[发明专利]包含阶梯结构的微电子装置、以及相关电子装置及方法

说明书

本申请案涉及包含阶梯结构的微电子装置以及相关电子装置及方法。微电子装置包括：堆叠结构，其包括布置成层级的交替的导电结构及绝缘结构，所述层级中的每一者个别地包括所述导电结构中的一者及所述绝缘结构中的一者；阶梯结构，其在所述堆叠结构内且具有包括所述层级的边缘的梯级；及掺杂电介质材料，其邻近所述阶梯结构的所述梯级且包括掺杂有硼、磷、碳及氟中的一或多者的二氧化硅，所述掺杂电介质材料具有比硼磷硅玻璃更大的Si‑O‑Si键与水的比率。还揭示形成微电子装置及相关电子系统的相关方法。

优先权主张

本申请案主张2020年1月8日申请的题为“包含阶梯结构的微电子装置、以及相关电子装置及方法(Microelectronic Devices Including Stair Step Structures,andRelated Electronic Devices and Methods)”的序列号为16/737,777的美国专利申请案的申请日期的权益。

技术领域

在各个实施例中，本发明大体上涉及微电子装置设计及制造领域。更明确来说，本发明涉及包含阶梯结构的微电子装置、以及相关电子系统及方法。

背景技术

微电子工业的持续目标是增加例如非易失性存储器装置(例如NAND快闪存储器装置)的存储器装置的存储器密度(例如每存储器裸片存储器单元的数目)。增加非易失性存储器装置中的存储器密度的一种方法是利用垂直存储器阵列(也称为“三维(3D)存储器阵列”)架构。常规垂直存储器阵列包含延伸穿过导电结构(例如字线)的层级中的开口的垂直存储器串及垂直存储器串与导电结构的每一接合点处的电介质材料。如与具有常规平面(例如二维)晶体管布置的结构相比，此配置通过在裸片上向上(例如纵向、垂直)构建阵列来准许更大数目个切换装置(例如晶体管)定位在单位裸片面积(即，所消耗的有源表面的长度及宽度)中。

常规垂直存储器阵列包含导电结构与存取线(例如字线)之间的电连接使得垂直存储器阵列中的存储器单元可唯一地被选择用于写入、读取或擦除操作。形成此电连接的一种方法包含在导电结构的层级的边缘(例如水平端)处形成所谓的至少一个“阶梯(staircase)”(或“阶梯(stair step)”)结构。阶梯结构包含提供导电结构的接触区域的个别梯级(step)，导电接触结构可定位在所述接触区域上以提供对导电结构的电接入。

随着垂直存储器阵列技术进步，通过形成包含导电结构的额外层级且因此包含额外阶梯结构及/或与其相关联的个别阶梯结构中的额外梯级的垂直存储器阵列提供了额外存储器密度。随着此类垂直存储器阵列中的存储器单元的数目例如通过增加垂直存储器阵列的垂直串中的存储器单元的数目而增加，阶梯结构的深度(例如高度)增加。换句话来说，例如最下梯级与最上梯级之间的距离(垂直距离、水平距离)可随着垂直存储器阵列中的存储器单元的数目增加而增加。另外，随着梯级的数目增加，相对阶梯结构的区域之间的距离可展现类似增加。

阶梯结构的深度的增加及相对阶梯结构的区域之间的距离的增加带来了用绝缘材料填充邻近阶梯结构的开口的问题。不幸的是，绝缘材料的增加的深度及体积在微电子装置的制造期间可能具有非期望的后果。举例来说，随着阶梯结构变得更深，绝缘材料的形成及图案化可能需要大量绝缘材料。然而，随着绝缘材料的体积增加，例如必须移除及图案化的大量材料、绝缘材料的收缩及脱层、绝缘材料内的剩余应力、由绝缘材料的收缩引起的接触失准及各种材料(例如湿气)从绝缘材料的脱气等的问题变得有问题。

发明内容

本文中揭示的实施例包含一种微电子装置，其包括邻近阶梯结构的梯级的掺杂电介质材料。举例来说，根据一个实施例，一种微电子装置包括：堆叠结构，其包括布置成层级的交替的导电结构及绝缘结构，所述层级的每一者个别地包括所述导电结构的一者及所述绝缘结构的一者；阶梯结构，其在所述堆叠结构内且具有包括所述层级的边缘的梯级；及掺杂电介质材料，其邻近所述阶梯结构的所述梯级且包括掺杂有硼、磷、碳及氟的一或多者的二氧化硅，所述掺杂电介质材料具有比硼磷硅玻璃更大的Si-O-Si键与水的比率。