具有划分栅极的三维NAND存储器件制造技术

提供了一种半导体器件。所述半导体器件包括沿着垂直于所述半导体器件的衬底的竖直方向交替堆叠的字线层和绝缘层。所述半导体器件包括沟道结构，所述沟道结构沿着所述竖直方向延伸穿过所述字线层和所述绝缘层。所述沟道结构的垂直于所述竖直轴的横截面包括彼此间隔开的沟道层区段。开的沟道层区段。开的沟道层区段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有划分栅极的三维NAND存储器件

技术介绍

[0001]闪存存储器件最近已经得到快速发展。闪存存储器件能够在不施加电压的情况下长时间保存存储的数据。此外，闪存存储器件的读取速率相对较高，并且容易进行擦除存储的数据以及将数据重写到闪存存储器件中。因此，闪存存储器件已被广泛用于微型计算机、自动控制系统等中。为了增大闪存存储器件的位密度并减小闪存存储器件的位成本，已经开发了三维(3D)NAND(与非)闪存存储器件。
[0002]近年来，随着3D-NAND的单元层超过100层，对蚀刻轮廓控制、尺寸均匀性和生产率之间的权衡进行管理是越来越有挑战性的。例如，随着3D-NAND存储器件的位密度增大，不同堆叠层(例如，上部堆叠层和下部堆叠层)中的沟道孔的对准问题或基于双重图案化的高密集度沟道孔的连接问题正在恶化。

