形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法及相关半导体装置制造方法及图纸

本申请案涉及形成包含阶梯台阶型结构的半导体装置结构的方法及相关半导体装置。一种形成半导体装置结构的方法包括：在衬底上方形成堆叠结构，所述堆叠结构包括若干层级，所述层级各自独立地包括牺牲结构及纵向地邻近所述牺牲结构的绝缘结构。在所述堆叠结构的一部分上方形成掩蔽结构。在所述掩蔽结构上方且在所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构覆盖的额外部分上方形成光致抗蚀剂。使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受一系列材料移除过程，以选择性地移除所述光致抗蚀剂的部分及所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构及所述致抗蚀剂的剩余部分中的一或多者覆盖的部分，以形成楼梯台阶型结构。本发明专利技术还描述半导体装置及形成半导体装置结构的额外方法。

【技术实现步骤摘要】
形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法及相关半导体装置优先权主张本申请案主张2016年9月21日提出申请的序列号为15/271,924的美国专利申请案“形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法及相关半导体装置(MethodsofFormingaSemiconductorDeviceStructureIncludingaStairStepStructure,andRelatedSemiconductorDevices)”的申请日期的权益。
在各种实施例中，本专利技术大体来说涉及半导体装置设计及制作领域。更具体来说，本专利技术涉及形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法以及相关半导体装置结构及半导体装置。
技术介绍
半导体行业不断追求的目标是增大存储器装置(例如，非易失性存储器装置(例如，NAND快闪存储器装置))的存储密度(例如，每存储器裸片的存储器单元的数目)。增大非易失性存储器装置的存储密度的一种方式是利用垂直存储器阵列(也被称为“三维(3D)存储器阵列”)架构。典型的垂直存储器阵列包含：半导体柱，其延伸穿过导电结构(例如，字线板、控制栅极板)的层级中的开口；及电介质材料，其位于半导体柱与导电结构的每一结处。如与具有常规的平坦(例如，二维)晶体管布置的结构相比，此配置通过在裸片上向上(例如，纵向地、垂直地)构筑阵列而准许将较大数目个晶体管定位于裸片区域的单元中。常规的垂直存储器阵列包含导电结构与存取线(例如，字线)之间的电连接，使得垂直存储器阵列中的存储器单元可被唯一地选定而进行写入、读取或擦除操作。形成此电连接的一种方法包含在导电结构层级的边缘(例如，横向端)处形成所谓的“楼梯台阶型”结构。楼梯台阶型结构包含界定导电结构的接触区的个别“台阶”，接触结构可定位于所述导电结构上以提供对所述导电结构的电存取。用于形成楼梯台阶型结构的常规过程通常包含重复以下动作：修整上覆于交替的导电结构及绝缘结构的光致抗蚀剂，蚀刻绝缘结构的未被光致抗蚀剂的剩余部分覆盖的部分，及接着蚀刻导电结构的未被绝缘结构的剩余部分覆盖的部分。此常规过程通常致使形成所谓的展现相对且对称的楼梯台阶型结构的“体育场”结构。体育场结构的第一端上的第一楼梯台阶型结构通常镜射体育场结构的第二端上的第二楼梯台阶型结构。第一楼梯台阶型结构与第二楼梯台阶型结构通常展现基本上相同的大小及基本上相同的形状，但第一楼梯台阶型结构沿与第二楼梯台阶型结构向外延伸的方向相反的方向而向外延伸。然而，对于各种应用来说，体育场结构的仅一个楼梯台阶型结构(例如，仅第一楼梯台阶型结构或仅第二楼梯台阶型结构)用于形成电连接，且体育场结构的另一楼梯台阶型结构(例如，第二楼梯台阶型结构或第一楼梯台阶型结构)未被充分利用及/或占用本可经利用以达成另一更期望目的的空间。因此，期望具有形成减少(如果不能消除)上述问题的半导体装置(例如，垂直存储器装置，例如3DNAND快闪存储器装置)的楼梯台阶型结构的经改进方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种形成半导体装置结构的方法，所述方法包括：在衬底上方形成堆叠结构，所述堆叠结构包括若干层级，所述层级各自独立地包括牺牲结构及纵向地邻近所述牺牲结构的绝缘结构；在所述堆叠结构的一部分上方形成掩蔽结构；在所述掩蔽结构上方且在所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构覆盖的额外部分上方形成光致抗蚀剂；及使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受一系列材料移除过程，以选择性地移除所述光致抗蚀剂的部分及所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的剩余部分中的一或多者覆盖的部分以形成楼梯台阶型结构。