具有垂直晶体管的存储器装置及其形成方法与流程

本公开内容涉及存储器装置及其制造方法。

背景技术：

1、通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，将平面存储器单元缩放到更小的尺寸。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且成本高。结果，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器阵列和用于促进存储器阵列的操作的外围电路。

技术实现思路

1、在一方面，公开了一种用于形成半导体装置的方法。该方法包括：在形成具有小于第一宽度的第二宽度的多个凹槽期间，形成具有所述第一宽度的多个第一沟槽，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽中的每一个沿着第一横向方向横向延伸并且在半导体层的上部部分中垂直延伸，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽沿着不同于所述第一横向方向的第二横向方向交替布置；在每个凹槽中形成间隔物，其中，所述间隔物沿着所述第一横向方向横向延伸；以及在每个第一沟槽中形成两个断开的导电结构，所述断开的导电结构沿着所述第一横向方向平行地横向延伸。

2、在另一方面，公开了另一种用于形成半导体装置的方法。该方法包括：在形成具有小于第一宽度的第二宽度的多个凹槽期间，形成具有所述第一宽度的多个第一沟槽，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽中的每一个沿着第一横向方向横向延伸并且在半导体层的上部部分中垂直延伸，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽沿着不同于所述第一横向方向的第二横向方向交替布置；采用牺牲材料填充每个第一沟槽和每个凹槽；采用盖层替换每个凹槽中的所述牺牲材料的上部部分；去除每个第一沟槽中的所述牺牲材料；以及在每个第一沟槽中形成两个断开的导电结构，所述断开的导电结构沿着所述第一横向方向平行地横向延伸。

3、在又一方面，公开了另一种用于形成半导体装置的方法。该方法包括：形成具有第二宽度的多个凹槽，每个凹槽沿着第一横向方向横向延伸并且在半导体层的上部部分中垂直延伸；在每个凹槽中形成牺牲层；形成盖层，以交替地覆盖具有第一奇偶性的第一凹槽子集中的所述牺牲层；去除未被所述盖层覆盖的具有第二奇偶性的第二凹槽子集中的所述牺牲层，并且扩大所述第二凹槽子集中的每个凹槽以形成多个第一沟槽，每个第一沟槽具有大于所述第二宽度的第一宽度；以及在每个第一沟槽中形成两个断开的导电结构，所述断开的导电结构沿着所述第一横向方向平行地横向延伸。

4、在又一方面，公开了另一种用于形成半导体装置的方法。该方法包括：在形成具有第一宽度的多个第一沟槽期间，形成具有小于所述第一宽度的第二宽度的多个凹槽，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽中的每一个沿着第一横向方向横向延伸并且在半导体层的上部部分中垂直延伸，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽沿着不同于所述第一横向方向的第二横向方向交替布置；在每个凹槽中形成间隔物，其中，所述间隔物沿着所述第一横向方向横向延伸；以及在每个第一沟槽中形成两个断开的导电结构，所述断开的导电结构沿着所述第一横向方向平行地横向延伸。

5、在又一方面，公开了一种半导体装置。该半导体装置包括：垂直晶体管阵列，每个垂直晶体管具有在垂直方向上延伸的半导体主体、以及邻近所述半导体主体的侧壁延伸的垂直栅极结构。每行垂直晶体管的垂直栅极结构相互连接并沿着第一横向方向延伸以形成字线；相邻的两条字线嵌入在相邻的两行垂直晶体管之间的同一第一沟槽隔离中；以及所述相邻的两行垂直晶体管通过第二沟槽隔离在第二横向方向上与其他行的垂直晶体管分隔开。

技术特征：

1.一种用于形成半导体结构的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个断开的导电结构沿着对应的所述第一沟槽的侧壁垂直延伸。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述间隔物包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其中，在形成所述多个第一沟槽之后，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在每个第一沟槽中形成所述两个断开的导电结构包括：

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述连续导电结构包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其中，去除所述连续导电结构的所述底部部分包括：

11.根据权利要求7所述的方法，还包括：在每个第一沟槽中的所述断开的导电结构之间形成沿所述第一横向方向延伸的隔离结构。

12.根据权利要求7所述的方法，还包括：

13.一种用于形成存储器单元阵列的方法，包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

15.根据权利要求13所述的方法，其中，每个断开的导电结构沿着对应的所述第一沟槽的侧壁垂直延伸。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在每个第一沟槽中形成所述两个断开的导电结构包括：

