存储器器件及其制造方法、系统技术方案

本发明专利技术提供了一种存储器器件及其制造方法、系统。该存储器器件包括：堆叠层，包括交替堆叠的多个栅极层和多个电介质层；多个接触结构，所述多个接触结构中的每个接触结构穿过所述堆叠层并分别与各自预定深度的栅极层接触，其中每一栅极层与至少两个接触结构接触；多个绝缘层，包围所述多个接触结构的侧壁，以将所述多个结构与被所述多个接触结构贯穿的栅极层之间电隔离；以及一个或多个栅极隔槽，延伸通过所述堆叠层。通过所述堆叠层。通过所述堆叠层。

【技术实现步骤摘要】
存储器器件及其制造方法、系统


[0001]本专利技术主要涉及半导体器件制造方法，尤其涉及一种存储器器件、其制 造方法和包括该存储器器件的系统。

技术介绍

[0002]为了克服二维存储器件的限制，业界已经研发并大规模量产了具有三 维(3D)结构的存储器件，其通过将存储器单元三维地布置在衬底之上来提 高集成密度。在例如3D NAND闪存的存储器器件中，包括核心(Core)区 和台阶(Stair Step,SS)区。其中，核心区用于形成多个存储串，每个存储 串中包括多个存储单元，台阶区用于从各层字线中引出接触结构(Contact)。 通过接触结构与控制器相连接，可以控制存储单元执行编程、读取和擦写 等操作。
[0003]在台阶区的形成工艺中，需要刻蚀大面积的堆叠结构，之后再进行填 充及平坦化。这种方法成本较高、生产周期长，并且存在平坦化工艺难度高 的问题。这些问题限制了存储器器件向更多层、更大容量的发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无需进行台阶成型而直接形成 接触结构的存储器器件及其制造方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种存储器器件，包括：堆叠层， 包括交替堆叠的多个栅极层和多个电介质层；多个接触结构，所述多个接 触结构中的每个接触结构穿过所述堆叠层并分别与各自预定深度的栅极层 接触，其中每一栅极层与至少两个接触结构接触；多个绝缘层，包围所述多 个接触结构的侧壁，以将所述多个结构与被所述多个接触结构贯穿的栅极 层之间电隔离；以及一个或多个栅极隔槽，延伸通过所述堆叠层。
[0006]在本申请的一实施例中，还包括半导体层，所述堆叠层位于所述半导体 层上。
[0007]在本申请的一实施例中，每一栅极层上的所述至少两个接触结构沿着 所述栅极隔槽的延伸方向排列。
[0008]在本申请的一实施例中，每一栅极层上的所述至少两个接触结构在所 述栅极隔槽的延伸方向错开。
[0009]在本申请的一实施例中，所述多个接触结构具有扩大的顶部。
[0010]在本申请的一实施例中，所述存储器器件包括核心区和字线连接区， 所述核心区具有存储阵列，所述多个接触结构位于所述字线连接区。
[0011]在本申请的一实施例中，还包括多个虚拟沟道结构，位于所述字线连 接区且穿过所述堆叠层。
[0012]在本申请的一实施例中，所述堆叠层的上表面是平整的。
[0013]在本申请的一实施例中，所述接触结构和所述栅极层是一体形成的。
[0014]本申请为解决上述技术问题还提出一种存储器器件的制造方法，包括 以下步骤：
形成堆叠层，所述堆叠层包括交替堆叠的多个牺牲层和多个电 介质层，且具有核心区和字线连接区；在所述堆叠层的所述字线连接区中 形成深度不同的多个接触孔，所述多个接触孔分别到达各自深度的牺牲层， 其中每个牺牲层至少有两个接触孔到达；在所述多个接触孔的侧壁和底部 形成绝缘层；在所述多个接触孔的绝缘层内侧填充牺牲材料以形成牺牲结 构；将所述堆叠层中的所述多个牺牲层置换为栅极层；去除所述多个接触 孔中的牺牲结构，以露出所述栅极层；以及在所述多个接触孔中形成接触 结构。
[0015]在本申请的一实施例中，还包括形成覆盖所述堆叠层的第一电介质层， 其中在所述堆叠层的所述字线连接区中形成深度不同的多个接触孔的步骤 包括：形成覆盖所述第一电介质层的硬掩模层，且在所述硬掩模层上覆盖光 刻胶层；通过所述光刻胶层图案化所述硬掩模层，以形成贯穿所述第一电介 质层而到达堆叠层顶部的牺牲层或电介质层的多个开口；通过循环执行修整
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刻蚀工艺，利用所述多个开口形成所述深度不同的多个接触孔；以及去除 所述光刻胶层和硬掩模层。
[0016]在本申请的一实施例中，在所述堆叠层的字线连接区中形成深度不同 的多个接触孔的步骤包括：形成覆盖所述堆叠层的硬掩模层，且在所述硬 掩模层上覆盖光刻胶层；通过循环执行修整