技术实现思路

[0003]在本公开中，提供了针对具有划分栅极的3D-NAND存储器件及其制造方法的实施例。
[0004]在本公开中，提供了一种半导体器件。半导体器件可以包括沿着垂直于半导体器件的衬底的竖直方向交替堆叠的字线层和绝缘层。半导体器件可以包括沿着竖直方向延伸通过字线层和绝缘层的沟道结构。沟道结构的垂直于竖直方向的横截面可以包括彼此间隔开的沟道层区段。
[0005]半导体器件可以进一步包括在竖直方向上延伸的栅极电介质结构和在竖直方向上延伸的栅极功能结构。栅极电介质结构的垂直于竖直方向的横截面可以具有闭环构造，并且栅极功能结构的垂直于竖直方向的横截面可以具有开环构造。
[0006]在一些实施例中，栅极电介质结构可以包括阻挡层、电荷捕获层和隧穿层。栅极功能结构可以包括沟道层区段。阻挡层可以在竖直方向上延伸并且与字线层和绝缘层直接接触。电荷捕获层可以形成在阻挡层的内表面之上，并且隧穿层可以形成在电荷捕获层的内表面之上，其中沟道层区段可以布置在隧穿层的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。
[0007]在一些实施例中，栅极电介质结构可以包括阻挡层和电荷捕获层。栅极功能结构可以包括隧穿层区段和沟道层区段。阻挡层可以在竖直方向上延伸并且与字线层和绝缘层接触。电荷捕获层可以形成在阻挡层的内表面之上。隧穿层区段可以形成在电荷捕获层的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。沟道层区段可以布置在隧穿层区段的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。
[0008]在示例性实施例中，栅极电介质结构可以包括阻挡层，并且栅极功能结构可以包括电荷捕获层区段、隧穿层区段和沟道层区段。阻挡层可以在竖直方向上延伸并且与字线层和绝缘层接触。电荷捕获层区段可以形成在阻挡层的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。隧穿层区段可以形成在电荷捕获层的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。沟道层区段可以布置在隧穿层区段的内表面之上并通过电介质层彼此间隔开。
[0009]在半导体器件的沟道结构中，沟道层区段中的第一沟道层区段可以沿着隧穿层区
段中的第一隧穿层区段设置，并且隧穿层区段中的第一隧穿层区段可以沿着电荷捕获层区段中的第一电荷捕获层区段设置。
[0010]在一些实施例中，沟道结构的横截面可以具有椭圆形轮廓、星形轮廓、三叶形轮廓或四叶形轮廓之一。另外，沟道结构的横截面的第一长轴与沟道结构的横截面的第一短轴之比可以在1/2至3/5的范围内。
[0011]在一些实施例中，第一对沟道层区段可以沿着沟道结构的横截面的第一长轴分离地布置。第二对沟道层区段可以沿着横截面的第二长轴分离布置。
[0012]根据本公开的另一方面，提供了一种用于形成半导体的方法。在该方法中，字线层和绝缘层可以沿着垂直于衬底的竖直方向交替堆叠。随后可以形成沟道结构，其中沟道结构可以沿着竖直方向延伸穿过字线层和绝缘层。沟道结构的垂直于竖直方向的横截面可以包括短轴和长轴。可以执行蚀刻工艺以蚀刻沟道结构的沟道层以在沟道结构中形成沟道层区段，其中沟道层区段可以彼此间隔开。
[0013]在一些实施例中，为了形成沟道结构，可以首先形成沟道孔。沟道孔可以沿着竖直方向延伸穿过字线层和绝缘层。沟道孔可以具有侧壁和底部。沟道孔的垂直于竖直轴的横截面可以包括短轴和长轴。可以沿着沟道孔的侧壁形成阻挡层，其中阻挡层可以围绕竖直轴同心地设置并且与字线层和绝缘层直接接触。电荷捕获层可以形成在阻挡层的内表面之上。隧穿层可以形成在电荷捕获层的内表面之上。此外，沟道层可以形成在隧穿层的内表面之上。隔离层可以形成在沟道层的内表面之上，其中间隙可以位于沟道结构中并被隔离层包围。
[0014]在替代实施例中，沟道结构的横截面可以具有椭圆形轮廓、星形轮廓、三叶形轮廓或四叶形轮廓之一。在一些实施例中，沟道结构的长轴与短轴之比可以在1/2至3/5的范围内。
[0015]在一些实施例中，可以执行蚀刻工艺以蚀刻隔离层和沟道层，使得间隙被扩大并且沟道层被蚀刻成沿着沟道结构的横截面的长轴分离地布置的沟道层区段。电介质层随后可以沉积在间隙中，使得沟道层区段通过电介质层彼此间隔开。
[0016]在一些实施例中，可以执行蚀刻工艺以蚀刻隔离层、沟道层、隧穿层和电荷捕获层。随后可以在通过蚀刻工艺扩大的间隙中沉积电介质层。因此，可以将沟道层蚀刻成通过电介质层彼此间隔开并且沿着沟道结构的横截面的长轴布置的沟道层区段。可以将隧穿层蚀刻成通过电介质层彼此间隔开并且沿着沟道结构的横截面的长轴布置的隧穿层区段。可以将电荷捕获层蚀刻成通过电介质层彼此间隔开并且沿着沟道结构的横截面的长轴布置的电荷捕获层区段。
[0017]当通过蚀刻工艺蚀刻隔离层、沟道层、隧穿层和电荷捕获层时，可以沿着隧穿层区段中的第一隧穿层区段形成沟道层区段中的第一沟道层区段，并且可以沿着电荷捕获层区段中的第一电荷捕获层区段形成隧穿层区段中的第一隧穿层区段。
[0018]根据本公开的另一方面，提供了一种半导体器件。半导体器件可以包括阵列区域和阶梯区域。阵列区域和阶梯区域可以彼此相邻设置并且形成在交替的字线层和绝缘层的堆叠层中，该堆叠层形成在半导体器件的衬底之上。半导体器件还可以包括沟道结构。沟道结构可以设置在阵列区域中并且沿着垂直于衬底的竖直方向延伸穿过堆叠层。半导体器件可以包括形成在阶梯区域中的字线触点，其中，字线触点从阶梯区域的字线层沿着竖直方
