[发明专利]包含反转存储器堆叠结构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：场效应晶体管，其位于衬底上；下部金属互连结构，其内嵌于第一电介质层中且位于所述衬底上方；源极线，其位于所述第一电介质层上方；阶梯式电介质材料部分，其位于所述第一电介质层上方且包含阶梯式表面；绝缘层和导电层的交替堆叠，其位于所述源极线上方且接触所述阶梯式电介质材料部分的所述阶梯式表面；以及存储器堆叠结构，其延伸穿过所述交替堆叠且包含存储器膜和竖直半导体通道。所述阶梯式电介质材料部分的横向范围随着距所述衬底的竖直距离逐步减小，且所述导电层的橫向范围随着距所述源极线的竖直距离而增加。

相关申请

本申请要求2018年5月15日提交的序列号为15/979,885的美国非临时专利申请的优先权，所述非临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及半导体装置的领域，且特定来说涉及一种包含反转存储器堆叠结构的三维存储器装置及其制造方法。

背景技术

最近，已经提出了采用三维(3D)存储器堆叠结构的超高密度存储装置。举例来说，3D NAND堆叠存储器装置可由在含有外围装置(例如，驱动器/逻辑电路)的衬底上方形成为导电层或被导电层替换的绝缘材料和间隔物材料层的交替堆叠的阵列形成。存储器开口穿过交替堆叠形成，且填充有存储器堆叠结构，其中的每一存储器堆叠结构都包含存储器元件的竖直堆叠和竖直半导体通道。

发明内容

根据本公开的一方面，提供一种三维存储器装置，所述三维存储器装置包括：场效应晶体管，其位于衬底上；下部金属互连结构，其内嵌于第一电介质层中且位于所述衬底上方；源极线，其位于所述第一电介质层上方；阶梯式电介质材料部分，其位于所述第一电介质层上方且包含阶梯式表面，其中所述阶梯式电介质材料部分的横向范围随距所述衬底的竖直距离逐步地减小；绝缘层和导电层的交替堆叠，其位于所述源极线上方且接触所述阶梯式电介质材料部分的所述阶梯式表面，其中所述导电层的橫向范围随距所述源极线的竖直距离而增加；以及存储器堆叠结构，其延伸穿过所述交替堆叠且包含存储器膜和竖直半导体通道。

根据本公开的另一方面，一种形成三维存储器装置的方法包含：提供含有竖直地延伸穿过载体衬底上方的绝缘层和导电层的交替堆叠的存储器堆叠结构的第一组合件，使得所述存储器堆叠结构中的每一个包括存储器膜和竖直半导体通道；将所述第一组合件结合到第二组合件，所述第二组合件包含半导体衬底、位于所述半导体衬底上的场效应晶体管和内嵌于第一电介质材料层中的第一金属互连结构；使所述载体衬底与所述交替堆叠分离；形成穿过所述交替堆叠的互连通孔腔；以及在所述互连通孔腔中形成触点通孔结构。

附图说明

图1是根据本公开的第一实施例在形成牺牲分离层、蚀刻终止层、第一绝缘层和第一间隔物层的第一交替堆叠以及第一绝缘盖层之后的示例性结构的竖直横截面图。

图2是根据本公开的实施例在第一层交替堆叠上图案化第一层台阶区且形成第一逆向阶梯式电介质材料部分和层间电介质层之后的示例性结构的竖直横截面图。

图3A是根据本公开的实施例在形成第一层存储器开口之后的示例性结构的竖直横截面图。

图3B是沿着图3A中的水平平面B-B'的示例性结构的水平横截面图。铰合的竖直平面A-A'对应于图3A的竖直横截面图的平面。

图4是根据本公开的实施例在形成牺牲存储器开口填充部分之后的示例性结构的竖直横截面图。

图5A是根据本公开的实施例在形成第二绝缘层和第二间隔物材料层的第二层交替堆叠、第二逆向阶梯式电介质材料部分、第二绝缘盖层和电介质隔离结构之后的示例性结构的竖直横截面图。

图5B是沿着图5A中的水平平面B-B'的示例性结构的俯视图。铰合的竖直平面A-A'对应于图5A的竖直横截面图的平面。