用于实现提高的成品率和可靠性的三维存储器设备和制造方法与流程

专利检索2026-08-23  18


本申请涉及半导体,并且具体地说,本申请涉及用于实现提高的成品率和可靠性的三维(3d)存储器设备和制造方法。


背景技术:

1、与非(nand)存储器是一种不需要电源来保持存储数据的非易失类型的存储器。消费电子、云计算和大数据不断增长的需求带来了对更大容量和更好性能的nand存储器的持续需求。随着传统二维(2d)nand存储器接近其物理极限,三维(3d)nand存储器现在发挥着重要作用。3d nand存储器在单个管芯上使用多个堆叠层(stack layer),以实现更高的密度、更高的容量、更快的性能、更低的功耗和更好的成本效率。

2、在一些情况下,3d nand存储器设备包含在衬底上顺序形成的多个堆叠体。每个堆叠体包含多个存储单元层。随着存储单元层增加得越来越多,特定成品率和可靠性问题变得具有挑战性。所公开的存储器结构和方法可以提高3d nand存储器设备和制造过程的特定方面。


技术实现思路

1、在本公开内容的一个方面中,一种3d存储器设备包括:包含交替堆叠的导电层和电介质层的导体/绝缘体堆叠体、所述导体/绝缘体堆叠体中的存储单元的第一区域中的沟道孔结构、栅极线缝隙(gate line slit,gls)结构、阻隔结构和第一虚设沟道孔结构。所述gls结构与所述第一区域相邻,并且穿过所述导体/绝缘体堆叠体且沿第一方向延伸。所述阻隔结构与所述第一区域相邻,并且穿过所述导体/绝缘体堆叠体且沿第二方向延伸。所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。所述第一虚设沟道孔结构在所述第一区域中,并与所述阻隔结构相邻,延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体,并且包括填充沟道孔以形成第一电介质填充结构的一种或多种电介质材料。

2、在本公开内容的另一个方面中,一种3d存储器设备包括:包括交替堆叠的导电层和电介质层的导体/绝缘体堆叠体、所述导体/绝缘体堆叠体中的存储单元的第一区域中的沟道孔结构、与所述第一区域相邻并沿第一方向延伸的gls结构、分隔所述第一区域和第二区域并沿第二方向延伸的阻隔结构、以及所述第一区域中的第一虚设沟道孔结构。所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。所述第一虚设沟道孔结构包括填充沟道孔以形成第一电介质填充结构的一种或多种电介质材料。

3、在本公开内容的另一个方面中,一种用于制造3d存储器设备的方法包括:形成电介质堆叠体,用一种或多种电介质材料填充沟道孔以形成第一电介质填充结构,形成穿过所述导体/绝缘体堆叠体并沿第一方向延伸的gls结构,以及形成阻隔结构。第一虚设沟道孔结构包括所述沟道孔中的所述第一电介质填充结构,并延伸穿过所述电介质堆叠体。所述阻隔结构与所述第一虚设沟道孔结构相邻,并且穿过所述电介质堆叠体且沿第二方向延伸。所述第一方向和所述第二方向垂直。所述电介质堆叠体包括交替堆叠的第一电介质层和第二电介质层。

4、在本公开内容的另一个方面中,一种系统包括存储器设备和用于控制所述存储器设备的存储器控制器。所述存储器设备包括:包含交替堆叠的导电层和电介质层的导体/绝缘体堆叠体、所述导体/绝缘体堆叠体中的存储单元的第一区域中的沟道孔结构、gls结构、阻隔结构和第一虚设沟道孔结构。所述gls结构与所述第一区域相邻,并且穿过所述导体/绝缘体堆叠体且沿第一方向延伸。所述阻隔结构与所述第一区域相邻,并且穿过所述导体/绝缘体堆叠体且沿第二方向延伸。所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。所述第一虚设沟道孔结构在所述第一区域中,并与所述阻隔结构相邻,延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体,并且包括填充沟道孔以形成第一电介质填充结构的一种或多种电介质材料。

5、根据本公开内容的说明书、权利要求和附图,本领域技术人员可以理解本公开内容的其它方面。



技术特征:

1.一种三维(3d)存储器设备,包括:

