半导体器件和制造半导体器件的方法技术

本公开涉及半导体器件和制造半导体器件的方法。该半导体器件包括位于衬底之上的字线堆叠和垂直穿过字线堆叠的垂直沟道柱，字线堆叠包括交替堆叠的多个层间绝缘层和多个字线。垂直沟道柱包括核心绝缘层、围绕核心绝缘层的侧表面的沟道层、以及围绕沟道层的侧表面的存储层。沟道层包括硅化物沟道层和围绕硅化物沟道层的侧表面的硅沟道层。道层的侧表面的硅沟道层。道层的侧表面的硅沟道层。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件和制造半导体器件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年12月21日提交的韩国专利申请第10
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2021
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0183695号的优先权，其整体内容通过引用并入本文。


[0003]本公开提供了一种包括具有混合沟道层的垂直沟道柱的半导体器件以及一种制造包括具有混合沟道层的垂直沟道柱的半导体器件的方法。

技术介绍

[0004]已经提出了一种包括具有硅沟道层的垂直沟道柱的半导体器件。

技术实现思路

[0005]本公开的实施方式提供了一种半导体器件。该半导体器件包括在衬底之上的字线堆叠和垂直穿过字线堆叠的垂直沟道柱，该字线堆叠包括交替堆叠的多个层间绝缘层和多个字线。垂直沟道柱包括核心绝缘层、围绕核心绝缘层的侧表面的沟道层、以及围绕沟道层的侧表面的存储层。沟道层包括硅化物沟道层和围绕硅化物层的侧表面的硅沟道层。
[0006]本公开的实施方式提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括在衬底之上形成绝缘层堆叠，形成垂直穿过绝缘层堆叠的沟道孔，在沟道孔的内壁之上形成存储层，在存储层的内壁之上形成沟道层，以及在沟道层的内壁之上形成核心绝缘层。形成沟道层包括在沟道孔中的存储层的内壁之上形成硅沟道层，在沟道孔的第一区域中的硅沟道层之上形成第一填充金属，通过执行第一初步硅化工艺形成嵌入在硅沟道层中的第一初步硅化物层，去除剩余的第一填充金属，在沟道孔的第一区域中形成第一填充绝缘材料，通过执行主硅化工艺将第一初步硅化物层转变为硅化物沟道层，去除第一填充绝缘层，以及在沟道孔中形成核心绝缘层。
[0007]本公开的实施方式包括一种制造半导体器件的方法。该方法包括在衬底之上形成绝缘层堆叠，形成垂直穿过绝缘层堆叠的沟道孔，在沟道孔的内壁中形成存储层，在存储层的内壁之上形成沟道层，以及在沟道层的内壁之上形成核心绝缘层以填充沟道孔。形成沟道层包括在沟道孔中的存储层的内壁之上形成硅沟道层，在硅沟道层的内壁之上形成填充金属，通过执行硅化工艺形成嵌入在硅沟道层中的硅化物沟道层，去除剩余的填充金属，以及在硅化物沟道层的内壁之上形成核心绝缘层以填充沟道孔。
[0008]本专利技术的实施方式总体上涉及一种半导体器件，其包括在衬底之上形成的交替的导电层和绝缘层的堆叠、设置在堆叠和衬底之间的公共电极层以及穿过堆叠以直接接触公共电极层的沟道柱。沟道柱可以包括核心绝缘层、混合沟道层和存储层。混合沟道层可以包括硅沟道层和形成在硅沟道层内部的硅化物沟道层，混合沟道层的与存储层相邻的一侧表面排他地包括硅沟道层，而混合沟道层的与核心绝缘层相邻的相反侧表面包括交替的硅沟道层的区域和硅化物沟道层的区域。
附图说明
[0009]图1A是示意性示出根据本公开的实施方式的半导体器件的纵向截面图，并且图1B示出了图1A的区域A的放大视图。
[0010]图2A是示意性示出根据本公开的实施方式的半导体器件的纵向截面图，并且图2B示出了图2A的区域B的放大视图。
[0011]图3至图18是描述根据本公开的实施方式的制造半导体器件的方法的示意图。
[0012]图19至图27是描述根据本公开的实施方式的形成半导体器件的方法的示意图。
具体实施方式
[0013]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的多种实施方式。然而，本专利技术可以以不同的形式实施并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式是为了使本公开是详尽的和完整的，并将本专利技术的范围全面传达给本领域技术人员。在公开通篇中，相同的附图标记在本专利技术的各个附图和实施方式中表示相同的部件。
[0014]将理解，尽管术语“第一”和/或“第二”可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于辨别一个元件与另一个元件。例如，下面讨论的第一元件可以被称为第二元件，而不脱离本公开的教导。类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
[0015]说明元件之间的关系的其他表述，诸如“在
…
之间”、“直接在
…
之间”、“相邻”或“直接相邻”，应以相同方式解释。
[0016]附图不必然依比例绘制，并且在一些情况下，为了清楚地说明实施方式的特征，可能已经夸大了比例。当第一层被称为“在”第二层“上”或“在”衬底“上”时，它不仅指第一层直接形成在第二层上的情况。
[0017]本公开的实施方式提供了一种具有混合沟道层的垂直沟道柱。
[0018]本公开的实施方式提供了一种形成混合沟道层的方法。
[0019]本公开的实施方式提供了一种包括具有混合沟道层的垂直沟道柱的半导体器件。
[0020]本公开的实施方式提供一种制造包括具有混合沟道层的垂直沟道柱的半导体器件的方法。
