形成三维存储器设备的多分区阶梯结构的方法技术

公开了用于形成三维(3D)存储器设备的阶梯结构的方法的实施例。在一个示例中，基于第一光刻胶掩模形成阶梯结构的第一多个台阶。第一多个台阶中的每一个包括在不同深度处的一定数量的分区。在形成第一多个台阶之后，基于第二光刻胶掩模形成阶梯结构的第二多个台阶。第二多个台阶中的每一个包括所述数量的分区。阶梯结构从第一多个台阶向第二多个台阶向下倾斜并远离3D存储器设备的存储器阵列结构。

A Method of Forming Multi-partition Ladder Structure for Three-dimensional Memory Devices

An embodiment of a method for forming a step structure of a three-dimensional (3D) memory device is disclosed. In one example, a first step of a step structure is formed based on a first photoresist mask. Each of the first steps includes a certain number of partitions at different depths. After forming the first step, the second step of the step structure is formed based on the second photoresist mask. Each of the second multiple steps includes the number of partitions described. The step structure inclines downward from the first step to the second step and is far away from the memory array structure of the 3D memory device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成三维存储器设备的多分区阶梯结构的方法
本专利技术的实施例涉及三维(3D)存储器设备及其制造方法。
技术介绍
通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，将平面存储单元缩放到更小的尺寸。然而，随着存储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，平面存储单元的存储密度接近上限。3D存储器架构可以解决平面存储单元的密度限制。3D存储器架构包括存储器阵列和用于控制进出存储器阵列的信号的外围设备。
技术实现思路
本文公开了3D存储器设备的多分区阶梯结构的制造方法的实施例。在一个示例中，公开了一种用于形成3D存储器设备的阶梯结构的方法。形成包括交错的第一材料层和第二材料层的叠层结构。在叠层结构的第一区域中图案化第一光刻胶掩模。通过对由在第一方向上修整第一光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被第一光刻胶掩模覆盖的部分构成的循环进行多次，在叠层结构的第一区域中在第一方向上的不同深度处形成第一多个分区。在叠层结构的第一区域中，在垂直于第一方向的第二方向上形成第一多个分区的多个第一台阶。在形成多个第一台阶之后，在叠层结构的第二区域中图案化第二光刻胶掩模。通过对由在第一方向上修整第二光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被第二光刻胶掩模覆盖的另一部分构成的循环进行多次，在叠层结构的第二区域中在第一方向上的不同深度处形成第二多个分区。在叠层结构的第二区域中在第二方向上形成第二多个分区的多个第二台阶。在另一示例中，公开了一种用于形成3D存储器设备的阶梯结构的方法。基于第一光刻胶掩模形成阶梯结构的第一多个台阶。第一多个台阶中的每一个包括在不同深度处的一定数量的分区。在形成第一多个台阶之后，基于第二光刻胶掩模形成阶梯结构的第二多个台阶。第二多个台阶中的每一个包括所述数量的分区。阶梯结构从第一多个台阶向第二多个台阶向下倾斜并远离3D存储器设备的存储器阵列结构。在又一个示例中，一种3D存储器设备包括存储器阵列结构和阶梯结构。阶梯结构包括第一多个台阶、第二多个台阶和至少一个中间台阶。第一多个台阶中的每一个包括在第一方向上的不同深度处的第一数量的分区。第二多个台阶在垂直于第一方向的第二方向上比第一多个台阶更远离存储器阵列结构。第二多个台阶中的每一个包括第一数量的分区。至少一个中间台阶在第二方向上位于第一多个台阶和第二多个台阶之间。至少一个中间台阶中的每一个包括在第一方向上的小于第一数量的第二数量的分区。附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且附图与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理并且使得相关领域技术人员能够作出本专利技术和使用本专利技术。图1示出了根据本专利技术的一些实施例的具有阶梯结构的示例性3D存储器设备的示意图。图2A示出了根据本专利技术的一些实施例的3D存储器设备的示例性阶梯结构的顶部前透视图。图2B示出了根据本专利技术的一些实施例的3D存储器设备的另一示例性阶梯结构的顶部前透视图。图3A示出了根据本专利技术的一些实施例的具有两个阶梯划分图案(SDP)掩模的示例性阶梯划分方案(SDS)，每个阶梯划分图案(SDP)掩模均具有三个分区。图3B示出了根据本专利技术的一些实施例的具有两个SDP掩模的另一示例性SDS，每个SDP掩模均具有三个分区。图4A-4F示出了根据本专利技术的各种实施例的用于形成3D存储器设备的示例性三分区阶梯结构的制造过程。图5A示出了根据本专利技术的一些实施例的具有两个SDP掩模的示例性SDS，每个SDP掩模均具有四个分区。图5B示出了根据本专利技术的一些实施例的具有两个SDP掩模的另一示例性SDS，每个SDP掩模均具有四个分区。图6A-6E示出了根据本专利技术的各种实施例的用于形成3D存储器设备的示例性四分区阶梯结构的制造过程。图7是根据一些实施例的用于形成3D存储器设备的示例性阶梯结构的方法的流程图。将参考附图来描述本专利技术的实施例。具体实施方式尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本专利技术还可以用于各种其他应用中。应注意到，在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等的引用表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性都在相关领域的技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分地通过上下文中的用法来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文所使用的术语“一个或多个”可以用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或可以用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一种”、“一个”或“所述”等术语同样可以被理解为表达单数用法或表达复数用法。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在表达一组排他性的因素，而是可以替代地允许存在不一定明确描述的其他因素，这同样至少部分地取决于上下文。应当容易理解的是，本专利技术中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应以最宽泛的方式来解释，使得“在……上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还包括其间具有中间特征或层的“在某物上”的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上方”的含义，而且还可以包括其间没有中间特征或层的“在某物之上”或“在某物上方”的含义(即，直接在某物上)。