2.根据权利要求1所述的3d存储器设备,其中,所述第一电介质填充结构延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体。

3.根据权利要求1所述的3d存储器设备,其中,所述导体/绝缘体堆叠体包括第一导体/绝缘体堆叠体和第二导体/绝缘体堆叠体,所述第一导体/绝缘体堆叠体在半导体层和所述第二导体/绝缘体堆叠体之间,并且所述第一电介质填充结构延伸穿过所述第一导体/绝缘体堆叠体。

4.根据权利要求3所述的3d存储器设备,其中,所述第一虚设沟道孔结构包括:所述多个沟道孔结构中的延伸穿过所述第二导体/绝缘体堆叠体的一个沟道孔结构。

5.根据权利要求1所述的3d存储器设备,还包括:

6.根据权利要求5所述的3d存储器设备,其中,所述第二虚设沟道孔结构包括延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体的第二电介质填充结构。

7.根据权利要求1所述的3d存储器设备,其中,每个沟道孔结构包括:

8.一种三维(3d)存储器设备,包括:

9.根据权利要求8所述的3d存储器设备,其中,所述第一虚设沟道孔结构与所述阻隔结构相邻。

10.根据权利要求8所述的3d存储器设备,其中,所述第一电介质填充结构延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体。

11.根据权利要求8所述的3d存储器设备,其中,所述导体/绝缘体堆叠体包括第一导体/绝缘体堆叠体和在所述第一导体/绝缘体堆叠体之上形成的第二导体/绝缘体堆叠体,并且所述第一电介质填充结构延伸穿过所述第一导体/绝缘体堆叠体。

12.根据权利要求8所述的3d存储器设备,还包括:

13.根据权利要求12所述的3d存储器设备,其中,所述第二虚设沟道孔结构包括延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体的第二电介质填充结构。

14.根据权利要求8所述的3d存储器设备,其中,每个沟道孔结构包括:

15.一种用于制造三维(3d)存储器设备的方法,包括:

16.根据权利要求15所述的方法,其中,形成所述电介质堆叠体包括:

17.根据权利要求15所述的方法,其中,形成所述电介质堆叠体包括:

18.根据权利要求15所述的方法,还包括:

19.根据权利要求15所述的方法,还包括:

20.根据权利要求19所述的方法,其中,形成所述第二虚设沟道孔结构包括:

21.一种系统,包括:

22.根据权利要求21所述的系统,其中,所述第一电介质填充结构延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体。

23.根据权利要求21所述的系统,其中,所述导体/绝缘体堆叠体包括第一导体/绝缘体堆叠体和在所述第一导体/绝缘体堆叠体之上形成的第二导体/绝缘体堆叠体,所述第一导体/绝缘体堆叠体在半导体层和所述第二导体/绝缘体堆叠体之间,并且所述第一电介质填充结构延伸穿过所述第一导体/绝缘体堆叠体。

24.根据权利要求21所述的系统,其中,所述导体/绝缘体堆叠体包括第一导体/绝缘体堆叠体和在所述第一导体/绝缘体堆叠体之上形成的第二导体/绝缘体堆叠体,并且所述第一虚设沟道孔结构包括:所述多个沟道孔结构中的延伸穿过所述第二导体/绝缘体堆叠体的一个沟道孔结构。

25.根据权利要求21所述的系统,其中,所述存储器设备还包括:

26.根据权利要求25所述的系统,其中,所述第二虚设沟道孔结构包括延伸穿过所述导体/绝缘体堆叠体的第二电介质填充结构。

27.根据权利要求21所述的系统,其中,每个沟道孔结构包括:


技术总结
一种3D存储器设备包括:包含交替堆叠的导电层和电介质层的导体/绝缘体堆叠体、导体/绝缘体堆叠体中的存储单元的第一区域中的沟道孔结构、与第一区域相邻的阻隔结构、以及第一区域中的虚设沟道孔结构。虚设沟道孔结构与阻隔结构相邻,并且包括填充沟道孔以形成第一电介质填充结构的电介质材料。

技术研发人员:张坤,周文犀,吴林春,韩玉辉,孙昌志,夏志良,霍宗亮
受保护的技术使用者:长江存储科技有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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