[发明专利]包括无梯式字线接触结构的三维存储器器件及其制造方法

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包括：

在衬底上方形成绝缘层和牺牲材料层的交替堆叠；

穿过所述交替堆叠形成存储器开口；

在所述存储器开口中形成存储器开口填充结构；

形成竖直延伸穿过所述交替堆叠的通孔腔体，而不在所述交替堆叠中形成任何阶梯式表面；

在所述通孔腔体中形成牺牲通孔填充结构；

用导电层替换所述牺牲材料层；

通过移除所述牺牲通孔填充结构来在所述通孔腔体的体积中形成空隙；

在所述通孔腔体的侧壁上形成管状介电间隔物；以及

在所述管状介电间隔物中的相应管状介电间隔物的内部侧壁上的所述通孔腔体的剩余体积中形成并且直接在所述导电层中的相应导电层的顶部表面上形成接触通孔结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料层中的每个牺牲材料层包含顶部表面的相应部分，所述顶部表面的相应部分在形成所述通孔腔体后物理地暴露于所述通孔腔体中的相应通孔腔体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述通孔腔体包括顺序地执行N组通孔形成处理步骤，其中每个第i组通孔形成处理步骤包括：

第i个蚀刻掩模图案化步骤，其中第i个蚀刻掩模层形成在所述交替堆叠上方，并且被光刻图案化以形成穿过其中的开口；

第i个各向异性蚀刻步骤，其中在所述第i个蚀刻掩模层中的所述开口下方蚀刻至少一对绝缘层和牺牲材料层；以及

第i个蚀刻掩模移除步骤，其中所述第i个蚀刻掩模层被移除，

其中N是大于1的整数，并且i是在0至N+1之间的任何整数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中对于彼此不同并且选自在0至N+1之间的范围内的整数的任一对j和k，第j个蚀刻掩模层中的开口包括与第k个蚀刻掩模层中的开口具有区域重叠的相应第一开口子集，以及不与所述第k个蚀刻掩模层中的所述开口具有任何区域重叠的相应第二开口子集。

5.根据权利要求3所述的方法，其中：

所述N组通孔形成处理步骤内的各向异性蚀刻步骤在相应蚀刻掩模层中的每个开口下方蚀刻单对绝缘层和牺牲材料层；

所述N组通孔形成处理步骤内的另一个各向异性蚀刻步骤在相应蚀刻掩模层中的每个开口下方蚀刻两对绝缘层和牺牲材料层；并且

所述N组通孔形成处理步骤内的又一个各向异性蚀刻步骤在相应蚀刻掩模层中的每个开口下方蚀刻四对绝缘层和牺牲材料层。

6.根据权利要求3所述的方法，其中：

所述整数N在4至8的范围内；并且

在所述N组通孔形成形成处理步骤的之后物理地暴露于所述通孔腔体的牺牲材料层的总数在2^N-1至2^N-1之间的范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下步骤来形成所述牺牲通孔填充结构：

在所述通孔腔体中沉积牺牲填充材料；以及

从所述交替堆叠上方移除所述牺牲填充材料的部分。

8.根据权利要求1所述的方法，其中用所述导电层替换所述牺牲材料层包括：

形成竖直延伸穿过所述交替堆叠内的每个层的背侧沟槽；

对于所述绝缘层和所述牺牲通孔填充结构选择性地形成背侧凹陷部；以及

在所述背侧凹陷部中沉积至少一种导电材料。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述背侧凹陷部中的每个背侧凹陷部中并且在所述牺牲通孔填充结构的底部表面上沉积背侧阻挡介电层，其中在沉积所述背侧阻挡介电层之后，在所述背侧凹陷部的剩余体积中形成所述导电层。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在移除所述牺牲通孔填充结构之后移除所述背侧阻挡介电层的部分，其中所述接触通孔结构中的每个接触通孔结构直接形成在所述阻挡介电层的相应侧壁上。