包含具有横向突出轮廓的分立电荷存储元件的三维存储器装置及其制造方法与流程

本公开大体上涉及半导体装置领域，且具体地说，涉及一种包含具有横向突出轮廓的分立电荷存储元件的三维存储器装置及其制造方法。

背景技术：

1、在t.endoh等人的标题为“具有堆叠包围栅极晶体管(s-sgt)结构化单元的新型超高密度存储器(novel ultra high density memory with a stacked-surrounding gatetransistor(s-sgt)structured cell)”(iedm学报(2001)33-36)的论文中公开了每单元具有一个位的三维竖直nand串。

技术实现思路

1、根据本公开的方面，提供一种三维存储器装置，其包括：绝缘层与导电层的交替堆叠，其位于衬底上方；存储器开口，其竖直地延伸穿过所述交替堆叠并且具有在所述导电层的层级处的横向突出部；以及存储器开口填充结构，其位于所述存储器开口中，其中所述存储器开口填充结构中的每一者包括竖直半导体通道、横向包围所述竖直半导体通道的电介质材料衬里以及横向包围所述电介质材料衬里且位于所述横向突出部的容积内的分立存储器元件的竖直堆叠，其中所述分立存储器元件的竖直堆叠内的每个分立存储器元件包括竖直内侧壁和凸形或阶梯式外侧壁，所述凸形或阶梯式外侧壁相对于所述竖直内侧壁向外横向偏移了横向偏移距离，在其中心段处的所述横向偏移距离比在其顶部段和其底部段处的所述横向偏移距离大。

2、根据本公开的另一方面，提供一种形成半导体结构的方法，其包括：形成单位层堆叠的竖直重复，其中所述单位层堆叠从底部到顶部包括绝缘层、在各向同性蚀刻剂中具有第一蚀刻速率的第一牺牲材料层、在所述各向同性蚀刻剂中具有大于所述第一蚀刻速率的第二蚀刻速率的第二牺牲材料层，以及在所述各向同性蚀刻剂中具有小于所述第二蚀刻速率的第三蚀刻速率的第三牺牲材料层；穿过所述竖直重复形成具有直侧壁的存储器开口；通过将各向同性蚀刻剂引入到所述存储器开口中来相对于所述绝缘层选择性地使所述第一、第二和第三牺牲材料层横向凹进，其中所述存储器开口的每个侧壁包括在竖直相邻的每对所述绝缘层之间的阶梯式表面；在所述存储器开口中的每一者内形成存储器开口填充结构，其中每个存储器开口填充结构包括分立存储器元件的竖直堆叠、电介质材料衬里和竖直半导体通道，所述分立存储器元件形成于围绕所述存储器开口中的相应存储器开口的横向凹部中；以及用导电层替换所述第一、第二和第三牺牲材料层。

3、根据本公开的又一方面，一种形成半导体结构的方法，其包括：在衬底上方形成单位层堆叠的竖直重复，其中所述单位层堆叠从底部到顶部包括绝缘层和成分渐变牺牲材料层，所述成分渐变牺牲材料层在各向同性蚀刻剂中具有竖直渐变蚀刻速率，所述竖直渐变蚀刻速率在所述成分渐变牺牲材料层的下部部分中随着距所述衬底的竖直距离而增加，并且在所述成分渐变牺牲材料层的上部部分中随着距所述衬底的所述竖直距离而减小；穿过所述竖直重复形成具有直侧壁的存储器开口；通过将各向同性蚀刻剂引入到所述存储器开口中来相对于所述绝缘层选择性地使所述成分渐变牺牲材料层横向凹进，其中所述存储器开口的每个侧壁包括竖直相邻的每对所述绝缘层之间的相应成分渐变牺牲材料层的凹形表面；在所述存储器开口中的每一者内形成存储器开口填充结构，其中每个存储器开口填充结构包括分立存储器元件的竖直堆叠、电介质材料衬里和竖直半导体通道，所述分立存储器元件形成于围绕所述存储器开口中的相应存储器开口的横向凹部中；以及用导电层替换第一、第二和第三牺牲材料层。

技术特征：

1.一种三维存储器装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中每个分立存储器元件的所述凸形或阶梯式外侧壁包括所述阶梯式外侧壁，所述阶梯式外侧壁包括彼此毗邻的多个竖直外侧壁段和多个水平外侧壁段。

3.根据权利要求2所述的三维存储器装置，其中：

4.根据权利要求3所述的三维存储器装置，其中所述多个竖直外侧壁段中的所述第一竖直外侧壁段和所述第二竖直外侧壁段与所述竖直半导体通道等距。

5.根据权利要求2所述的三维存储器装置，其中：

6.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中每个分立存储器元件的所述凸形或阶梯式外侧壁包括与相应分立存储器元件的所述竖直内侧壁毗邻的所述凸形外侧壁。

7.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中所述存储器开口填充结构中的每一者进一步包括与所述分立存储器元件的竖直堆叠的全部所述凸形或阶梯式外侧壁接触的阻挡电介质层。

8.根据权利要求7所述的三维存储器装置，其中每个存储器开口填充结构内的所述分立存储器元件的竖直堆叠的所有表面与所述阻挡电介质层和所述电介质材料衬里的相应表面直接接触。

9.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中所述导电层中的横向包围所述分立存储器元件的竖直堆叠中的相应分立存储器元件的每个导电层包括面向所述相应分立存储器元件的所述凸形或阶梯式侧壁的凹形或阶梯式侧壁。

10.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中：

11.一种形成半导体结构的方法，其包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

13.根据权利要求11所述的方法，其中：

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述分立存储器元件的竖直堆叠中的每个分立存储器元件全部地形成于竖直相邻的一对绝缘层之间。

15.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述存储器开口填充结构包括：

16.根据权利要求11所述的方法，其中：

17.一种形成半导体结构的方法，其包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述成分渐变牺牲材料层包括氮化硅材料，所述氮化硅材料具有竖直渐变密度，所述竖直渐变密度在所述成分渐变牺牲材料层的与所述成分渐变牺牲材料层的顶部表面和底部表面竖直间隔开的中心部分处具有最低密度值。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述成分渐变牺牲材料层包括具有竖直渐变锗原子浓度的硅锗合金，所述竖直渐变锗原子浓度在所述成分渐变牺牲材料层的与所述成分渐变牺牲材料层的顶部表面和底部表面竖直间隔开的中心部分处具有峰值锗浓度。

20.根据权利要求17所述的方法，其中形成所述存储器开口填充结构包括：

技术总结
一种三维存储器装置包含：绝缘层与导电层的交替堆叠，其位于衬底上方；存储器开口，其竖直地延伸穿过所述交替堆叠并且具有在所述导电层的层级处的横向突出部；以及存储器开口填充结构，其位于所述存储器开口中。所述存储器开口填充结构中的每一者包含竖直半导体通道、横向包围所述竖直半导体通道的电介质材料衬里以及横向包围所述电介质材料衬里且位于所述横向突出部的容积内的分立存储器元件的竖直堆叠。每个分立存储器元件包含竖直内侧壁和凸形或阶梯式外侧壁。

技术研发人员：R·N·B·赛义德,R·S·马卡拉,S·卡纳卡梅达拉,周非
受保护的技术使用者：桑迪士克科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15