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刻蚀工艺，利用所述多个开口 形成所述深度不同的多个接触孔；以及去除所述光刻胶层和硬掩模层，将 所述多个接触孔的底部沿所述堆叠层的延伸方向扩大。
[0017]在本申请的一实施例中，循环执行修整
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刻蚀工艺的步骤包括在所述字线 连接区朝向所述核心区的方向上修整所述光刻胶层以暴露预定数量的开口和 刻蚀所述暴露的开口的步骤，每次刻蚀所述暴露的开口使所刻蚀开口加深一刻 蚀深度而到达下一绝缘层。
[0018]在本申请的一实施例中，循环执行修整
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刻蚀工艺之前还包括在所述字 线连接区中形成平行于所述核心区排列的多个接触孔深度不同的台阶分区。
[0019]在本申请的一实施例中，循环执行修整
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刻蚀工艺之后还包括进行切削 工艺，从而形成多个台阶分区，各个台阶分区中的接触孔位于所述堆叠层 的不同深度，每个台阶分区内接触孔的深度沿着远离所述核心区的方向逐 渐变深或逐渐变浅。
[0020]在本申请的一实施例中，在所述多个接触孔的绝缘层内侧填充牺牲结构 之后还包括形成覆盖所述堆叠层的第二帽盖层；将所述堆叠层中的所述多个 牺牲层置换为栅极层之后还包括在图案化所述第二帽盖层以形成露出所述 多个接触孔中的牺牲结构的开口，所述开口用于去除所述牺牲结构和所述 绝缘层。
[0021]在本申请的一实施例中，沿所述堆叠层的延伸方向，所述开口的关键尺 寸大于所述绝缘层和牺牲柱的整体关键尺寸。
[0022]在本申请的一实施例中，在所述堆叠层中形成深度不同的多个接触孔之 前还包括在所述堆叠层的核心区中形成贯穿所述堆叠层的多个虚拟沟道结构。
[0023]在本申请的一实施例中，在所述多个接触孔的绝缘层内侧填充牺牲结构 后，在所述堆叠层的核心区中形成贯穿所述堆叠层的多个虚拟沟道结构。
[0024]本申请为解决上述技术问题还提出一种存储器器件的制造方法，包括 以下步骤：形成堆叠层，所述堆叠层包括交替堆叠的多个牺牲层和多个电 介质层，且具有核心区和字线连接区；在所述堆叠层的所述字线连接区中 形成深度不同的多个接触孔，所述多个接触孔分别到达各自深度的牺牲层， 其中每个牺牲层至少有两个接触孔到达；在所述多个接触孔的侧壁和底部 形成绝缘层；将所述堆叠层上覆盖硬掩模层；图案化所述硬掩模层，并利
用 图案化的硬掩模层在所述堆叠层中形成栅线隔槽；去除所述硬掩模层；去 除所述多个牺牲层，以在所述多个电介质层之间形成多个间隙；在所述多 个接触孔和所述多个间隙中填充导电材料以分别形成接触结构和栅极层。
[0025]在本申请的一实施例中，在所述堆叠层的所述字线连接区中形成深度 不同的多个接触孔之后还包括：将所述多个接触孔的底部沿所述堆叠层的 延伸方向扩大。
[0026]在本申请的一实施例中，还包括形成覆盖所述堆叠层的第一电介质层， 其中在所述堆叠层的字线连接区中形成深度不同的多个接触孔的步骤包括： 形成覆盖所述第一电介质层的硬掩模层，且在所述硬掩模层上覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器器件，包括：堆叠层，包括交替堆叠的多个栅极层和多个电介质层；多个接触结构，所述多个接触结构中的每个接触结构穿过所述堆叠层并分别与各自预定深度的栅极层接触，其中每一栅极层与至少两个接触结构接触；多个绝缘层，包围所述多个接触结构的侧壁，以将所述多个结构与被所述多个接触结构贯穿的栅极层之间电隔离；以及一个或多个栅极隔槽，延伸通过所述堆叠层。2.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，还包括半导体层，所述堆叠层位于所述半导体层上。3.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，每一栅极层上的所述至少两个接触结构沿着所述栅极隔槽的延伸方向排列。4.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，每一栅极层上的所述至少两个接触结构在所述栅极隔槽的延伸方向错开。5.