半导体存储器装置及其制造方法制造方法及图纸

半导体存储器装置及其制造方法。一种形成3D存储器装置的工艺包括形成具有多个层叠的层的层叠结构，蚀刻层叠结构以形成各自包括多个阶梯的阶梯沟槽，在阶梯沟槽上方形成具有多个开口的硬掩模层，在硬掩模层上方形成光致抗蚀剂层，并且使用硬掩模层和光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模通过多个开口进行蚀刻以将阶梯沟槽的底部延伸至更低的深度。

【技术实现步骤摘要】
半导体存储器装置及其制造方法
本公开总体上涉及一种半导体存储器装置及其制造方法，更具体地涉及一种三维半导体存储器装置及其制造方法。
技术介绍
半导体存储器装置可以包括具有多个存储器单元的存储器单元阵列。为了提高存储器单元的集成度，已经提出了三维半导体存储器装置。三维半导体存储器装置包括以三维布置的存储器单元。为了提高集成度，可以增加垂直层叠在基板上的存储器单元的数量。然而，随着单元层数的增加，三维半导体存储器装置的结构稳定性和三维半导体存储器装置的制造工艺的稳定性会降低。另外，当存在更多层时，用于形成单层器件或具有若干层的器件的一些工艺导致缺陷。
技术实现思路
在本公开的实施方式中，一种用于形成半导体装置的方法包括：形成具有多个层叠的层的层叠结构；通过蚀刻层叠结构在层叠结构中形成具有第一深度的多个阶梯沟槽，每个阶梯沟槽具有相对的第一阶梯侧壁和第二阶梯侧壁，第一阶梯侧壁和第二阶梯侧壁各自具有多个阶梯；在层叠结构的顶表面上方形成具有硬掩模材料的蚀刻停止图案，该蚀刻停止图案包括露出多个阶梯沟槽的一部分的多个开口；在蚀刻停止图案上方形成第一光致抗蚀剂图案，该光致抗蚀剂图案填充开口的第一部分并露出开口的第二部分；以及使用蚀刻停止图案作为蚀刻掩模来蚀刻开口的第二部分，以将通过开口的第二部分露出的阶梯沟槽的底部延伸到低于第一深度的第二深度。在实施方式中，半导体装置具有单元区和接触区。蚀刻开口的第二部分形成第一凹槽，并且多个阶梯沟槽中的第一阶梯沟槽设置在第一凹槽与单元区之间。从开口的第一部分去除第一光致抗蚀剂图案；并且工艺可以还包括形成覆盖第一凹槽的第二光致抗蚀剂图案；以及使用硬掩模图案和第二光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，来蚀刻开口的第三部分。蚀刻开口的第三部分包括形成与第一凹槽相邻的第二凹槽，第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度。蚀刻开口的第三部分包括形成与第二凹槽相邻的第三凹槽，第三凹槽的深度大于第二凹槽的深度。这些步骤可以形成具有一系列具有不同深度的阶梯凹槽的装置。在实施方式中，蚀刻停止图案的多个开口在第一方向上延伸，并且多个阶梯沟槽在垂直于第一方向的第二方向上延伸。层叠结构可以具有与多个第二层交替的多个第一层，第二层包括与第一层不同的材料，并且每个阶梯具有至少一个第一层和至少一个第二层。在实施方式中，层叠结构包括至少32个第一层和至少32个第二层，并且蚀刻凹槽的第二部分包括蚀刻至少8个电介质层和至少8个导电材料层。在另一实施方式中，层叠结构至少包括96个电介质层和96个导电材料层，并且蚀刻凹槽的第二部分包括蚀刻至少16个电介质层和至少16个导电材料层。光致抗蚀剂图案中的开口的边缘可以从蚀刻停止图案中的开口的边缘后退，使得具有硬掩模材料的蚀刻停止图案中的开口的边缘通过垂直蚀刻工艺限定凹槽的侧壁。第一阶梯侧壁可以与第二阶梯侧壁不对称，并且第二阶梯状侧壁可以是虚设结构。在实施方式中，半导体装置包括单元区和接触区，并且第一阶梯侧壁的阶梯是用于接触区的接触焊盘，并且该方法包括分别在接触焊盘上形成垂直接触。蚀刻掩模图案中的开口可以用于形成具有不同深度的多个凹槽，并且该方法可以包括用绝缘材料填充多个凹槽并且使用蚀刻停止图案作为停止层来去除绝缘材料的一部分。蚀刻停止图案中的开口可以是基本上矩形的开口，其用于通过多个蚀刻工艺来限定多个凹槽的侧壁，使得基本上矩形的开口限定多个凹槽中的每个凹槽的四个侧壁。半导体装置可以是在层叠的层中包括至少192个层的存储器装置。附图说明现在将在下文中参照附图来描述实施方式的示例；然而，它们可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达实施方式的示例的范围。在附图中，为了图示清楚，可能会夸大尺寸。将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或更多个中间元件。相似的附图标记始终指代相似的元件。图1A和1B例示了根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的布局。图2A和图2B例示了根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的截面。图3例示了图2A和图2B中所示的下层以及第一上层和第二上层中的每个的层叠结构。图4A和图4B是例示图2A和图2B所示的阶梯结构的截面。图5A和图5B是例示图1A和图1B中所示的第一沟槽至第三沟槽以及凹槽的结构的立体图。图6是根据本公开的实施方式的下层叠结构的布局。图7A和图7B、图8A至图8C、图9A和图9B、图10A和图10B、图11A至图11C以及图12A至图12C是例示根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的制造方法的图。图13A和图13B例示了根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的布局。图14A和图14B例示了根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的截面。图15是例示图14A和图14B所示的阶梯结构的截面。图16是例示图13A和图13B中所示的第一沟槽和第二沟槽以及凹槽的结构的立体图。图17A和17B、图18A和图18B、图19A和图19B、图20A和图20B、图21A至图21C、图22A和图22B、图23以及图24A和图24B是例示根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的制造方法的图。图25例示了根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的布局。图26A和图26B例示了沿着图25所示的线Ab-Ab’和Bb-Bb’截取的半导体存储器装置的截面。图27A和图27B是例示图25所示的上凹槽和凹槽的结构的立体图。图28A和图28B、图29A和图29B、以及图30A至图30D是例示根据本公开的实施方式的半导体存储器装置的制造方法的图。图31是例示根据本公开的实施方式的存储器系统的配置的框图。图32是例示根据本公开的实施方式的计算系统的配置的框图。具体实施方式本文公开的具体的结构性描述或功能性描述仅仅是出于描述根据本公开的构思的实施方式的目的而例示的。根据本公开的实施方式可以以各种形式实现，并且不限于本文阐述的实施方式。虽然可以使用诸如“第一”和“第二”之类的术语来描述各种组件，但是这些术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。例如，第一组件可以称为第二组件，同样，第二组件可以称为第一组件。将理解的是，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，它可以直接连接或联接到另一元件，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件时，则不存在中间元件。本申请中使用的术语仅用于描述具体实施方式，并非旨在限制本公开。除非上下文另外明确指出，否则本公开中的单数形式不排除该术语的复数实例。还将理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示说明书中公开的特征、数量、操作、动作、组件、部件或其组合的存在，并非旨在排除可以存在或可以添加一个或更多个其它特征、数量、操作、动作、组件、部件或其组合的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成半导体装置的方法，该方法包括以下步骤：/n形成具有多个层叠的层的层叠结构；/n通过蚀刻所述层叠结构来在所述层叠结构中形成具有第一深度的多个阶梯沟槽，所述多个阶梯沟槽中的每一个具有相对的第一阶梯侧壁和第二阶梯侧壁，所述第一阶梯侧壁和所述第二阶梯侧壁各自具有多个阶梯；/n在所述层叠结构的顶表面上方形成具有硬掩模材料的蚀刻停止图案，所述蚀刻停止图案包括露出所述多个阶梯沟槽的一部分的多个开口；/n在所述蚀刻停止图案上方形成第一光致抗蚀剂图案，所述第一光致抗蚀剂图案填充所述开口的第一部分并露出所述开口的第二部分；以及/n使用所述蚀刻停止图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述开口的所述第二部分，以将通过所述开口的所述第二部分露出的所述阶梯沟槽的底部延伸到低于所述第一深度的第二深度。/n

