[发明专利]具有横向受限介电芯或碳掺杂源极接触层的三维存储器器件及其制造方法

权利要求书

1.一种三维存储器器件，包括：

第一绝缘层和第一导电层的第一交替堆叠，所述第一交替堆叠定位在衬底上方；

第二绝缘层和第二导电层的第二交替堆叠，所述第二交替堆叠定位在所述第一交替堆叠上方并与所述第一交替堆叠间隔开；

存储器开口，所述存储器开口竖直地延伸穿过所述第一交替堆叠和所述第二交替堆叠，其中所述存储器开口中的每一者包括定位在所述第一交替堆叠和所述第二交替堆叠之间的一个或多个侧孔口；和

存储器开口填充结构，所述存储器开口填充结构定位在所述存储器开口中的相应一者中并且包括存储器膜、半导体沟道和包括介电填充材料的介电芯，

其中所述介电芯包括介电柱部分和一个或多个介电栓部分，所述一个或多个介电栓部分从所述介电柱部分横向延伸穿过所述半导体沟道中的一个或多个孔并且邻接相应侧孔口。

2.根据权利要求1所述的三维存储器器件，其中：

所述一个或多个介电栓部分连接到定位在所述存储器开口外部并且定位在所述第一交替堆叠和所述第二交替堆叠之间的所述介电填充材料的介电条带；并且

所述介电填充材料的所述介电条带包括沿着第一水平方向横向延伸并沿着垂直于所述第一水平方向的第二水平方向间隔开的多个介电条带。

3.根据权利要求2所述的三维存储器器件，还包括支撑柱结构，所述支撑柱结构竖直地延伸穿过所述第一交替堆叠和所述第二交替堆叠内的层的至少一个子集，包括所述介电填充材料，并且邻接所述多个介电条带中的相应一者。

4.根据权利要求3所述的三维存储器器件，其中：

所述第一交替堆叠包括第一阶梯式表面，其中所述第一导电层具有随着距所述衬底的竖直距离而减少的横向范围；

所述第二交替堆叠包括第二阶梯式表面，其中所述第二导电层具有随着距所述衬底的所述竖直距离而减少的横向范围；并且

后向阶梯式介电材料部分覆盖所述第一阶梯式表面和所述第二阶梯式表面，其中所述支撑柱结构竖直地延伸穿过所述后向阶梯式介电材料部分。

5.根据权利要求2所述的三维存储器器件，其中所述多个介电条带中的每一者具有两组直侧壁区段，其中每组直侧壁区段包括沿着所述第一水平方向延伸的定位在相应竖直平面内的多个直侧壁区段。

6.根据权利要求2所述的三维存储器器件，还包括绝缘材料片晶的二维阵列，其中一行绝缘材料片晶定位在相邻的每对介电条带之间。

7.根据权利要求1所述的三维存储器器件，还包括漏极区，所述漏极区接触所述半导体沟道中的相应一者的上端并且接触所述介电柱部分中的相应一者的顶表面。

8.根据权利要求1所述的三维存储器器件，还包括：

单晶半导体材料层，所述单晶半导体材料层定位在所述衬底中或上方，其中所述半导体沟道包括与所述单晶半导体材料层外延对准的外延半导体沟道；并且

外延基座沟道部分，所述外延基座沟道部分接触所述单晶半导体材料层和所述外延半导体沟道中的相应一者并与其外延对准。

9.根据权利要求8所述的三维存储器器件，其中所述外延基座沟道部分中的每一者接触所述介电柱部分中的相应一者的底表面和所述介电柱部分的圆柱形侧壁的底部部分。

10.根据权利要求8所述的三维存储器器件，其中：

所述外延半导体沟道包括选自单晶硅、单晶硅锗合金或单晶III-V族化合物半导体材料的材料；并且

所述介电填充材料选自未掺杂硅酸盐玻璃、掺杂硅酸盐玻璃或有机硅酸盐玻璃。

11.根据权利要求1所述的三维存储器器件，其中所述半导体沟道中的每一者在所述第一交替堆叠的层级处以及所述第二交替堆叠的层级处具有环形水平剖面形状，并且在所述介电栓部分的层级处具有一对块弧的水平剖面形状。