[发明专利]具有高迁移率通道的三维平坦NAND存储器装置及其制造方法

权利要求书

1.一种三维存储器装置，其包括：

绝缘条带和导电条带的交替堆叠，其位于衬底上方且通过沿着第一水平方向横向延伸并沿着第二水平方向彼此隔开的线型沟槽彼此横向隔开；以及

位于所述线型沟槽中的存储器堆叠组合件和电介质柱结构的交替二维阵列，

其中每一存储器堆叠组合件包括竖直半导体通道和沿着所述第二水平方向横向隔开的一对存储器膜；且

其中所述竖直半导体通道包括具有大于20nm的平均晶粒尺寸的单晶半导体材料或多晶半导体材料。

2.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中所述竖直半导体通道包括具有第一平均晶粒尺寸的第一U形半导体通道层，以及具有大于所述第一平均晶粒尺寸的第二平均晶粒尺寸并接触所述第一U形半导体通道层的一对第二U形半导体通道层。

3.根据权利要求2所述的三维存储器装置，其中：

所述第一U形半导体通道层包括具有小于20nm的平均晶粒尺寸的多晶硅；且

所述一对第二U形半导体通道层包括具有大于20nm的所述平均晶粒尺寸的多晶硅。

4.根据权利要求3所述的三维存储器装置，其中所述竖直半导体通道进一步包括一对覆盖半导体层，所述一对覆盖半导体层接触所述一对存储器膜中的相应一个，接触所述第一U形半导体通道层且具有与所述一对第二U形半导体通道层不同的平均晶粒尺寸。

5.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中所述竖直半导体通道具有可变厚度，所述可变厚度随着沿着所述第一水平方向距所述电介质柱结构中的一个最近侧电介质柱结构的横向距离而减小。

6.根据权利要求5所述的三维存储器装置，其中：

所述竖直半导体通道包括沿着所述第二水平方向通过电介质芯横向隔开的一对半导体通道层；且

所述一对半导体通道层中的每一个在距所述电介质柱结构当中的一对最近侧电介质柱结构等距离的位置处具有最小厚度。

7.根据权利要求5所述的三维存储器装置，其中：

所述竖直半导体通道包括接触所述一对存储器膜且在其中嵌入电介质芯的单个半导体通道层；且

所述电介质芯沿着所述第二水平方向在距所述电介质柱结构当中的一对最近侧电介质柱结构等距离的位置处具有最大横向尺寸。

8.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中所述竖直半导体通道包括外延地对准到所述衬底的单晶半导体材料的所述单晶半导体材料。

9.根据权利要求8所述的三维存储器装置，其中所述竖直半导体通道包括接触所述半导体衬底的水平半导体通道部分，以及接触所述一对存储器膜中的相应一个的一对竖直半导体通道部分。

10.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中每一存储器膜是不直接接触任何其它存储器膜的离散材料部分。

11.根据权利要求1所述的三维存储器装置，其中每一存储器膜是接触沿着所述第一水平方向横向隔开的至少三个电介质柱结构的存储器膜层的一部分。

12.一种形成三维存储器装置的方法，其包括：

形成位于衬底上方的绝缘条带和间隔物材料条带的交替堆叠，其中所述交替堆叠通过沿着第一水平方向横向延伸的线型沟槽彼此横向隔开，且其中所述间隔物材料条带形成为导电条带或随后被导电条带替换；

在所述线型沟槽内形成线型沟槽填充结构，其中每一线型沟槽填充结构填充所述线型沟槽中的相应一个，且每一线型沟槽填充结构包括一对存储器膜层和晶种半导体材料层；

形成穿过所述线型沟槽填充结构的柱腔的二维阵列，其中形成柱结构和柱腔的交替二维阵列，且每一柱结构包括所述线型沟槽填充结构的剩余部分；以及

从所述晶种半导体材料层的剩余部分选择性地生长替换半导体通道层以形成竖直半导体通道。