[发明专利]包含多层级漏极选择栅极隔离的三维存储器装置及其制造方法

说明书

一种三维存储器装置包含位于衬底上方的绝缘层与字线层级导电层的交替堆叠，和位于所述交替堆叠上方的漏极选择层级导电层。存储器堆叠结构延伸穿过所述交替堆叠和所述漏极选择层级导电层。包含相应一对笔直侧壁的电介质分隔物结构，和包含相应一对侧壁的漏极选择层级隔离结构将所述漏极选择层级导电层划分成多个条带，所述隔离结构的相应一对侧壁包含相应一组凹入竖直侧壁分段。所述漏极选择层级导电层和所述漏极选择层级隔离结构是通过用导电材料替换漏极选择层级牺牲材料层，和通过用电介质材料部分替换漏极选择层级牺牲线型结构而形成。

相关申请

本申请要求2018年6月27日提交的美国非临时专利申请第16/019,821号和第16/019,856号的优先权权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及半导体装置的领域，且尤其涉及包含多层级自对准的漏极选择层级隔离结构的三维存储器装置及其制造方法。

背景技术

在T.恩多(T.Endoh)等人的标题为“具有堆叠环绕式栅极晶体管(S-SGT)结构化单元的新型超高密度存储器(Novel Ultra High Density Memory With A Stacked-Surrounding Gate Transistor(S-SGT)Structured Cell)”(IEDM学报(2001)33-36)的文章中公开了每单元具有一个位的三维竖直NAND串。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种三维存储器装置，其包括：位于衬底上方的绝缘层与字线层级导电层的交替堆叠；多个多层级漏极选择电极，其各自包括接触且电连接到相应一组漏极选择层级导电层的相应竖直连接部分，所述导电层彼此竖直地间隔开且位于交替堆叠上方；包括相应竖直半导体通道和相应存储器膜的存储器堆叠结构，其中每一存储器膜具有延伸穿过交替堆叠和多层级漏极选择电极的每一层级的相应侧壁；以及第一漏极选择层级隔离结构，其上覆于交替堆叠，沿着第一水平方向横向地延伸，且位于多层级漏极选择电极中的相邻的一对电极之间，且包含包括相应一组凹入竖直侧壁分段的一对侧壁，其中多个多层级漏极选择电极的至少一个多层级漏极选择电极接触第一漏极选择层级隔离结构的侧壁。

根据本发明的另一方面，提供一种形成三维存储器装置的方法，其包括：在衬底上方形成绝缘层与字线层级间隔物材料层的交替堆叠，其中字线层级间隔物材料层形成为字线层级导电层，或随后用字线层级导电层进行替换；在交替堆叠上方形成由漏极选择层级绝缘层竖直地间隔开的漏极选择层级牺牲材料层；在交替堆叠上方且穿过漏极选择层级牺牲材料层形成漏极选择层级牺牲线型结构；形成穿过交替堆叠、漏极选择层级间隔物材料层以及漏极选择层级牺牲线型结构的存储器堆叠结构，其中每一存储器堆叠结构包括相应竖直半导体通道和相应存储器膜；通过去除漏极选择层级牺牲线型结构和漏极选择层级牺牲材料层的剩余部分，形成邻接到漏极选择层级隔离沟槽的漏极选择层级背侧凹部；以及在漏极选择层级背侧凹部和漏极选择层级隔离沟槽的体积内形成多层级漏极选择电极，其包括接触且电连接到相应一组漏极选择层级导电层的相应竖直连接部分。

根据本发明的又一方面，提供一种三维存储器装置，其包括：位于衬底上方的绝缘层与字线层级导电层的交替堆叠；多层级漏极选择电极，其包括邻接到相应一组漏极选择层级导电层的相应竖直连接部分，所述导电层彼此竖直地间隔开且位于交替堆叠上方；包括相应竖直半导体通道的存储器堆叠结构，所述半导体通道由延伸穿过交替堆叠的相应存储器膜横向地环绕，且由延伸穿过多个多层级漏极选择电极中的相应一个的相应栅极电介质横向地环绕；以及漏极选择层级隔离结构，其上覆于交替堆叠，沿着第一水平方向横向地延伸，且位于多层级漏极选择电极中的相邻的一对电极之间，且包含包括相应一组凹入竖直侧壁分段的一对侧壁，其中多层级漏极选择电极中的每一个接触栅极电介质的子集的侧壁。