本专利技术也提供一种形成半导体装置结构的方法，所述方法包括：在衬底上方形成包括非导电层级的非导电堆叠结构，所述非导电层级中的每一者独立地包括彼此纵向地邻近且具有彼此不同的材料组合物的至少两个结构；在所述非导电堆叠结构的上部表面的一部分上方形成掩蔽结构，所述掩蔽结构具有与所述非导电堆叠结构的所述非导电层级中的每一者的所述至少两个结构不同的材料组合物；在所述掩蔽结构及所述非导电堆叠结构的经暴露表面上方形成非保形光致抗蚀剂；使用所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的部分作为掩模来使所述非导电堆叠结构经受多个材料移除过程，以在所述非导电堆叠结构中形成楼梯台阶型结构，所述楼梯台阶型结构定位成横向地邻近所述掩蔽结构；及利用导电材料来替换所述非导电层级中的每一者的所述至少两个结构中的一者的至少一部分以在所述衬底上方形成包括部分地导电层级的导电堆叠结构。本专利技术还提供一种半导体装置，其包括：导电堆叠结构，其包括若干层级，所述层级各自包括至少一个导电结构及纵向地邻近所述至少一个导电结构的至少一个绝缘结构；单端阶梯结构，其具有台阶，所述台阶包括所述导电堆叠结构的所述层级的横向端，所述单端阶梯结构定位成横向地邻近所述导电堆叠结构的基本上平坦的横向表面；及导电接触结构，其与所述单端阶梯结构的所述台阶物理接触。附图说明图1A到1G是根据本专利技术的实施例图解说明形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法的不同过程阶段及结构的横截面图。图2是根据本专利技术的实施例包含具有楼梯台阶型结构的半导体装置结构的垂直存储器装置的部分剖面透视图。具体实施方式描述形成包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的方法，也描述相关半导体装置结构及半导体装置(例如，垂直存储器装置，例如3DNAND快闪存储器装置)。在一些实施例中，形成半导体装置结构的方法包含在衬底上方形成堆叠结构。堆叠结构可包含布置成层级的牺牲结构及绝缘结构。层级中的每一者可独立地包含牺牲结构中的一者及绝缘结构中的一者。可在堆叠结构的一部分上或上方形成掩蔽结构(例如，硬掩模结构)，且可在掩蔽结构上或上方以及堆叠结构的未被掩蔽结构覆盖的额外部上或上方形成光致抗蚀剂。接着，可使光致抗蚀剂及堆叠结构经受一系列材料移除过程以形成楼梯台阶型结构。材料移除过程可选择性地移除光致抗蚀剂的部分，且也可选择性地移除堆叠结构的未被掩蔽结构及光致抗蚀剂的剩余部分中的一或多者覆盖的部分。掩蔽结构的配置及位置促进形成楼梯台阶型结构，但不形成镜射所述楼梯台阶型结构(例如，是所述楼梯台阶型结构的镜像)的相对楼梯台阶型结构。在形成楼梯台阶型结构之后，可移除掩蔽结构及光致抗蚀剂(如果存在的话)的剩余部分，且可利用至少一种导电材料来替换层级中的每一者的牺牲结构的至少一部分以在层级中的每一者中形成导电结构。接着可将导电接触结构在楼梯台阶型结构的台阶处耦合到层级的导电结构。本专利技术的方法及结构可增强对包含楼梯台阶型结构的半导体装置结构的空间的利用，从而促进高效地形成与常规半导电装置相比展现出经改进性能的半导电装置。以下描述提供例如材料组合物及处理条件等特定细节以便提供对本专利技术的实施例的透彻描述。然而，所属领域的技术人员将理解，可在不采用这些特定细节的情况下实践本专利技术的实施例。实际上，本专利技术之实施例可结合行业中所采用的常规半导体制作技术来实践。另外，下文提供的描述并不形成用于制造半导体装置的完整工艺流程。下文所描述的半导体装置结构并不形成完整的半导体装置。下文仅详细地描述理解本专利技术的实施例所必需的那些过程动作及结构。可通过常规制作技术执行用以自半导体装置结构形成完整半导体装置的额外动作。本文中所呈现的图式仅出于图解说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成半导体装置结构的方法，其包括：在衬底上方形成堆叠结构，所述堆叠结构包括若干层级，所述层级各自独立地包括牺牲结构及纵向地邻近所述牺牲结构的绝缘结构；在所述堆叠结构的一部分上方形成掩蔽结构；在所述掩蔽结构上方且在所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构覆盖的额外部分上方形成光致抗蚀剂；及使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受一系列材料移除过程，以选择性地移除所述光致抗蚀剂的部分及所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的剩余部分中的一或多者覆盖的部分，以形成楼梯台阶型结构。

