半导体装置及其制造方法与流程

本申请描述了通常与存储系统、半导体装置和用于半导体装置的制造工艺相关的实施例。

背景技术：

1、半导体制造开发了垂直装置技术，例如三维(3d)nand闪存技术等，以实现更高的数据存储密度而不需要更小的存储单元。在一些示例中，3d nand存储装置包括核心区域和阶梯区域。核心区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单元。阶梯区域包括采用阶梯台阶形式的相应栅极层，以促进形成至相应栅极层的触点。触点用于将驱动电路设备连接到相应的栅极层，以控制堆叠的存储单元。

技术实现思路

1、本公开的各方面提供了一种半导体装置。半导体装置包括栅极层和绝缘层的存储堆叠体。栅极层和绝缘层交替堆叠，并在阶梯区域中形成为阶梯台阶。此外，半导体装置包括在阶梯区域中的阶梯台阶上形成的着陆堆叠体。着陆堆叠体包括对覆盖阶梯区域的接触隔离层具有蚀刻选择性的上层。然后，半导体装置包括位于阶梯台阶中的第一阶梯台阶上的第一接触结构。第一接触结构延伸穿过接触隔离层和着陆堆叠体中的第一接触孔。第一接触结构与第一阶梯台阶的第一栅极层(例如，顶部栅极层)连接。

2、在一些示例中，具有上层的着陆堆叠体在阶梯台阶之上延伸。在一些实施例中，上层由导电材料形成。

3、根据本公开的一方面，上层由与栅极层相同的材料形成。在示例中，上层包括钨。在一些示例中，半导体装置包括设置在上层和第一接触结构之间的间隔体隔离结构。间隔体隔离结构将上层与第一接触结构隔离。根据本公开的一方面，间隔体隔离结构设置在上层的从第一接触孔的侧壁凹陷的凹陷空间中。

4、在一些示例中，着陆堆叠体还包括隔离层。隔离层包括设置在从第一阶梯台阶到第二阶梯台阶的立板侧壁上的第一部分。隔离层的第一部分将上层与第二阶梯台阶的第二栅极层隔离。在一些示例中，隔离层包括设置在多个栅极层和绝缘层的侧壁上的第二部分。隔离层可以在阶梯台阶之上延伸。

5、本公开的各方面还提供了一种用于制造半导体装置的方法。该方法包括在阶梯区域中的栅极层和绝缘层的存储堆叠体中形成阶梯台阶。栅极层和绝缘层交替堆叠。此外，该方法包括在阶梯区域中的阶梯台阶之上形成着陆堆叠体。着陆堆叠体包括蚀刻停止层，该蚀刻停止层对覆盖阶梯区域的接触隔离层具有蚀刻选择性。然后，该方法包括在阶梯台阶中的第一阶梯台阶上形成第一接触结构。第一接触结构延伸穿过接触隔离层和着陆堆叠体中的第一接触孔。第一接触结构与第一阶梯台阶的第一栅极层(例如，顶部栅极层)连接。

6、为了形成阶梯台阶，在一些示例中，该方法包括在用于存储堆叠体的初始存储堆叠体中形成阶梯台阶。初始存储堆叠体包括对应于栅极层的牺牲层。然后，该方法包括用栅极层替换牺牲层以形成存储堆叠体。

7、为了形成着陆堆叠体，在一些示例中，该方法包括沉积与初始存储堆叠体中的阶梯台阶共形的隔离层，在隔离层之上沉积顶侧牺牲层，以及在用栅极层替换牺牲层的同时用蚀刻停止层替换顶侧牺牲层。

8、为了沉积隔离层，在一些示例中，该方法包括使用原子层沉积(ald)来沉积二氧化硅膜，其覆盖阶梯台阶的立板侧壁以及阶梯区域中的多个栅极层和绝缘层的侧壁。

9、为了形成第一接触结构，在一些示例中，该方法包括在蚀刻停止层和第一接触结构之间形成间隔体隔离结构。间隔体隔离结构将蚀刻停止层与第一接触结构隔离。为了形成间隔体隔离结构，该方法包括通过利用蚀刻停止层中的停止部蚀刻接触隔离层来在接触隔离层中形成第一接触孔的第一部分，在第一接触孔的第二部分的侧壁上使蚀刻停止层凹陷，这向蚀刻停止层中形成了凹陷空间。第一接触孔的第二部分在蚀刻停止层中。然后，该方法包括形成填充凹陷空间的间隔体隔离结构。在示例中，该方法包括使用原子层沉积(ald)来沉积二氧化硅。二氧化硅填充凹陷空间。

10、为了形成第一接触结构，该方法包括基于第一接触孔的第一部分和第二部分形成第一接触孔的第三部分，并且第一接触孔的第三部分暴露了第一阶梯台阶的第一栅极层。然后，该方法包括在第一接触孔中形成第一接触结构。

11、本公开的各方面还提供了一种存储系统装置。存储系统装置包括耦合到半导体装置以控制半导体装置上的数据存储操作的控制器。

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2所述的半导体装置，其中，所述上层由导电材料形成。

4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述上层由与所述栅极层中的材料相同的材料形成。

5.根据权利要求3所述的半导体装置，还包括：

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中：

7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述着陆堆叠体还包括：

8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述隔离层包括：

9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述隔离层在所述阶梯台阶之上延伸。

10.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述隔离层形成在所述第一栅极层上方的绝缘层上。

11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述上层的材料为钨。

12.一种制造半导体装置的方法，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述阶梯台阶还包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述着陆堆叠体还包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中，沉积所述隔离层还包括：

16.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述第一接触结构还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述间隔体隔离结构还包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述间隔体隔离结构还包括：

19.根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述第一接触结构还包括：

20.一种存储系统装置，包括：

技术总结
本公开的各方面提供了一种半导体装置。该半导体装置包括栅极层和绝缘层的存储堆叠体。栅极层和绝缘层交替堆叠，并且在阶梯区域中形成为阶梯台阶。此外，半导体装置包括形成在阶梯区域中的阶梯台阶上的着陆堆叠体。着陆堆叠体包括对覆盖阶梯区域的接触隔离层具有蚀刻选择性的上层。然后，半导体装置包括位于阶梯台阶中的第一阶梯台阶上的第一接触结构。第一接触结构延伸穿过接触隔离层和着陆堆叠体中的第一接触孔。第一接触结构与第一阶梯台阶的第一栅极层(例如，顶部栅极层)连接。

技术研发人员：郭振,徐伟,袁彬,江力,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：2024/2/29