支撑管芯和包括横向移位的竖直互连的多个存储器管芯的接合组件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种接合组件，所述接合组件包括：第一存储器管芯，所述第一存储器管芯包括第一三维存储器器件；第二存储器管芯，所述第二存储器管芯包括第二三维存储器器件；以及支撑管芯，所述支撑管芯接合到所述第一存储器管芯并且包括外围电路，所述外围电路被配置为控制所述第一三维存储器器件和所述第二三维存储器器件。所述第一存储器管芯包括多行第一管芯近侧接合垫、多行第一管芯远侧接合垫和多个第一管芯横向移位导电路径，所述多个第一管芯横向移位导电路径连接所述第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫和所述第一管芯远侧接合垫中的相应第一管芯远侧接合垫，所述相应第一管芯远侧接合垫与所述第一管芯近侧接合垫中的所述相应第一管芯近侧接合垫横向偏移。所述第一存储器管芯和所述第二存储器管芯可具有相同的布局，并且电连接可通过所述第一存储器管芯移位所述偏移距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】支撑管芯和包括横向移位的竖直互连的多个存储器管芯的接合组件及其制造方法相关申请本申请要求提交于2019年2月28日的美国非临时专利申请序列号16/288,656的优先权的权益，该美国非临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本公开整体涉及半导体器件领域，并且具体地讲，涉及使用由直通介电通孔结构提供的竖直互连来堆叠半导体管芯的方法以及由直通介电通孔结构形成的接合组件。
技术介绍
包括每个单元具有一个位的三维竖直NAND串的三维存储器器件在T.Endoh等人的标题为“NovelUltraHighDensityMemoryWithAStacked-SurroundingGateTransistor(S-SGT)StructuredCell(具有堆叠的围绕栅极晶体管(S-SGT)结构化单元的新型超高密度存储器)”，IEDMProc.(2001)33-36的文章中公开。
技术实现思路
根据本公开的一个实施方案，提供了一种接合组件，该接合组件包括：第一存储器管芯，该第一存储器管芯包括第一三维存储器器件；第二存储器管芯，该第二存储器管芯包括第二三维存储器器件；以及支撑管芯，该支撑管芯接合到第一存储器管芯并且包括被配置为控制第一三维存储器器件和第二三维存储器器件的外围电路，并且包括多行支撑管芯接合垫，其中该第一存储器管芯包括：多行第一管芯近侧接合垫，该多行第一管芯近侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第一接合界面平面处接合到该支撑管芯；多行第一管芯远侧接合垫，该多行第一管芯远侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第二接合界面平面处接合到第二存储器管芯；以及多个第一管芯横向移位导电路径，该多个第一管芯横向移位导电路径连接第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫和第一管芯远侧接合垫中的相应第一管芯远侧接合垫，该相应第一管芯远侧接合垫沿着第二方向与第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫横向偏移。根据本公开的另一个实施方案，提供了一种形成接合组件的方法，该方法包括：提供第一存储器管芯，该第一存储器管芯包括第一三维存储器器件，该第一三维存储器器件包括第一管芯绝缘层和第一管芯导电层的第一管芯交替堆叠以及延伸穿过该第一管芯交替堆叠的第一管芯存储器堆叠结构；提供第二存储器管芯，该第二存储器管芯包括第二三维存储器器件，该第二三维存储器器件包括第二管芯绝缘层和第二管芯导电层的第二管芯交替堆叠以及延伸穿过该第二管芯交替堆叠的第二管芯存储器堆叠结构；接合与第一存储器管芯接合的支撑管芯，其中该支撑管芯包括被配置为控制第一管芯存储器堆叠结构和第二管芯存储器堆叠结构的外围电路以及多行支撑管芯接合垫，其中该第一存储器管芯包括：多行第一管芯近侧接合垫，该第一管芯近侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第一接合界面平面处接合到该支撑管芯；多行第一管芯远侧接合垫，该多行第一管芯远侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第二接合界面平面处接合到第二存储器管芯；以及多个第一管芯横向移位导电路径，该多个第一管芯横向移位导电路径连接第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫和第一管芯远侧接合垫中的相应第一管芯远侧接合垫，该相应第一管芯远侧接合垫沿着第二方向与第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫横向偏移。附图说明图1是根据本公开的实施方案的在半导体衬底上形成阵列侧介电材料层和掺杂半导体层之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图2是根据本公开的实施方案的在形成第一绝缘层和第一间隔物材料层的第一层交替堆叠之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图3是根据本公开的实施方案的在图案化第一层楼梯区、第一阶梯式介电材料部分和层间介电层之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图4A是根据本公开的实施方案的在形成第一层存储器开口和第一层支撑开口之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图4B是图4A的第一示例性结构的水平横截面视图。铰接竖直平面A-A’对应于图4A的竖直剖面图的平面。