[发明专利]具有弯曲存储器元件的三维平坦NAND存储器器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种三维存储器器件，该三维存储器器件包括导电条带和间隔物条带的交替堆叠，这些交替堆叠位于衬底上方并且通过存储器堆叠组件彼此横向间隔开。这些间隔物条带可包括气隙条带或绝缘条带。这些存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件包括横向突起区的两个二维阵列。这些横向突起区中的每个横向突起区包括相应的弯曲电荷存储元件。这些电荷存储元件可以是位于相应横向突起区内的离散元件，或者可以是在多个导电条带上方竖直延伸的电荷存储材料层的一部分。这些存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件可包括横向覆盖在电荷存储元件的相应竖直堆叠上面的两行竖直半导体沟道。

相关申请

本申请要求来自2019年2月18日提交的美国非临时专利申请序列号16/278,426和16/278,488的优先权权益，并且这些申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及半导体器件领域，并且具体地涉及包括弯曲存储器元件的三维平坦NAND存储器器件及其制造方法。

背景技术

三维NAND存储器器件的配置使用其中隧穿介电具有平坦竖直表面的平坦存储器单元。Hang-Ting Lue等人在标题为“A 128Gb(MLC)/192Gb(TLC)Single-gate VerticalChannel(SGVC)Architecture 3D NAND using only16Layers with Robust ReadDisturb,Long-Retention and Excellent Scaling Capability(仅使用具有稳健读取干扰、长期保持和出色缩放能力的16个层的128Gb(MLC)/192Gb(TLC)单栅极竖直沟道(SGVC)架构3D NAND)”，IEDM Proceedings(《IEDM会刊》)(2017年)第461页的文章中描述了此类平坦存储器器件。

发明内容

根据本公开的一个实施方案，提供了一种三维存储器器件，该三维存储器器件包括：导电条带和气隙条带的交替堆叠，这些交替堆叠位于衬底上方并且通过存储器堆叠组件彼此横向间隔开，其中存储器堆叠组件沿第一水平方向横向延伸并且沿第二水平方向彼此间隔开，其中：存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件包括横向突起区的两个二维阵列；每个横向突起区从相应的竖直平面横向向外突起，该相应的竖直平面包括存储器堆叠组件中的相应一个与交替堆叠中的相应一个内的气隙条带之间的界面；这些横向突起区中的每个横向突起区包括相应的弯曲电荷存储元件；这些存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件包括两行竖直半导体沟道；并且两行竖直半导体沟道内的每个竖直半导体沟道横向覆盖在电荷存储元件的相应竖直堆叠上面。

根据本公开的另一个实施方案，提供了一种形成三维存储器器件的方法；在衬底上方形成第一牺牲材料条带和第二牺牲材料条带的交替堆叠，其中这些交替堆叠通过沿第一水平方向横向延伸的线沟槽彼此横向间隔开；修改线沟槽以在这些线沟槽的每个侧壁上提供横向凹陷部的二维阵列，其中横向凹陷部的每个二维阵列由第二牺牲材料条带的横向凹陷表面的相应二维阵列横向界定；在每个体积中形成存储器堆叠组件，该每个体积包括线沟槽的体积和横向凹陷部的两个邻接的二维阵列的体积的组合，其中这些存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件包括横向突起区的两个二维阵列，并且这些横向突起区中的每个横向突起区包括相应的电荷存储元件；用导电条带替换第二牺牲材料条带的剩余部分；以及通过移除第一牺牲材料条带来形成气隙条带。

根据本公开的又一个实施方案，提供了一种三维存储器器件，该三维存储器器件包括：导电条带和绝缘带的交替堆叠，这些交替堆叠位于衬底上方并且通过存储器堆叠组件彼此横向间隔开，其中存储器堆叠组件沿第一水平方向横向延伸并且沿第二水平方向彼此间隔开，其中：存储器堆叠组件中的每个存储器堆叠组件包括横向突起区的两个二维阵列；横向突起区从包括存储器堆叠组件与气隙条带的子集之间的界面的相应竖直平面横向向外突起；并且横向突起区中的每个横向突起区包括相应的电荷存储元件，该相应的电荷存储元件具有一对凹形内侧壁段和一对凸形外侧壁段，该对凹形内侧壁段在水平剖面图中具有相应的水平凹形轮廓，该对凸形外侧壁段在水平剖面图中具有相应的水平凸形轮廓。