[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

说明书

绝缘层和牺牲材料层的交替堆叠在衬底上方形成。穿过该交替堆叠形成存储器开口和支撑开口，并且分别在存储器开口和支撑开口中形成存储器开口填充结构和支撑柱结构。穿过交替堆叠形成延伸到牺牲材料层中的每个牺牲材料层的通孔腔体，而不在交替堆叠中形成任何阶梯式表面。可以在不与支撑柱结构重叠的区域中或者在包括至少一个支撑柱结构的区域中形成通孔腔体。在通孔腔体中形成牺牲通孔填充结构，并且用导电层替换牺牲材料层。移除牺牲通孔填充结构，并且可以在通孔腔体中形成管状介电间隔物和接触通孔结构的组合。

交叉引用

本申请要求2020年7月1日提交的美国非临时申请号16/918,463以及2020年7月1日提交的美国非临时申请号16/918,493的优先权权益，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无梯式字线接触结构的三维存储器器件及其制造方法。

背景技术

包括每个单元具有一个位的三维竖直NAND串的三维半导体器件在T.Endoh等人的标题为“Novel Ultra High Density Memory With A Stacked-Surrounding GateTransistor(S-SGT)Structured Cell(具有堆叠的包围栅极晶体管(S-SGT)结构化单元的新型超高密度存储器)”，IEDM Proc.(2001)33-36的文章中公开。

发明内容

根据本公开的实施方案，提供了一种形成半导体器件的方法，该方法包括：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；形成竖直延伸穿过该交替堆叠的通孔腔体，而不在该交替堆叠中形成任何阶梯式表面；在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；通过移除牺牲通孔填充结构来在通孔腔体的体积中形成空隙；在通孔腔体的侧壁上形成管状介电间隔物；以及在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通孔腔体的剩余体积中形成并且直接在导电层中的相应导电层的顶部表面上形成接触通孔结构。

根据本公开的另一个实施方案，提供了一种三维存储器器件，该三维存储器器件包括：绝缘层和导电层的交替堆叠，该交替堆叠定位在衬底上方；存储器开口，该存储器开口位于存储器阵列区中并且竖直延伸穿过该交替堆叠，并且在其中包括存储器开口填充结构；横向隔离的接触通孔组件，该横向隔离的接触通孔组件位于与该存储器阵列区相邻定位的接触区中，其中横向隔离的接触通孔组件中的每个横向隔离的接触通孔组件包括接触导电层中的相应导电层的顶部表面的接触通孔结构和横向包围接触通孔结构的管状介电间隔物，其中除接触导电层中的最顶部导电层的接触通孔结构之外的每个接触通孔结构延伸穿过覆盖在相应导电层上面的每个导电层并且被覆盖在相应导电层上面的每个导电层横向包围，并且其中该交替堆叠在接触区内不具有阶梯式表面。

根据本公开的又一个方面，提供了一种三维存储器器件，该三维存储器器件包括：位于衬底上方的绝缘层和导电层的交替堆叠；存储器开口，该存储器开口位于存储器阵列区中并且竖直延伸穿过该交替堆叠；存储器开口填充结构，该存储器开口填充结构位于存储器开口中，竖直延伸穿过该交替堆叠，并且包括介电材料；和横向隔离的接触通孔组件，该横向隔离的接触通孔组件位于接触区中，其中横向隔离的接触通孔组件中的每个横向隔离的接触通孔组件包括接触导电层中的相应导电层的顶部表面的接触通孔结构和横向包围该接触通孔结构的管状介电间隔物，其中支撑柱结构包括：第一支撑柱结构，第一支撑柱结构竖直延伸穿过该交替堆叠内的每个层；第二支撑柱结构，该第二支撑柱结构比第一支撑柱结构更短并且接触横向隔离的接触通孔组件中的相应横向隔离的接触通孔组件。