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述连续导电结构包括：

21.根据权利要求18所述的方法，其中，去除所述连续导电结构的所述底部部分包括：

22.根据权利要求18所述的方法，还包括：在每个第一沟槽中的所述断开的导电结构之间形成沿所述第一横向方向延伸的隔离结构。

23.根据权利要求18所述的方法，还包括：

24.根据权利要求13所述的方法，还包括：

25.根据权利要求24所述的方法，其中，在每个凹槽中形成所述隔离层包括形成嵌入所述隔离层内部的气隙。

26.一种用于形成存储器单元阵列的方法，包括：

27.根据权利要求26所述的方法，其中：

28.根据权利要求26所述的方法，其中，每个断开的导电结构沿着对应的所述第一沟槽的侧壁垂直延伸。

29.根据权利要求26所述的方法，还包括：

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：

31.根据权利要求30所述的方法，其中，在每个第一沟槽中形成所述两个断开的导电结构包括：

32.根据权利要求31所述的方法，还包括：

33.根据权利要求32所述的方法，其中，形成所述连续导电结构包括：

34.根据权利要求31所述的方法，其中，去除所述连续导电结构的所述底部部分包括：

35.根据权利要求31所述的方法，还包括：在每个第一沟槽中的所述断开的导电结构之间形成沿所述第一横向方向延伸的隔离结构。

36.根据权利要求31所述的方法，还包括：

37.根据权利要求26所述的方法，还包括：

38.根据权利要求37所述的方法，其中，在每个凹槽中形成所述隔离层包括形成嵌入所述隔离层内部的气隙。

39.一种用于形成半导体结构的方法，包括：

40.根据权利要求39所述的方法，其中：

41.根据权利要求39所述的方法，其中，每个断开的导电结构沿着对应的所述第一沟槽的侧壁垂直延伸。

42.根据权利要求39所述的方法，还包括：

43.根据权利要求39所述的方法，其中，形成所述间隔物包括：

44.根据权利要求42所述的方法，其中，在形成所述多个第一沟槽之后，所述方法还包括：

45.根据权利要求44所述的方法，其中，在每个第一沟槽中形成所述两个断开的导电结构包括：

46.根据权利要求45所述的方法，还包括：

47.根据权利要求46所述的方法，其中，形成所述连续导电结构包括：

48.根据权利要求45所述的方法，其中，去除所述连续导电结构的所述底部部分包括：

49.根据权利要求45所述的方法，还包括：在每个第一沟槽中的所述断开的导电结构之间形成沿所述第一横向方向延伸的隔离结构。

50.根据权利要求45所述的方法，还包括：

51.一种半导体装置，包括：

52.根据权利要求51所述的半导体装置，其中，每个第一沟槽隔离包括：

53.根据权利要求51所述的半导体装置，其中，所述垂直栅极结构包括栅电极和栅极电介质，所述栅极电介质位于所述栅电极和对应的半导体主体之间。

54.根据权利要求51所述的半导体装置，其中，每个垂直晶体管还包括分别设置在对应的半导体主体的两端的源极和漏极。

55.根据权利要求54所述的半导体装置，其中：

56.根据权利要求52所述的半导体装置，其中，所述隔离结构包括气隙。

57.根据权利要求55所述的半导体装置，其中，每个第二沟槽隔离包括气隙。

58.根据权利要求53所述的半导体装置，其中，所述栅电极包括第一栅电极层和第二栅电极层。

59.根据权利要求51所述的半导体装置，其中，沿所述第二横向方向并且由一个第二沟槽隔离分隔的相邻的两个垂直晶体管共享公共源极并且连接到同一位线。

60.根据权利要求51所述的半导体装置，其中：

技术总结
提供了一种半导体装置及其形成方法。该方法包括：在形成具有小于第一宽度的第二宽度的多个凹槽期间，形成具有所述第一宽度的多个第一沟槽，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽中的每一个沿着第一横向方向横向延伸并且在半导体层的上部部分中垂直延伸，所述多个第一沟槽和所述多个凹槽沿着不同于所述第一横向方向的第二横向方向交替布置；在每个凹槽中形成间隔物，其中，所述间隔物沿着所述第一横向方向横向延伸；以及在每个第一沟槽中形成两个断开的导电结构，所述断开的导电结构沿着所述第一横向方向平行地横向延伸。

技术研发人员：刘威,朱宏斌,王言虹,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：2024/2/25