[发明专利]含有氢扩散阻挡结构的三维存储器装置及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体结构，其包括：

半导体装置，其位于半导体衬底上；

平坦化电介质层，其位于所述半导体装置上和所述半导体衬底上方；

氮化硅扩散屏障层，其位于所述平坦化电介质层上；

通孔层级电介质层，其上覆于所述氮化硅扩散屏障层；以及

复合触点通孔结构，其与所述半导体装置的组件接触并延伸穿过所述平坦化电介质层、所述氮化硅扩散屏障层和所述通孔层级电介质层，其中所述复合触点通孔结构从下到上包括：

下部金属通孔结构，其与所述半导体装置的所述组件接触；

钛扩散屏障结构，其与所述下部金属通孔结构的顶部表面接触并接触所述氮化硅扩散屏障层；以及

上部金属通孔结构，其上覆于所述钛扩散屏障结构并与其电接触，并且延伸穿过所述通孔层级电介质层，

其中：

所述下部金属通孔结构的顶表面位于包含所述氮化硅扩散屏障层的顶表面的水平平面与包含氮化硅扩散屏障层的底表面的水平平面之间。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述半导体装置是场效应晶体管，且所述半导体装置的所述组件选择为所述场效应晶体管的栅极电极、源极区或漏极区。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其另外包括三维NAND存储器阵列，所述三维NAND存储器阵列位于所述复合触点通孔结构上方和所述场效应晶体管上方，其中所述场效应晶体管是所述三维NAND存储器阵列的驱动器电路的一部分。

4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述下部金属通孔结构包括：下部金属氮化物衬里，其与所述半导体装置的所述组件接触；以及下部金属填充部分，其基本上由至少一个第一金属元件组成并嵌入在所述下部金属氮化物衬里中，并且接触所述钛扩散屏障结构的底部表面；以及

所述上部金属通孔结构包括上部金属氮化物衬里和上部金属填充部分，所述上部金属填充部分基本上由至少一个第二金属元件组成并嵌入在所述上部金属氮化物衬里中。

5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述钛扩散屏障结构的侧壁和所述上部金属通孔结构的侧壁只接触电介质表面，并不接触任何导电表面。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述下部金属通孔结构的侧壁的上部部分接触所述氮化硅扩散屏障层的侧壁的下部部分；且

所述复合触点通孔结构的顶部表面与所述通孔层级电介质层的顶部表面在同一水平平面内。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述钛扩散屏障结构的顶部表面位于包含所述氮化硅屏障层的顶部表面的水平平面下面。

8.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述钛扩散屏障结构的侧壁接触所述氮化硅扩散屏障层的侧壁，并且与所述上部金属通孔结构的外侧壁和所述下部金属通孔结构的外侧壁竖直重合。

9.根据权利要求1所述的半导体结构，其中：

所述钛扩散屏障结构的侧壁接触所述氮化硅扩散屏障层的侧壁，并且与所述上部金属通孔结构的外侧壁竖直重合；且

所述钛扩散屏障结构的最大横向尺寸大于所述下部金属通孔结构的最大横向尺寸。

10.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述上部金属通孔结构的最大横向尺寸小于所述钛扩散屏障结构的最大横向尺寸。

11.根据权利要求10所述的半导体结构，其另外包括位于所述氮化硅屏障层和所述通孔层级电介质层之间的中间电介质材料层，其中所述钛扩散屏障结构具有与所述中间电介质材料层的顶部表面共平面的顶部表面。

12.根据权利要求10所述的半导体结构，其另外包括金属垫部分，所述金属垫部分包括至少一个金属并接触所述钛扩散屏障结构的顶部表面和所述上部金属通孔结构的底部表面。