本公開整體涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，并且具體地涉及一種包括用于無階梯層接觸通孔結(jié)構(gòu)的塊間字線橫向隔離結(jié)構(gòu)的三維存儲(chǔ)器器件及其形成方法。

背景技術(shù)：

1、包括每個(gè)單元具有一個(gè)位的三維豎直nand串的三維存儲(chǔ)器器件在t.endoh等人的名稱為“具有堆疊的包圍柵極晶體管(s-sgt)結(jié)構(gòu)化單元的新型超高密度存儲(chǔ)器(novelultra?high?density?memory?with?a?stacked-surrounding?gate?transistor(s-sgt)structured?cell)”，iedm?proc.(2001)33-36的文章中公開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種三維存儲(chǔ)器器件，該三維存儲(chǔ)器器件包括：絕緣層和復(fù)合層的交替堆疊，該絕緣層和復(fù)合層沿豎直方向交替，其中該復(fù)合層中的每個(gè)復(fù)合層包括介電連接板和多個(gè)導(dǎo)電條的組合，該介電連接板和該多個(gè)導(dǎo)電條沿第一水平方向橫向延伸，由沿該第一水平方向橫向延伸的背側(cè)溝槽沿第二水平方向橫向間隔開，并且具有與該介電連接板的相應(yīng)側(cè)壁表面段鄰接的相應(yīng)側(cè)壁，其中該背側(cè)溝槽的端部部分由該復(fù)合層的該介電連接板橫向界定；存儲(chǔ)器開口陣列，該存儲(chǔ)器開口陣列豎直延伸穿過該交替堆疊；存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)，該存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)位于該存儲(chǔ)器開口中，其中該存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)包括位于該導(dǎo)電條的層級處的豎直半導(dǎo)體溝道和相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊；背側(cè)溝槽填充結(jié)構(gòu)，該背側(cè)溝槽填充結(jié)構(gòu)位于該背側(cè)溝槽中，并且至少從包括該交替堆疊的最底部表面的第一水平平面豎直延伸并且至少延伸到包括該交替堆疊的最頂部表面的第二水平平面；以及介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)，該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)位于該背側(cè)溝槽中的相應(yīng)一個(gè)背側(cè)溝槽內(nèi)或外，其中該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)包括位于該背側(cè)溝槽中的該相應(yīng)一個(gè)背側(cè)溝槽的一對縱向側(cè)壁內(nèi)的相應(yīng)一對介電側(cè)壁，其中該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)的該介電側(cè)壁沿該第一水平方向橫向延伸并且至少從該第一水平平面豎直延伸并且至少延伸到該第二水平平面。

2、根據(jù)本公開的另一方面，一種方法包括：在襯底上方形成絕緣層和犧牲材料層的豎直交替序列，其中該犧牲材料層包含介電材料；形成沿第一水平方向橫向延伸穿過該豎直交替序列的背側(cè)溝槽，其中該背側(cè)溝槽沿第二水平方向橫向間隔開，并且位于該背側(cè)溝槽的相鄰對之間的該豎直交替序列的條部分通過該豎直交替序列的連接部分彼此互連，該連接部分連接到該豎直交替序列的該條部分中的每個(gè)條部分；在該形成該背側(cè)溝槽之前或之后形成至少一個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)，使得該至少一個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)至少從包括該豎直交替序列的最底部表面的第一水平平面豎直延伸并且至少延伸到包括該豎直交替序列的最頂部表面的第二水平平面，并且該至少一個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)包括位于該背側(cè)溝槽中的相應(yīng)一個(gè)背側(cè)溝槽內(nèi)的成對介電側(cè)壁；通過執(zhí)行各向同性蝕刻工藝來形成背側(cè)凹槽，該各向同性蝕刻工藝對于該絕緣層和該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)的材料選擇性地移除該犧牲材料層的接近該背側(cè)溝槽的部分，其中該犧牲材料層在該各向同性蝕刻工藝之后的剩余部分包括接觸該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)的介電連接板；以及在該背側(cè)凹槽中形成導(dǎo)電條。