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，所述多个接触结构具有扩大的顶部。6.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，所述存储器器件包括核心区和字线连接区，所述核心区具有存储阵列，所述多个接触结构位于所述字线连接区。7.如权利要求6所述的存储器器件，其特征在于，还包括多个虚拟沟道结构，位于所述字线连接区且穿过所述堆叠层。8.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，所述堆叠层的上表面是平整的。9.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，所述接触结构和所述栅极层是一体形成的。10.一种存储器器件的制造方法，包括以下步骤：形成堆叠层，所述堆叠层包括交替堆叠的多个牺牲层和多个电介质层，且具有核心区和字线连接区；在所述堆叠层的所述字线连接区中形成深度不同的多个接触孔，所述多个接触孔分别到达各自深度的牺牲层，其中每个牺牲层至少有两个接触孔到达；在所述多个接触孔的侧壁和底部形成绝缘层；在所述多个接触孔的绝缘层内侧填充牺牲材料以形成牺牲结构；将所述堆叠层中的所述多个牺牲层置换为栅极层；去除所述多个接触孔中的牺牲结构，以露出所述栅极层；以及在所述多个接触孔中形成接触结构。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括形成覆盖所述堆叠层的第一电介质层，其中在所述堆叠层的所述字线连接区中形成深度不同的多个接触孔的步骤包括：形成覆盖所述第一电介质层的硬掩模层，且在所述硬掩模层上覆盖光刻胶层；通过所述光刻胶层图案化所述硬掩模层，以形成贯穿所述第一电介质层而到达堆叠层顶部的牺牲层或电介质层的多个开口；通过循环执行修整
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刻蚀工艺，利用所述多个开口形成所述深度不同的多个接触孔；以及去除所述光刻胶层和硬掩模层。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述堆叠层的字线连接区中形成深度不同的多个接触孔的步骤包括：形成覆盖所述堆叠层的硬掩模层，且在所述硬掩模层上覆盖光刻胶层；通过循环执行修整
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刻蚀工艺，利用所述多个开口形成所述深度不同的多个接触孔；以及去除所述光刻胶层和硬掩模层，将所述多个接触孔的底部沿所述堆叠层的延伸方向扩大。13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，循环执行修整
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刻蚀工艺的步骤包括在所述字线连接区朝向所述核心区的方向上修整所述光刻胶层以暴露预定数量的开口和刻蚀所述暴露的开口的步骤，每次刻蚀所述暴露的开口使所刻蚀开口加深一刻蚀深度而到达下一绝缘层。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，循环执行修整
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刻蚀工艺之前还包括在所述字线连接区中形成平行于所述核心区排列的多个接触孔深度不同的台阶分区。15.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，循环执行修整
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刻蚀工艺之后还包括进行切削工艺，从而形成多个台阶分区，各个台阶分区中的接触孔位于所述堆叠层的不同深度，每个台阶分区内接触孔的深度沿着远离所述核心区的方向逐渐变深或逐渐变浅。16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述多个接触孔的绝缘层内侧填充牺牲结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍宗亮，周文斌，张磊，阳涵，黄攀，卢峰，徐文祥，夏正亮，
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：