向延伸。沟道结构的垂直于竖直方向的横截面可以包括沟道层区段，其中沟道层区段可以彼此间隔开。
[0019]在一些实施例中，沟道结构可以包括栅极电介质结构和栅极功能结构。栅极电介质结构可以包括阻挡层、电荷捕获层和隧穿层。栅极功能结构可以包括沟道层区段。阻挡层可以在竖直方向上延伸并且与字线层和绝缘层接触。电荷捕获层可以形成在阻挡层的内表面之上。隧穿层可以形成在电荷捕获层的内表面之上。沟道层区段可以布置在隧穿层的内表面之上并且通过电介质层彼此间隔开。
[0020]在其他实施例中，沟道结构可以包括栅极电介质和栅极功能结构。栅极电介质结构可以包括阻挡层和电荷捕获层。栅极功能结构可以包括隧穿层区段和沟道层区段。阻挡层可以在竖直方向上延伸并且与字线层和绝缘层接触。电荷捕获层可以形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，包括：沿着垂直于所述半导体器件的衬底的竖直方向交替堆叠的字线层和绝缘层；以及沿着所述竖直方向延伸穿过所述字线层和所述绝缘层的沟道结构，其中，所述沟道结构的垂直于所述竖直方向的横截面包括彼此间隔开的沟道层区段。2.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：在所述竖直方向上延伸的栅极电介质结构；以及在所述竖直方向上延伸的栅极功能结构，其中：所述栅极电介质结构的垂直于所述竖直方向的横截面具有闭环构造，并且所述栅极功能结构的垂直于所述竖直方向的横截面具有开环构造。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述栅极电介质结构包括阻挡层、电荷捕获层和隧穿层，并且所述栅极功能结构包括所述沟道层区段，其中：所述阻挡层在所述竖直方向上延伸并且与所述字线层和所述绝缘层接触，所述电荷捕获层形成在所述阻挡层的内表面之上，所述隧穿层形成在所述电荷捕获层的内表面之上，并且所述沟道层区段布置在所述隧穿层的内表面之上并且通过电介质层彼此间隔开。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述栅极电介质结构包括阻挡层和电荷捕获层，并且所述栅极功能结构包括隧穿层区段和所述沟道层区段，其中：所述阻挡层在所述竖直方向上延伸并且与所述字线层和所述绝缘层接触，所述电荷捕获层形成在所述阻挡层的内表面之上，所述隧穿层区段形成在所述电荷捕获层的内表面之上，并且通过电介质层彼此间隔开，并且所述沟道层区段布置在所述隧穿层区段的内表面之上，并且通过电介质层彼此间隔开。5.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述栅极电介质结构包括阻挡层，并且所述栅极功能结构包括电荷捕获层区段、隧穿层区段和所述沟道层区段，其中：所述阻挡层在所述竖直方向上延伸并且与所述字线层和所述绝缘层接触，所述电荷捕获层区段形成在所述阻挡层的内表面之上并且通过电介质层彼此间隔开，所述隧穿层区段形成在所述电荷捕获层的内表面之上，并且通过所述电介质层彼此间隔开，并且所述沟道层区段布置在所述隧穿层区段的内表面之上并且通过所述电介质层彼此间隔开。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中：所述沟道层区段中的第一沟道层区段沿着所述隧穿层区段中的第一隧穿层区段设置，并且所述隧穿层区段中的所述第一隧穿层区段沿着所述电荷捕获层区段中的第一电荷捕获层区段设置。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述沟道结构的所述横截面具有椭圆形轮廓、星形轮廓、三叶形轮廓或四叶形轮廓之一。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述沟道结构的所述横截面的第一长轴与
所述沟道结构的所述横截面的第一短轴之比在1/2至3/5的范围内。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，第一对所述沟道层区段沿着所述沟道结构的所述横截面的所述第一长轴分离地布置。10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，第二对所述沟道层区段沿着所述横截面的第二长轴分离地布置。11.一种用于形成半导体的方法，包括：形成沿着垂直于衬底的竖直方向交替堆叠的字线层和绝缘层；形成沿着所述竖直方向延伸穿过所述字线层和所述绝缘层的沟道结构，所述沟道结构的垂直于所述竖直方向的横截面包括短轴和长轴；以及执行蚀刻工艺以蚀刻所述沟道结构的沟道层以在所述沟道结构中形成沟道层区段，所述沟道层区段彼此间隔开。12.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述沟道结构还包括：形成沿着所述竖直方向延伸穿过所述字线层和所述绝缘层的沟道孔，所述沟道孔具有侧壁、底部和垂直于所述竖直方向并且包括所述短轴和所述长轴的横截面；沿着所述沟道孔的所述侧壁形成阻挡层，所述阻挡层围绕所述竖直轴同心地设置并且与所述字线层和所述绝缘层直接接触；在所述阻挡层的内表面之上形成电荷捕获层；在所述电荷捕获层的内表面之上形成隧穿层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庭庭，薛磊，刘小欣，耿万波，
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：