3、根據(jù)本公開的又另一方面，提供了一種三維存儲(chǔ)器器件，該三維存儲(chǔ)器器件包括：絕緣條和導(dǎo)電條的交替堆疊，該絕緣條和該導(dǎo)電條沿豎直方向交替，其中該交替堆疊中的每個(gè)交替堆疊沿第一水平方向橫向延伸，并且該交替堆疊沿第二水平方向由背側(cè)溝槽彼此橫向間隔開；存儲(chǔ)器開口陣列，該存儲(chǔ)器開口陣列豎直延伸穿過該交替堆疊；存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)，該存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)位于該存儲(chǔ)器開口中，其中該存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)中的每個(gè)存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)包括位于該導(dǎo)電條的層級處的豎直半導(dǎo)體溝道和相應(yīng)豎直存儲(chǔ)器元件堆疊；絕緣板和介電材料板的豎直交替序列，該豎直交替序列沿該第一水平方向與該交替堆疊橫向間隔開，其中該絕緣板中的每個(gè)絕緣板位于與該交替堆疊內(nèi)的該絕緣條的相應(yīng)子集相同的層級處、具有與其相同的厚度并且具有與其相同的材料組成；以及介電隔離結(jié)構(gòu)，該介電隔離結(jié)構(gòu)橫向接觸該交替堆疊內(nèi)的該絕緣條中的每個(gè)絕緣條以及該豎直交替序列內(nèi)的每個(gè)絕緣板和每個(gè)介電材料板，并且沿該第二水平方向橫向延伸。

4、根據(jù)本公開的再另一方面，一種方法包括：在襯底上方形成絕緣層和犧牲材料層的豎直交替序列，其中該犧牲材料層包含介電材料；穿過該豎直交替序列形成背側(cè)溝槽和隔離溝槽，其中該背側(cè)溝槽沿該第一水平方向橫向延伸并且沿第二水平方向橫向間隔開，并且該隔離溝槽沿該第二水平方向橫向延伸并且沿該第一水平方向與該背側(cè)溝槽橫向間隔開；通過橫向擴(kuò)展該隔離溝槽來形成隔離腔體，其中形成絕緣條和犧牲材料條的交替堆疊，其中該絕緣條是該絕緣層的位于背側(cè)溝槽的相應(yīng)相鄰對之間的部分，其中該犧牲材料條是該犧牲材料層的離散剩余部分，并且其中該犧牲材料條中的每個(gè)犧牲材料條由該背側(cè)溝槽和該隔離腔體的組合與位于相同豎直層級處的所有其他犧牲材料條橫向間隔開；在該隔離腔體中形成介電隔離結(jié)構(gòu)；以及用導(dǎo)電條替換該犧牲材料條以形成該絕緣條的相應(yīng)子集和該導(dǎo)電條的相應(yīng)子集的交替堆疊。

技術(shù)特征：

1.一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述背側(cè)溝槽中的每個(gè)背側(cè)溝槽填充有相應(yīng)背側(cè)溝槽填充結(jié)構(gòu)，所述相應(yīng)背側(cè)溝槽填充結(jié)構(gòu)具有沿所述第一水平方向橫向延伸的相應(yīng)一對縱向側(cè)壁。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述背側(cè)溝槽填充結(jié)構(gòu)的所述縱向側(cè)壁中的每個(gè)縱向側(cè)壁包括與所述介電隔離結(jié)構(gòu)直接接觸的相應(yīng)表面段。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述交替堆疊與所述介電隔離結(jié)構(gòu)之間的每個(gè)界面從包括所述交替堆疊的最底部表面的第一水平平面豎直延伸到包括所述交替堆疊的最頂部表面的第二水平平面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述交替堆疊與所述介電隔離結(jié)構(gòu)之間的每個(gè)界面具有沿垂直于所述第二水平方向的所述第一水平方向的起伏豎直剖面輪廓。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電隔離結(jié)構(gòu)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電鰭片部分位于所述導(dǎo)電條的層級處或所述絕緣條的層級處。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電鰭片部分中的每個(gè)介電鰭片部分具有沿所述第一水平方向的相應(yīng)橫向尺寸，所述相應(yīng)橫向尺寸大于所述介電壁部分沿所述第一水平方向的橫向尺寸。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電壁部分與所述背側(cè)溝槽中的一個(gè)背側(cè)溝槽之間沿所述第一水平方向的橫向距離小于所述介電壁部分與所述導(dǎo)電條中的一個(gè)導(dǎo)電條之間沿所述第一水平方向的橫向距離。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述絕緣條與所述介電隔離結(jié)構(gòu)之間的所有界面都位于所述介電壁部分的側(cè)壁表面段內(nèi)。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括支撐柱結(jié)構(gòu)，所述支撐柱結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過所述介電鰭片部分的相應(yīng)子集并且從包括所述交替堆疊的最底部表面的第一水平平面豎直延伸到包括所述交替堆疊的最頂部表面的第二水平平面。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)，所述橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過位于背側(cè)溝槽的相應(yīng)相鄰對之間的所述導(dǎo)電條的相應(yīng)子集并且接觸所述導(dǎo)電條中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電條。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)位于接觸區(qū)中，所述接觸區(qū)在絕緣條和導(dǎo)電條的所述交替堆疊中沒有階梯。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中絕緣條和導(dǎo)電條的所述交替堆疊位于不同的存儲(chǔ)塊中，所述存儲(chǔ)塊由所述背側(cè)溝槽和所述介電隔離結(jié)構(gòu)彼此電隔離。

