键合存储器件及其制造方法技术

公开了由键合半导体器件形成的三维(3D)存储器件以及用于形成三维(3D)存储器件的方法的实施例。在示例中，一种用于形成键合半导体器件的方法包括以下操作。首先，形成第一晶片和第二晶片。第一晶片可以包括衬底之上的功能层。单晶硅可以不是衬底必需的，并且衬底可以不包括单晶硅。可以反转第一晶片以键合到第二晶片上，以形成键合半导体器件，因而衬底在功能层的顶部上。可以去除衬底的至少一部分以形成键合半导体器件的顶表面。此外，可以在顶表面之上形成键合焊盘。

【技术实现步骤摘要】
键合存储器件及其制造方法本申请是申请日为2018年11月30日、申请号为201880002772.5、专利技术名称为“键合存储器件及其制造方法”的专利技术专利的分案申请。
技术介绍
本公开的实施例涉及键合三维(3D)存储器件及其制造方法。通过改善工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，平面存储单元被缩放到更小尺寸。不过，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昂。结果，平面存储单元的存储密度接近上限。3D存储器架构能够解决平面存储单元中的密度限制。3D存储器架构包括存储器阵列和用于控制到和来自存储器阵列的信号的外围器件。
技术实现思路
本文公开了用于形成晶片、以及利用晶片形成键合半导体结构的方法和结构的实施例。在一个示例中，公开了一种用于形成键合半导体器件的方法。该方法包括如下操作。首先，形成第一晶片和第二晶片。第一晶片可以包括衬底之上的功能层。在示例中，单晶硅不是衬底必要的。可以反转第一晶片以键合到第二晶片上，以形成键合半导体器件，因而衬底在功能层的顶部。可以去除衬底的至少一部分以形成键合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成键合半导体器件的方法，包括：/n形成第一晶片，所述第一晶片具有衬底之上的功能层，其中，形成所述第一晶片进一步包括：/n在所述衬底之上形成隔离结构；/n在所述隔离结构中形成多个阵列基础区域，所述隔离结构使所述多个阵列基础区域彼此绝缘；以及/n在所述多个阵列基础区域之上形成多个存储器阵列，其中，所述阵列基础区域包括为在其上形成所述存储器阵列而提供基础的材料或结构；/n反转所述第一晶片以键合到第二晶片上，以形成键合半导体器件；/n去除所述衬底的至少一部分以形成所述键合半导体器件的顶表面；以及/n在所述顶表面之上形成键合焊盘。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于形成键合半导体器件的方法，包括：
形成第一晶片，所述第一晶片具有衬底之上的功能层，其中，形成所述第一晶片进一步包括：
在所述衬底之上形成隔离结构；
在所述隔离结构中形成多个阵列基础区域，所述隔离结构使所述多个阵列基础区域彼此绝缘；以及
在所述多个阵列基础区域之上形成多个存储器阵列，其中，所述阵列基础区域包括为在其上形成所述存储器阵列而提供基础的材料或结构；
反转所述第一晶片以键合到第二晶片上，以形成键合半导体器件；
去除所述衬底的至少一部分以形成所述键合半导体器件的顶表面；以及
在所述顶表面之上形成键合焊盘。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一晶片进一步包括：
形成绝缘结构以覆盖所述多个存储器阵列和所述多个阵列基础区域；以及
形成处于所述绝缘结构中并且在所述第一晶片的顶表面被暴露的多个互连结构。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隔离结构和所述隔离结构中的所述多个阵列基础区域包括：
在所述衬底之上形成绝缘材料层；
对所述绝缘材料层进行图案化以在所述绝缘材料层中形成多个沟槽；以及
沉积半导体材料以填满所述多个沟槽，以形成所述多个阵列基础区域。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隔离结构和所述隔离结构中的所述多个阵列基础区域包括：
在所述衬底之上形成另一绝缘材料层；
在所述另一绝缘材料层之上形成半导体材料层；
对所述半导体材料层进行图案化以去除所述半导体材料层的部分，暴露所述另一绝缘材料层，并且形成多个阵列基础区域；以及
沉积与所述另一绝缘材料层相同的材料，以填充由所述半导体材料层的被去除部分形成的空间、与所述另一绝缘材料层连接、并且形成所述隔离结构。


5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括在形成所述多个阵列基础区域和所述隔离结构之后执行平坦化工艺，以去除所述多个阵列基础区域和所述隔离结构上的多余材料。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述绝缘材料层或形成另一绝缘材料层包括：沉积氧化硅；以及沉积所述半导体材料并形成所述半导体材料层包括：沉积掺杂多晶硅。


7.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，在所述多个阵列基础区域之上形成所述多个存储器阵列包括在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成至少一个存储器阵列。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成所述至少一个存储器阵列包括：
在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成阶梯结构；
形成从所述阶梯结构的顶表面延伸到相应的阵列基础区域的沟道孔；
在所述沟道孔的底部形成半导体部分，所述半导体部分与所述阵列基础区域连接；以及
形成沟道形成结构以填满所述沟道孔并形成半导体沟道。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述半导体部分包括执行沉积工艺以在所述沟道孔的所述底部的所述相应阵列基础区域的暴露部分上形成半导体材料。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，用于形成所述半导体材料的所述沉积工艺包括沉积与所述相应阵列基础区域的材料相同的材料。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述沉积工艺包括化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积和选择性气相沉积中的一种或多种。


12.根据权利要求8中的任一项所述的方法，还包括：
在所述阶梯结构中形成多个栅极电极，所述多个栅极电极要与所述多个互连结构连接并通过与所述半导体沟道相交而形成多个存储单元。


13.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，提供所述第二晶片包括提供其上具有多个其他互连结构的衬底。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，反转所述第一晶片以键合到所述第二晶片上以形成所述键合半导体器件包括：执行混合键合，以将所述第一晶片键合到所述第二晶片上，因而所述第一晶片的互连结构与所述第二晶片的所述多个其他互连结构键合。


15.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，还包括在所述隔离结构和所述衬底之间形成衬垫层。


16.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，去除所述衬底的所述至少一部分还包括蚀刻工艺和平坦化工艺中的一种或多种。


17.一种用于形成半导体器件的方法，包括：
在衬底之上形成绝缘材料层；
对所述绝缘材料层进行图案化以形成隔离结构和所述隔离结构中的多个沟槽；
沉积半导体材料以填满所述多个沟槽，以在所述隔离结构中形成多个阵列基础区域，所述隔离结构使所述多个阵列基础区域彼此绝缘；
在所述多个阵列基础区域之上形成多个存储器阵列，所述阵列基础区域包括为在其上形成所述存储器阵列而提供基础的材料或结构；以及
形成绝缘结构以覆盖所述多个存储器阵列和所述多个阵列基础区域。


18.根据权利要求17所述的方法，还包括在形成所述多个阵列基础区域和所述隔离结构之后执行平坦化工艺，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨盛玮，夏仲仪，韩坤，李康，王晓光，朱宏斌，
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