[发明专利]包含凹形字线的三维平面NAND存储器装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种三维存储器装置，包含定位于衬底上方且通过竖直波状沟槽彼此横向间隔开的绝缘带与导电带的交替堆叠。所述竖直波状沟槽在所述导电带的层级处比在所述绝缘带的层级处具有更大横向范围。存储器堆叠组合件与介电柱结构的交错二维阵列定位于所述竖直波状沟槽中。每一存储器堆叠组合件包含竖直半导体沟道和包含相应对凸形外部侧壁的一对存储器膜，所述相应对凸形外部侧壁接触所述导电带的凹形侧壁或通过均一距离与所述导电带的凹形侧壁隔开。所述竖直半导体沟道的横向突出顶端处的局部电场由于由所述导电带的所述凹形侧壁提供的几何效果而增强以有助于更快的编程和擦除操作。

相关申请

本申请要求2018年6月7日申请的美国非临时专利申请第16/002,294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，涉及一种包含凹形字线的三维平面NAND存储器装置和一种制造所述三维平面NAND存储器装置的方法。

背景技术

三维NAND存储器装置的配置采用其中穿隧介电质具有平面竖直表面的平面存储器单元。此类平面存储器装置描述于卢航亭(Hang-Ting Lue)等人所著的标题为“使用具有稳健读取干扰、长期保留以及极佳缩放能力的仅16层的128Gb(MLC)/192Gb(TLC)单栅极竖直沟道(SGVC)架构3D NAND(A 128Gb(MLC)/192Gb(TLC)Single-gate Vertical Channel(SGVC)Architecture 3D NAND using only 16Layers with Robust Read Disturb,Long-Retention and Excellent Scaling Capability)”的文章，IEDM会议记录(2017)第461页中。

发明内容

根据本公开的方面，提供一种三维存储器装置，所述三维存储器装置包括：绝缘带与导电带的交替堆叠，定位于衬底上方且通过竖直波状沟槽彼此横向间隔开，其中竖直波状沟槽沿着第一水平方向横向地延伸且沿着第二水平方向间隔开且在导电带的层级处比在绝缘带的层级处具有沿着第二水平方向的更大横向范围；以及存储器堆叠组合件与介电柱结构的交错二维阵列，定位于竖直波状沟槽中，其中竖直波状沟槽中的每一个填充有存储器堆叠组合件与介电柱结构的相应横向交替序列，其中每一存储器堆叠组合件包括竖直半导体沟道和包含相应对凸形外部侧壁的一对存储器膜，所述相应对凸形外部侧壁接触所述导电带的凹形侧壁或通过均一距离与所述导电带的凹形侧壁隔开。

根据本公开的另一方面，提供一种形成三维存储器装置的方法，所述方法包括：在衬底上方形成绝缘层与牺牲材料层的竖直交替序列；形成沿着第一水平方向横向地延伸穿过竖直交替序列的线沟槽，其中绝缘带与牺牲材料带的交替堆叠由竖直交替序列的其余部分形成；通过对绝缘带具有选择性地横向地凹进牺牲材料带来在牺牲材料带上形成凹进的凹形侧壁，其中线沟槽变为具有在垂直于第一水平方向的竖直平面内的竖直波状宽度的竖直波状沟槽；形成定位于竖直波状沟槽中的存储器堆叠组合件与介电柱结构的交错二维阵列，其中竖直波状沟槽中的每一个填充有存储器堆叠组合件与介电柱结构的相应横向交替序列；以及用导电带替换牺牲材料带，其中每一存储器堆叠组合件包括竖直半导体沟道和包含相应对凸形外部侧壁的一对存储器膜，所述相应对凸形外部侧壁接触所述导电带的凹形侧壁或通过均一距离与所述导电带的凹形侧壁隔开。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的在形成至少一个外围装置和半导体材料层之后的示范性结构的示意性竖直横截面图。

图2是根据本公开的实施例的在形成绝缘层与间隔材料层的竖直交替序列之后的示范性结构的示意性竖直横截面图。

图3是根据本公开的实施例的在形成阶梯阶台(terrace)和回向阶梯介电材料部分之后的示范性结构的示意性竖直横截面图。