数据储存层和所述第二数据储存层的与所述导电层相邻的侧壁。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，所述阻挡绝缘层围绕所述绝缘图案的上表面和下表面，并且延伸到所述绝缘图案与所述第一插塞图案之间的界面以及所述绝缘图案与所述第二插塞图案之间的界面。

7.根据权利要求1所述的半导体装置，

8.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在形成所述数据储存层之前，形成阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层沿着通过所述孔暴露的所述绝缘图案的侧壁和所述第二材料层的侧壁延伸。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述插塞图案的步骤包括以下步骤：

11.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述隔离结构的步骤包括以下步骤：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层、所述阻挡绝缘层和所述第二材料层。

14.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

15.一种制造半导体存储器装置的方法，所述方法包括以下步骤：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述绝缘图案的步骤包括以下步骤：

17.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在形成所述数据储存层之前，形成阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层在通过所述孔暴露的所述绝缘图案的侧壁和所述第二材料层的侧壁上延伸。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述插塞图案的步骤包括以下步骤：

19.根据权利要求18所述的方法，其中，沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层、所述阻挡绝缘层和所述第二材料层。

21.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

22.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

23.根据权利要求22所述的方法，其中，形成所述绝缘图案的步骤包括以下步骤：通过使用选择性沉积工艺形成在所述孔的方向上比所述第二材料层的侧壁进一步突出的所述绝缘图案。

24.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在形成所述数据储存层之前，形成阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层沿着通过所述孔暴露的所述绝缘图案的侧壁和所述第二材料层的侧壁延伸。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，形成所述插塞图案的步骤包括以下步骤：

26.根据权利要求25所述的方法，其中，沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，沟槽在水平方向上延伸并且穿过所述数据储存层、所述阻挡绝缘层和所述第二材料层。

28.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

29.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

30.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括以下步骤：通过用绝缘材料填充所述孔的中央区域来形成隔离图案。

31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述孔的在所述第一水平方向上的直径大于所述孔的在所述第二水平方向上的直径。

32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第一沟道层和所述第二沟道层具有在所述第二水平方向上彼此相对的基本对称的新月形状。

33.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

34.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

35.根据权利要求34所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在形成所述数据储存层之前，形成阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层沿着通过所述孔暴露的所述绝缘图案的侧壁和所述第二材料层的侧壁延伸。

36.根据权利要求34所述的方法，其中，形成所述第二隔离图案的步骤包括以下步骤：

37.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

38.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括以下步骤：通过用绝缘材料填充所述第二凹陷区域来形成隔离结构。

39.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在形成所述数据储存层之前，形成阻挡绝缘层，所述阻挡绝缘层沿着通过所述孔暴露的所述绝缘图案的侧壁和所述第二材料层的侧壁延伸。

40.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述沟道层被分离成通过所述沟道隔离结构彼此间隔开的第一沟道层和第二沟道层。

42.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括以下步骤：通过用绝缘材料填充所述第二凹陷区域来形成隔离结构。

43.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述沟道层通过所述沟道隔离结构被分离成第一沟道层和第二沟道层。

45.根据权利要求43所述的方法，所述方法还包括以下步骤：用第三材料层填充所述凹陷区域。

技术总结
本公开涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。一种半导体装置包括：栅极层叠结构，其包括彼此交替地层叠的层间绝缘层和导电层；在与栅极层叠结构的层叠方向相对应的垂直方向上延伸的第一插塞图案和第二插塞图案；设置在第一插塞图案与导电层之间的第一数据储存层和设置在第二插塞图案与导电层之间的第二数据储存层；隔离结构，其在垂直方向上延伸并且将第一插塞图案和第二插塞图案彼此分离；以及绝缘图案，其设置在沿垂直方向彼此相邻的第一数据储存层之间以及沿垂直方向彼此相邻的第二数据储存层之间。

技术研发人员：金昶汉,姜仁求,权殷美,闵庚勋
受保护的技术使用者：爱思开海力士有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24