[发明专利]含有漏极选择层级气隙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和字线的交替堆叠；延伸穿过所述交替堆叠且含有相应竖直半导体通道和相应存储器膜的存储器堆叠结构；位于所述交替堆叠上方、沿着第一水平方向延伸且沿着第二水平方向横向隔开的漏极选择栅极电极；以及位于邻近漏极选择栅极电极之间的电介质顶盖层。气隙在邻近漏极选择栅极电极之间位于所述电介质顶盖层中。

相关申请案

本申请案要求2018年8月20日提交的第62/719,893号美国临时专利申请和2018年9月20日提交的第16/136,686号美国非临时专利申请案的权益，以上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，且特别涉及含有漏极选择层级气隙的三维存储器装置及其制造方法。

背景技术

在T.Endoh等的标题为“具有堆叠包围栅极晶体管(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 GateTransistor(S-SGT)Structured Cell)”(IEDM学报(2001)33-36)的论文中公开了每单元具有一个位的三维竖直NAND串。

发明内容

根据本公开的方面，一种三维存储器装置包含位于衬底上方的绝缘层和字线的交替堆叠，延伸穿过所述交替堆叠且含有相应竖直半导体通道和相应存储器膜的存储器堆叠结构，位于交替堆叠上方、沿着第一水平方向延伸且沿着第二水平方向横向隔开的漏极选择栅极电极，以及位于邻近漏极选择栅极电极之间的电介质顶盖层。气隙在邻近漏极选择栅极电极之间位于所述电介质顶盖层中。

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，其包括：在衬底上方形成绝缘层和间隔物材料层的交替堆叠，其中间隔物材料层被形成为字线层级导电层或被字线层级导电层代替；形成穿过交替堆叠的存储器堆叠结构，其中存储器堆叠结构中的每一个包括相应竖直半导体通道和相应存储器膜；在交替堆叠上方形成模板轨道结构；在存储器堆叠结构上方形成漏极选择层级柱结构，其中漏极选择层级柱结构中的每一个包括接触存储器堆叠结构中的下伏存储器堆叠结构的漏极选择层级通道；在交替堆叠上方和相邻对的模板轨道结构之间形成漏极选择层级电极条带；通过移除模板轨道结构形成横向延伸沟槽；以及在横向延伸沟槽中和漏极选择层级电极条带上方形成电介质顶盖层，其中电介质顶盖层包括上覆于漏极选择层级电极条带的平坦部分和填充横向延伸沟槽且位于相邻对的漏极选择层级电极条带之间的向下突出轨道部分，其中向下突出轨道部分中的每一个包括不含任何固相材料或任何液相材料的腔。

附图说明

图1A是根据本公开的第一实施例的在形成至少一个外围装置和处理中源极层级材料层之后的示例性结构的竖直横截面图。

图1B是图1A的处理中源极层级材料层的放大图。

图2是根据本公开的实施例的在形成绝缘层和牺牲材料层的交替堆叠之后的示例性结构的竖直横截面图。

图3是根据本公开的实施例的在形成阶梯式阶台和逆向阶梯式电介质材料部分之后的示例性结构的竖直横截面图。

图4A是根据本公开的实施例的在形成存储器开口之后的示例性结构的竖直横截面图。

图4B是图4A的示例性结构的俯视图。铰接竖直平面A-A'是图4A的竖直横截面图的平面。

图5A-5D是根据本公开的实施例的在存储器开口填充结构的形成期间的存储器开口的竖直横截面图。

图6A是根据本公开的实施例的在形成存储器堆叠结构之后的示例性结构的竖直横截面图。

图6B是图6A的示例性结构的俯视图。铰接竖直平面A-A'是图6A的竖直横截面图的平面。