图5是根据本公开的实施方案的在形成各种牺牲填充结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图6是根据本公开的实施方案的在形成第二绝缘层和第二间隔物材料层的第二层交替堆叠、第二阶梯式表面和第二阶梯式介电材料部分之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图7A是根据本公开的实施方案的在形成第二层存储器开口和第二层支撑开口之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图7B是沿图7A的水平平面B-B'截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A'对应于图7A的竖直剖面图的平面。图8是根据本公开的实施方案的在形成层间存储器开口和层间支撑开口之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图9A至图9D示出了根据本公开的实施方案的在形成存储器开口填充结构期间的存储器开口的顺序竖直剖面图。图10是根据本公开的实施方案的在形成存储器开口填充结构和支撑柱结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图11A是根据本公开的实施方案的在形成柱腔体之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图11B是沿图11A的水平平面B-B'截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A’对应于图11A的竖直剖面图的平面。图12是根据本公开的实施方案的在形成介电柱结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图13A是根据本公开的实施方案的在形成第一接触层级介电层和背侧沟槽之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图13B是沿图13A的水平平面B-B’截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A’对应于图13A的竖直剖面图的平面。图14是根据本公开的实施方案的在形成背侧凹陷部之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图15A是根据本公开的实施方案的在形成导电层之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图15B是沿图15A的水平平面B-B’截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A’对应于图15A的竖直剖面图的平面。图16A是根据本公开的实施方案的在背侧沟槽中形成背侧沟槽填充结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图16B是沿图16A的水平平面B-B’截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A’对应于图16A的竖直剖面图的平面。图16C是沿图16B的竖直平面C-C'截取的第一示例性结构的竖直剖面图。图17A是根据本公开的实施方案的在形成第二接触层级介电层和各种接触通孔结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图17B是沿图17A的竖直平面B-B'截取的第一示例性结构的水平剖面图。铰接竖直平面A-A’对应于图17A的竖直剖面图的平面。图18是根据本公开的实施方案的在形成直通存储器层级通孔结构和上部金属线结构之后的第一示例性结构的竖直剖面图。图19是根据本公开的实施方案的在形成互连侧介电材料层和互连侧接合垫之后的第一示例性结构的另一配置的竖直剖面图。图20是根据本公开的实施方案的支撑管芯的竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接合组件，所述接合组件包括：/n第一存储器管芯，所述第一存储器管芯包括第一三维存储器器件；/n第二存储器管芯，所述第二存储器管芯包括第二三维存储器器件；和/n支撑管芯，所述支撑管芯接合到所述第一存储器管芯并且包括被配置为控制所述第一三维存储器器件和所述第二三维存储器器件的外围电路，并且包括多行支撑管芯接合垫，/n其中所述第一存储器管芯包括：/n多行第一管芯近侧接合垫，所述多行第一管芯近侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第一接合界面平面处接合到所述支撑管芯；/n多行第一管芯远侧接合垫，所述多行第一管芯远侧接合垫沿着所述第一方向延伸并且沿着所述第二方向间隔开，并且在第二接合界面平面处接合到所述第二存储器管芯；和/n多个第一管芯横向移位导电路径，所述多个第一管芯横向移位导电路径连接所述第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫和所述第一管芯远侧接合垫中的相应第一管芯远侧接合垫，所述相应第一管芯远侧接合垫沿着所述第二方向与所述第一管芯近侧接合垫中的所述相应第一管芯近侧接合垫横向偏移。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190228 US 16/288,6561.一种接合组件，所述接合组件包括：
第一存储器管芯，所述第一存储器管芯包括第一三维存储器器件；
第二存储器管芯，所述第二存储器管芯包括第二三维存储器器件；和
支撑管芯，所述支撑管芯接合到所述第一存储器管芯并且包括被配置为控制所述第一三维存储器器件和所述第二三维存储器器件的外围电路，并且包括多行支撑管芯接合垫，
其中所述第一存储器管芯包括：
多行第一管芯近侧接合垫，所述多行第一管芯近侧接合垫沿着第一方向延伸并且沿着第二方向间隔开，并且在第一接合界面平面处接合到所述支撑管芯；
多行第一管芯远侧接合垫，所述多行第一管芯远侧接合垫沿着所述第一方向延伸并且沿着所述第二方向间隔开，并且在第二接合界面平面处接合到所述第二存储器管芯；和
多个第一管芯横向移位导电路径，所述多个第一管芯横向移位导电路径连接所述第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫和所述第一管芯远侧接合垫中的相应第一管芯远侧接合垫，所述相应第一管芯远侧接合垫沿着所述第二方向与所述第一管芯近侧接合垫中的所述相应第一管芯近侧接合垫横向偏移。