[0021]图1A是示意性示出根据本公开的实施方式的半导体器件的纵向截面图，并且图1B示出了图1A的区域A的放大视图。
[0022]参照图1A和图1B，根据本公开的实施方式的半导体器件可以包括设置在衬底10之上的逻辑电路层20以及设置在逻辑电路层20之上的字线堆叠WS和垂直沟道柱60。
[0023]半导体器件还可以包括接触插塞61、下互连绝缘层62、位线63和上互连绝缘层64。
[0024]衬底10可以包括半导体材料。例如，衬底10可以包括单晶硅晶片、外延生长的硅层、绝缘体上硅(SOI)、化合物半导体或其他半导体材料层之中一种。
[0025]逻辑电路层20可以包括晶体管21、逻辑互连23、逻辑绝缘层25和公共电极层27。晶体管21可以包括设置在衬底10之上的栅电极和形成在衬底10中的源/漏电极。逻辑互连23可以包括多个金属层。逻辑绝缘层25可以围绕晶体管21和逻辑互连23以使它们彼此绝缘。公共电极层27可以设置在逻辑电路层20的最上部。公共电极层27可以包括掺杂有N型离子的多晶硅层、诸如钨(W)的金属、诸如氮化钛(TiN)的金属化合物、或金属硅化物。在俯视图
中，公共电极层27可以具有轨道形状或板形状。
[0026]字线堆叠WS可以包括在垂直方向上交替堆叠在逻辑电路层20之上的层间绝缘层30和字线36。层间绝缘层30可以使公共电极层27和字线36在垂直方向上绝缘。层间绝缘层30可以包括例如氧化硅(SiO2)。字线36可以包括导电材料。例如，字线36可以包括诸如氮化钛(TiN)的阻挡金属和诸如钨(W)的金属。在实施方式中，每个字线36可以包括字线电极和阻挡层，字线电极包括诸如钨的金属，阻挡层包括至少部分地围绕字线电极的金属阻挡物，诸如氮化钛。
[0027]垂直沟道柱60可以垂直穿过字线堆叠WS以电连接到公共电极层27。垂直沟道柱60可以伸入到公共电极层27中但可以不穿过公共电极层27。垂直沟道柱60可以包括存储层40、混合沟道层50和核心绝缘层44。混合沟道层50可以围绕核心绝缘层44的外表面和下表面。存储层40可以围绕混合沟道层50的外表面。核心绝缘层44可以具有柱形。存储层40和混合沟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：字线堆叠，位于衬底之上，所述字线堆叠包括交替堆叠的多个层间绝缘层和多个字线；以及垂直沟道柱，穿过所述字线堆叠，其中，所述垂直沟道柱包括：核心绝缘层；沟道层，围绕所述核心绝缘层的侧表面；以及存储层，围绕所述沟道层的侧表面，其中，所述沟道层包括硅化物沟道层和硅沟道层，所述硅沟道层围绕所述硅化物沟道层的侧表面。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述硅化物沟道层嵌入在所述硅沟道层的内壁中。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述硅化物沟道层的第一部分嵌入在所述硅沟道层中，并且所述硅化物沟道层的第二部分嵌入在所述核心绝缘层中。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述硅化物沟道层包括彼此垂直间隔开的多个硅化物沟道层。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，每个所述硅化物沟道层具有环形或筒形。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述硅化物沟道层与所述存储层间隔开。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述硅沟道层设置在所述存储层和所述硅化物沟道层之间。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述硅化物沟道层包括钯硅化物、镍硅化物和铝硅化物中的至少一种。9.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：公共电极层，位于所述衬底之上，其中：所述字线堆叠设置在所述公共电极层之上，以及所述垂直沟道柱电连接到所述公共电极层。10.一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底之上形成绝缘层堆叠；形成垂直穿过所述绝缘层堆叠的沟道孔；在所述沟道孔的内壁之上形成存储层；在所述存储层的内壁之上形成沟道层；以及在所述沟道层的内壁之上形成核心绝缘层，其中，形成所述沟道层包括：在所述沟道孔中的所述存储层的内壁之上形成硅沟道层；在所述沟道孔的第一区域中的所述硅沟道层之上形成第一填充金属；通过执行第一初步硅化工艺形成嵌入在所述硅沟道层中的第一初步硅化物层；去除剩余的第一填充金属；在所述沟道孔的第一区域中形成第一填充绝缘材料；
通过执行主硅化工艺将所述第一初步硅化物层转变为硅化物沟道层；去除所述第一填充绝缘层；以及在所述沟道孔中形成核心绝缘层。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一填充绝缘层的上端位于比所述第一初步硅化物层的上端高的水平位处。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述存储层和所述硅化物沟道层在水平方向上彼此间隔开。13.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述沟道层还包括：在所述沟道孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹荣广，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：