此外，为了便于描述，可以在本文使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……之上”、“上”等空间相对术语来描述如图所示的一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的关系。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向)并且同样可以相应地解释本文使用的空间相关描述词。如本文所使用的，术语“衬底”是指在其上添加后续材料层的材料。衬底本身可以被图案化。添加在衬底顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。此外，衬底可以包括各种各样的半导体材料，例如硅，锗、砷化镓、磷化铟等。可替换地，衬底可以由非导电材料制成，例如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆。如本文所使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在连续结构的顶表面和底表面处的任何一对水平平面之间。层可以横向、垂直和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，衬底可以在其中包括一层或多层，和/或可以在其上、上方和/或其下具有一层或多层。一层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和触点层(其中形成有互连线和/或过孔接触)以及一个或多个电介质层。如本文所使用的，术语“标称/标称地”是指在产品或工艺的设计阶段期间设定的部件或工艺操作的特性或参数的期望值或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可以是由于制造工艺或公差的轻微变化而引起。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成三维(3D)存储器设备的阶梯结构的方法，包括：形成包括交错的第一材料层和第二材料层的叠层结构；在所述叠层结构的第一区域中图案化第一光刻胶掩模；通过对由在第一方向上修整所述第一光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被所述第一光刻胶掩模覆盖的部分构成的循环进行多次，在所述叠层结构的所述第一区域中在所述第一方向上的不同深度处形成第一多个分区；在所述叠层结构的所述第一区域中，在垂直于所述第一方向的第二方向上形成所述第一多个分区的多个第一台阶；在形成所述多个第一台阶之后，在所述叠层结构的第二区域中图案化第二光刻胶掩模；通过对由在所述第一方向上修整所述第二光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被所述第二光刻胶掩模覆盖的另一部分构成的循环进行多次，在所述叠层结构的所述第二区域中在所述第一方向上的不同深度处形成第二多个分区；以及在所述叠层结构的所述第二区域中在所述第二方向上形成所述第二多个分区的多个第二台阶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成三维(3D)存储器设备的阶梯结构的方法，包括：形成包括交错的第一材料层和第二材料层的叠层结构；在所述叠层结构的第一区域中图案化第一光刻胶掩模；通过对由在第一方向上修整所述第一光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被所述第一光刻胶掩模覆盖的部分构成的循环进行多次，在所述叠层结构的所述第一区域中在所述第一方向上的不同深度处形成第一多个分区；在所述叠层结构的所述第一区域中，在垂直于所述第一方向的第二方向上形成所述第一多个分区的多个第一台阶；在形成所述多个第一台阶之后，在所述叠层结构的第二区域中图案化第二光刻胶掩模；通过对由在所述第一方向上修整所述第二光刻胶掩模和蚀刻所述叠层结构未被所述第二光刻胶掩模覆盖的另一部分构成的循环进行多次，在所述叠层结构的所述第二区域中在所述第一方向上的不同深度处形成第二多个分区；以及在所述叠层结构的所述第二区域中在所述第二方向上形成所述第二多个分区的多个第二台阶。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光刻胶掩模包括在所述第一方向上彼此分离的多个第一图案。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，形成所述第一多个分区包括：按照台阶深度蚀刻所述叠层结构未被所述第一光刻胶掩模覆盖的所述部分；修整所述第一光刻胶掩模以扩大所述叠层结构未被所述第一光刻胶掩模覆盖的所述部分；按照所述台阶深度蚀刻所述叠层结构未被修整的所述第一光刻胶掩模覆盖的扩大部分；以及基于所述第一多个分区的数量对修整和蚀刻循环重复多次。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第一方向和所述第二方向二者上修整所述第一光刻胶掩模。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述叠层结构的所述第一区域比所述叠层结构的所述第二区域更靠近所述3D存储器设备的存储器阵列结构。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述叠层结构的所述第二区域在所述第二方向上与所述叠层结构的所述第一区域分离。7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述叠层结构的所述第二区域在所述第二方向上邻接所述叠层结构的所述第一区域。8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述叠层结构的所述第二区域在所述第二方向上与所述叠层结构的所述第一区域重叠。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述第二光刻胶掩模包括在所述第一方向上彼此分离的多个第二图案。10.根据权利要求3或4所述的方法，其中，形成所述第二多个分区包括：按照所述台阶深度蚀刻所述叠层结构未被所述第二光刻胶掩模覆盖的部分；修整所述第二光刻胶掩模以扩大所述叠层结构未被所述第二光刻胶掩模覆盖的部分；按照台阶深度蚀刻所述叠层结构未被修整的所述第二光刻胶掩模覆盖的扩大部分；以及基于所述第二多个分区的数量对修整和蚀刻循环重复多次。11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一方向和所述第二方向二者上修整所述第二光刻胶掩模。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二多个分区的数量与所述第一多个分区的数量相同。13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，每个所述第一材料层包括导体层，并且每个所述第二材料层包括电介质层。14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，每个所述第一材料层包括第一电介质层，并且每个所述第二材料层包括与所述第一电介质层不同的第二电介质层。15.一种用于形成三维(3D)存储器设备的阶梯结构的方法，包括：基于第一光刻胶掩模形成所述阶梯结构的第一多个台阶，所述第一多个台阶中的每一个台阶包括在不同深度处的一定数量的分区；以及在形成所述第一多个台阶之后，基于第二光刻胶掩模形成所述阶梯结构的第二多个台阶，所述第二多个台阶中的每一个台阶包括所述数量的分区，其中，所述阶梯结构从所述第一多个台阶向...

【专利技术属性】
技术研发人员：华文宇，张中，夏志良，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42