【技术特征摘要】
20190315 KR 10-2019-00301571.一种用于形成半导体装置的方法，该方法包括以下步骤：
形成具有多个层叠的层的层叠结构；
通过蚀刻所述层叠结构来在所述层叠结构中形成具有第一深度的多个阶梯沟槽，所述多个阶梯沟槽中的每一个具有相对的第一阶梯侧壁和第二阶梯侧壁，所述第一阶梯侧壁和所述第二阶梯侧壁各自具有多个阶梯；
在所述层叠结构的顶表面上方形成具有硬掩模材料的蚀刻停止图案，所述蚀刻停止图案包括露出所述多个阶梯沟槽的一部分的多个开口；
在所述蚀刻停止图案上方形成第一光致抗蚀剂图案，所述第一光致抗蚀剂图案填充所述开口的第一部分并露出所述开口的第二部分；以及
使用所述蚀刻停止图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述开口的所述第二部分，以将通过所述开口的所述第二部分露出的所述阶梯沟槽的底部延伸到低于所述第一深度的第二深度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体装置包括单元区和接触区，并且
其中，蚀刻所述开口的所述第二部分形成第一凹槽，并且所述多个阶梯沟槽中的第一阶梯沟槽设置在所述第一凹槽与所述半导体装置的所述单元区之间。


3.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括以下步骤：
从所述开口的所述第一部分去除所述第一光致抗蚀剂图案；
形成覆盖所述第一凹槽的第二光致抗蚀剂图案；以及
使用所述蚀刻停止图案和所述第二光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述开口的第三部分。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，蚀刻所述开口的第三部分的步骤包括以下步骤：形成与所述第一凹槽相邻的第二凹槽，所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，蚀刻所述开口的第三部分的步骤包括以下步骤：形成与所述第二凹槽相邻的第三凹槽，所述第三凹槽的深度大于所述第二凹槽的深度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻停止图案的所述多个开口在第一方向上延伸，并且所述多个阶梯沟槽在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层叠结构包括...

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