[发明专利]具有新颖虚设沟道结构的三维NAND存储器器件

说明书

提供了一种半导体器件。该半导体器件包括在垂直于该半导体器件的衬底的竖直方向上交替布置的字线层和绝缘层的堆叠体。该堆叠体包括第一阵列区域和相邻的第一阶梯区域。该半导体器件包括虚设沟道结构，该虚设沟道结构在竖直方向上延伸穿过堆叠体的第一阶梯区域中的字线层和绝缘层。字线层中的至少一个的位置比与字线层中的该至少一个相邻的绝缘层更加远离虚设沟道结构的中心轴。

背景技术

闪存器件已经经过了快速发展。闪存器件能够使所存储的数据保留长时间段而无需施加电压。此外，闪存器件的读取速率相对高，并且容易擦除所存储的数据并将数据重新写入闪存器件中。因此，已经在微计算机、自动控制系统等等中广泛使用闪存器件。为了增加闪存器件的比特密度并降低比特成本，已开发了三维(3D)-NAND(非AND)存储器器件。

3D-NAND存储器器件可以包括位于衬底之上的交替的字线层和绝缘层的堆叠体。该堆叠体可以包括阵列区域和阶梯区域。可以在阵列区域中形成沟道结构，并且可以在阶梯区域中形成虚设沟道结构。虚设沟道结构被配置为：当基于后栅极(gate-last)制造技术来形成字线(或栅极线)层时支撑阶梯区域，其中可以首先形成牺牲层，并且随后利用字线层来替代。近年来，随着3D-NAND的单元层超过100层，基于后栅极制造技术来形成字线层(或栅极线层)越来越具有挑战性，这是因为在形成字线层期间在阶梯区域中会发生塌陷。

发明内容

在本公开内容中，各实施例涉及一种包括螺纹配置中的虚设沟道结构的3D-NAND存储器器件并且提供了制造该3D-NAND存储器器件的方法。

在本公开内容中，提供了一种半导体器件。该半导体器件可以包括在垂直于该半导体器件的衬底的竖直方向上交替布置的字线层和绝缘层的堆叠体。该堆叠体可以包括第一阵列区域和相邻的第一阶梯区域。该半导体器件可以包括虚设沟道结构，该虚设沟道结构在竖直方向上延伸穿过堆叠体的第一阶梯区域中的字线层和绝缘层。字线层中的至少一个的位置可以比与字线层中的该至少一个相邻的绝缘层更加远离虚设沟道结构的中心轴。

在一些实施例中，每个字线层可以位于比与相应字线层相邻的绝缘层更加远离虚设沟道结构的中心轴。

该半导体器件还可以包括在衬底之上形成的隔离层，其中第一阶梯区域可以位于该隔离层中，并且虚设沟道结构可以延伸到衬底中并在竖直方向上进一步延伸穿过该隔离层。

此外，虚设沟道结构可以包括虚设层，该虚设层沿字线层和绝缘层布置并进一步延伸到衬底中。

在一些实施例中，该半导体器件可以包括第二阵列区域，其中第一阶梯区域被布置在第一阵列区域与第二阵列区域之间。

在其它实施例中，该半导体器件可以包括第二阶梯区域，其中第一阵列区域被布置在第一阶梯区域与第二阶梯区域之间。

在一些实施例中，虚设沟道结构可以具有垂直于中心轴的圆形横截面。在其它实施例中，虚设沟道结构可以具有垂直于中心轴的非圆形横截面。

在虚设沟道结构中，虚设层可以包括SiO、SiN、SiCN、SiCON、SiON或多晶硅中的至少一种。

该半导体器件还可以包括多个沟道结构、一个或多个缝隙结构、以及多个字线触点。沟道结构可以在第一阵列区域中形成，并延伸穿过字线层和绝缘层并进一步延伸到衬底中。该一个或多个缝隙结构可以在平行于衬底的水平方向上延伸并进一步延伸到衬底中。在一些实施例中，该一个或多个缝隙结构可以进一步延伸穿过第一阵列区域和第一阶梯区域以被布置在沟道结构之中。字线触点可以在竖直方向上从第一阶梯区域的字线层延伸。

在一些实施例中，该半导体器件可以包括另一虚设沟道结构，该另一虚设沟道结构在竖直方向上延伸穿过堆叠体的第一阵列区域中的字线层和绝缘层。