16.一種方法，所述方法包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法還包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法還包括形成橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)，所述橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過位于背側(cè)溝槽的相應(yīng)相鄰對之間的所述導(dǎo)電條的相應(yīng)子集并且接觸所述導(dǎo)電條中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電條。

20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法還包括：

21.一種三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件包括：

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述導(dǎo)電條中的每個(gè)導(dǎo)電條具有沿所述第二水平方向的相應(yīng)橫向范圍，所述相應(yīng)橫向范圍不大于所述背側(cè)溝槽中的一對最接近對之間的橫向間距。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述導(dǎo)電條中的每個(gè)導(dǎo)電條的所述橫向范圍在所述導(dǎo)電條中的每個(gè)導(dǎo)電條的整體上與所述背側(cè)溝槽中的所述一對最接近對之間的所述橫向間距相同。

24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)包括：

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中對于所述介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)，所述一對介電側(cè)壁包括一對所述外縱向側(cè)壁。

27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中對于所述介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)，所述一對介電側(cè)壁包括一對所述內(nèi)縱向側(cè)壁。

28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中：

30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括：

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)，所述橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過位于背側(cè)溝槽的相應(yīng)相鄰對之間的所述交替堆疊的相應(yīng)子集并且接觸所述導(dǎo)電條中的相應(yīng)一個(gè)導(dǎo)電條。

32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)位于接觸區(qū)中，所述接觸區(qū)在所述交替堆疊中沒有階梯。

33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的三維存儲(chǔ)器器件，所述三維存儲(chǔ)器器件還包括連接通孔結(jié)構(gòu)，所述連接通孔結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過所述交替堆疊內(nèi)的所述介電連接板并且電連接到所述上部金屬互連結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)的一個(gè)上部金屬互連結(jié)構(gòu)。

34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的三維存儲(chǔ)器器件，其中所述交替堆疊位于不同的存儲(chǔ)塊中，所述存儲(chǔ)塊由所述背側(cè)溝槽和所述介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)彼此電隔離。

35.一種方法，所述方法包括：

36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中：

37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中：

38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中在形成所述背側(cè)溝槽之后通過在所述背側(cè)溝槽內(nèi)沉積并且圖案化保形蝕刻掩模材料層來形成所述至少一個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)。

39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中：

40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
一種三維存儲(chǔ)器器件包括絕緣條和導(dǎo)電條的交替堆疊、位于交替堆疊的相鄰對之間的背側(cè)溝槽、豎直延伸穿過該交替堆疊的存儲(chǔ)器開口以及位于該存儲(chǔ)器開口內(nèi)的存儲(chǔ)器開口填充結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)可位于該背側(cè)溝槽內(nèi)或外，使得該介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)中的每個(gè)介電蝕刻停止結(jié)構(gòu)包括位于該背側(cè)溝槽中的相應(yīng)背側(cè)溝槽的一對縱向側(cè)壁內(nèi)的相應(yīng)一對介電側(cè)壁。在一些其他實(shí)施方案中，介電隔離結(jié)構(gòu)可以橫向接觸該交替堆疊內(nèi)的該絕緣條中的每個(gè)絕緣條。可以提供橫向絕緣接觸通孔結(jié)構(gòu)以提供與該導(dǎo)電條中的相應(yīng)導(dǎo)電條的電接觸。

技術(shù)研發(fā)人員：飛岡晃洋,八重堅(jiān)政博,前倉隆之,巖井高崎,小川裕之
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桑迪士克科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2