【技术特征摘要】
2016.09.21 US 15/271,9241.一种形成半导体装置结构的方法，其包括：在衬底上方形成堆叠结构，所述堆叠结构包括若干层级，所述层级各自独立地包括牺牲结构及纵向地邻近所述牺牲结构的绝缘结构；在所述堆叠结构的一部分上方形成掩蔽结构；在所述掩蔽结构上方且在所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构覆盖的额外部分上方形成光致抗蚀剂；及使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受一系列材料移除过程，以选择性地移除所述光致抗蚀剂的部分及所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的剩余部分中的一或多者覆盖的部分，以形成楼梯台阶型结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中在衬底上方形成堆叠结构包括：将所述层级中的一或多者的所述牺牲结构形成为包括氮化硅及多晶硅中的一或多者；及将所述层级中的一或多者的所述绝缘结构形成为包括二氧化硅。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述堆叠结构的一部分上方形成所述掩蔽结构包括：将所述掩蔽结构形成为包括与所述层级中的每一者的所述牺牲结构及所述绝缘结构的材料组合物不同的材料组合物。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括将所述掩蔽结构选择成包括掺杂金属的碳、多晶硅、氮化硅、钨及铝中的一或多者。5.根据权利要求4所述的方法，其中选择所述掩蔽结构包括将所述掩蔽结构选择成包括掺杂金属的碳，所述掺杂金属的碳包括从约1.0重量百分比的金属到约30.0重量百分比的金属。6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述掩蔽结构上方且在所述堆叠结构的未被所述掩蔽结构覆盖的额外部分上方形成光致抗蚀剂包括将所述光致抗蚀剂形成为包括：纵向地邻近所述堆叠结构及所述掩蔽结构的至少部分地非平坦下部边界；及与所述至少部分地非平坦下部边界相对的基本上平坦上部边界。7.根据权利要求1所述的方法，其中使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受一系列材料移除过程包括：使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受第一材料移除过程，所述第一材料移除过程包括：使所述光致抗蚀剂经受第一光学光刻过程以移除所述光致抗蚀剂的与所述掩蔽结构的横向边界接近的第一部分；及使所述堆叠结构的所述层级中的一或多者经受至少一个蚀刻过程以移除所述层级中的所述一或多者的未被所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的所述剩余部分覆盖的部分；及在所述第一材料移除过程之后，使所述光致抗蚀剂及所述堆叠结构经受第二材料移除过程，所述第二材料移除过程包括：使所述光致抗蚀剂经受第二光学光刻过程以移除所述光致抗蚀剂的第二部分；及使所述堆叠结构的所述层级中的两者或多于两者经受至少一个额外蚀刻过程以移除所述层级中的所述两者或多于两者的未被所述掩蔽结构及所述光致抗蚀剂的新剩余部分覆盖的部分。8.根据权利要求7所述的方法，其中使所述层级中的一或多者经受至少一个蚀刻过程包括：使直接位于所述光致抗蚀剂下方的层级的所述绝缘结构经受第一各向异性蚀刻以移除所述绝缘结构的一部分达第一宽度；及使所述层级的所述牺牲结构经受第二各向异性蚀刻以移除所述牺牲结构的一部分达所述第一宽度。9.根据权利要求8所述的方法，其中使所述层级中的两者或多于两者经受至少一个额外蚀刻过程包括：使所述层级的所述绝缘结构及直接位于所述层级下方的另一层级的绝缘结构中的每一者经受第三各向异性蚀刻，以移除所述层级的所述绝缘结构的另一部分达第二宽度且移除所述另一层级的所述绝缘结构的一部分达所述第一宽度；及使所述层级的所述牺牲结构及所述另一层级的牺牲结构中的每一者经受第四各向异性蚀刻，以移除所述层级的所述牺牲结构的另一部分达所述第二宽度且移除所述另一层级的所述牺牲结构的一部分达所述第一宽度。10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在形成所述楼梯台阶型结构之后移除所述掩蔽结构。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·索伦森，M·K·阿赫塔尔，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US