2.根据权利要求1所述的接合组件，其中：
所述多行的所述第一管芯近侧接合垫沿着所述第二方向以均匀行间间距间隔开；
所述多行的所述第一管芯远侧接合垫沿着所述第二方向以所述均匀行间间距间隔开；并且
对于所述多个第一管芯横向移位导电路径中的每个第一管芯横向移位导电路径，所述第一管芯远侧接合垫中的所述相应第一管芯远侧接合垫沿着所述第二方向与所述第一管芯近侧接合垫中的所述相应第一管芯近侧接合垫横向偏移所述均匀行间间距或其整数倍。


3.根据权利要求2所述的接合组件，其中：
所述多个第一管芯横向移位导电路径包括至少两行第一管芯导电路径；
每行的所述第一管芯横向移位导电路径沿着所述第一方向布置；并且
选自所述至少两行的行的每个相邻对间隔开所述均匀行间间距。


4.根据权利要求2所述的接合组件，其中：
每行的所述第一管芯近侧接合垫内的第一管芯近侧接合垫沿着所述第一方向以均匀行内间距间隔开；并且
每行的所述第一管芯远侧接合垫内的第一管芯远侧接合垫沿着所述第二方向以所述均匀行内间距间隔开。


5.根据权利要求2所述的接合组件，其中所述第二存储器管芯包括：
多行第二管芯近侧接合垫，所述多行第二管芯近侧接合垫沿着所述第一方向延伸并且沿着所述第二方向以所述均匀行间间距间隔开，并且在所述第二接合界面平面处接合到所述第一管芯远侧接合垫；
多行第二管芯远侧接合垫，所述多行第二管芯远侧接合垫沿着所述第一方向延伸并且沿着所述第二方向以所述均匀行间间距间隔开；和
多个第二管芯横向移位导电路径，所述多个第二管芯横向移位导电路径连接所述第二管芯近侧接合垫中的相应第二管芯近侧接合垫和所述第二管芯远侧接合垫中的相应第二管芯远侧接合垫，所述相应第二管芯远侧接合垫沿着所述第二方向与所述第二管芯近侧接合垫中的所述相应第二管芯近侧接合垫横向偏移所述均匀行间间距或其整数倍。


6.根据权利要求1所述的接合组件，其中所述第一存储器管芯包括：
附加第一管芯近侧接合垫，所述附加第一管芯近侧接合垫在所述第一接合界面平面处接合到附加支撑管芯接合垫；
附加第一管芯远侧接合垫，所述附加第一管芯远侧接合垫在所述第二接合界面平面处接合到所述第二存储器管芯；和
第一管芯直连接导电路径，所述第一管芯直连接导电路径连接所述附加第一管芯近侧接合垫中的相应附加第一管芯近侧接合垫和所述附加第一管芯远侧接合垫中的相应附加第一管芯远侧接合垫，在垂直于所述第一接合界面平面的平面图中，所述相应附加第一管芯远侧接合垫与所述附加第一管芯近侧接合垫中的所述相应附加第一管芯近侧接合垫具有区域重叠。


7.根据权利要求1所述的接合组件，其中穿过相应行的第一管芯远侧接合垫的几何中心并且垂直于所述第一接合界面平面的每个垫中心平面穿过一行第一管芯近侧接合垫的几何中心。


8.根据权利要求7所述的接合组件，其中：
穿过第一行的所述第一管芯近侧接合垫的几何中心并且垂直于所述第一接合界面平面的第一垫中心平面穿过第一行的所述第一管芯远侧接合垫的几何中心；
穿过第二行的所述第一管芯远侧接合垫的几何中心并且垂直于所述第一接合界面平面的第二垫中心平面穿过第二行的所述第一管芯远侧接合垫的几何中心；并且
所述第二垫中心平面与所述第一垫中心平面横向偏移所述均匀行间间距。


9.根据权利要求1所述的接合组件，其中：
所述第一管芯近侧接合垫被布置成第一矩形阵列；并且
所述第一管芯远侧接合垫被布置成第二矩形阵列，所述第二矩形阵列具有与所述第一管芯近侧接合垫相同的行间间距和相同的行内间距。


10.根据权利要求9所述的接合组件，其中：
所述第一管芯远侧接合垫中的每个第一管芯远侧接合垫在沿着垂直于所述第一接合界面平面的方向的平面图中与所述第一管芯近侧接合垫中的相应第一管芯近侧接合垫具有区域重叠；并且
所述第二矩形阵列的行数少于所述第一矩形阵列中的总行数。


11.根据权利要求1所述的接合组件，其中：
所述第二存储器管芯和所述第一存储器管芯具有相同的尺寸、相同的布局和相同的空间取...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓜生达也，清水聪，藤村信行，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US