本公開整體涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，并且具體地涉及具有受控橫向隔離溝槽深度的三維半導(dǎo)體器件及其形成方法。
背景技術(shù)：
1、在t.endoh等人的名稱為“novel?ultra?high?density?memory?with?a?stacked-surrounding?gate?transistor(s-sgt)structured?cell(具有堆疊環(huán)繞柵極晶體管(s-sgt)結(jié)構(gòu)單元的新型超高密度存儲器)”，iedm會議錄(2001年)第33至36頁的文章中公開了每單元具有一位的三維豎直nand串。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、根據(jù)本公開的一個方面，一種存儲器設(shè)備包括：源極級材料層，該源極級材料層包括下部源極級半導(dǎo)體層、位于該下部源極級半導(dǎo)體層上方的上部源極級半導(dǎo)體層，以及位于該下部源極級半導(dǎo)體層與該上部源極級半導(dǎo)體層之間的源極接觸層，其中該下部源極級半導(dǎo)體層包括具有第一厚度的第一部分和具有小于該第一厚度的第二厚度的第二部分；絕緣層和導(dǎo)電層的交替堆疊，該交替堆疊位于該源極級材料層上方；存儲器開口，該存儲器開口豎直延伸穿過該交替堆疊并且部分地穿過該源極級材料層進入該下部源極級半導(dǎo)體層的該第一部分中；和存儲器開口填充結(jié)構(gòu)，該存儲器開口填充結(jié)構(gòu)位于該存儲器開口中并且包括存儲器膜和豎直半導(dǎo)體層，該豎直半導(dǎo)體層接觸該源極接觸層。該源極接觸層包括：第一水平延伸部分，該第一水平延伸部分覆蓋該下部源極級半導(dǎo)體層的該第一部分；第二水平延伸部分，該第二水平延伸部分覆蓋該下部源極級半導(dǎo)體層的第二部分；和第三部分，該第三部分連接該第一水平延伸部分和該第二水平延伸部分。
2、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種形成器件結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：在襯底上方形成下部源極級半導(dǎo)體層，其中該下部源極級半導(dǎo)體層具有第一部分和第二部分，該第一部分具有第一厚度，該第二部分具有小于該第一厚度的第二厚度；在該下部源極級半導(dǎo)體層上方形成源極級犧牲層和上部源極級半導(dǎo)體層；在該上部源極級半導(dǎo)體層上方形成絕緣層和犧牲材料層的交替堆疊；在該下部源極級半導(dǎo)體層的該第二部分上方形成穿過該交替堆疊和該上部源極級半導(dǎo)體層的橫向隔離溝槽；通過提供穿過該橫向隔離溝槽蝕刻該源極級犧牲層的蝕刻劑并且通過提供穿過該橫向隔離溝槽沉積該源極接觸層的反應(yīng)物，將該源極級犧牲層替換為至少源極接觸層；以及將該犧牲材料層替換為導(dǎo)電層。
3、根據(jù)本公開的又一方面，一種存儲器設(shè)備包括：源極級材料層，該源極級材料層從底部到頂部包括下部源極級半導(dǎo)體層、源極接觸層和上部源極級半導(dǎo)體層；絕緣層和導(dǎo)電層的交替堆疊，該交替堆疊位于該源極級材料層上方的；存儲器開口，該存儲器開口豎直延伸穿過該交替堆疊、該上部源極級半導(dǎo)體層和該源極接觸層；存儲器開口填充結(jié)構(gòu)，該存儲器開口填充結(jié)構(gòu)位于該存儲器開口中并且包括存儲器膜和具有表面區(qū)段的豎直半導(dǎo)體層，該豎直半導(dǎo)體層接觸該源極接觸層；和橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)，該橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)包括絕緣材料部分，該絕緣材料部分具有接觸該交替堆疊的階梯式外側(cè)壁，其中該階梯式側(cè)壁包括：上側(cè)壁區(qū)段，上側(cè)壁區(qū)段豎直延伸穿過該交替堆疊內(nèi)的該絕緣層和該導(dǎo)電層的第一子集；下側(cè)壁區(qū)段，該下側(cè)壁區(qū)段接觸該交替堆疊內(nèi)的該絕緣層和該導(dǎo)電層的第二子集；和水平延伸的表面區(qū)段，該水平延伸的表面區(qū)段鄰接該上側(cè)壁區(qū)段和該下側(cè)壁區(qū)段。
4、根據(jù)本公開的又一方面，一種方法包括：在襯底上方形成層堆疊，該層堆疊包括下部源極級半導(dǎo)體層、上部源極級半導(dǎo)體層和位于該下部源極級半導(dǎo)體層與該上部源極級半導(dǎo)體層之間的源極級犧牲層；在該層堆疊上方形成第一絕緣層和第一犧牲材料層的第一交替堆疊；形成穿過該第一交替堆疊和該上部源極級半導(dǎo)體層的線溝槽；在該線溝槽中形成犧牲線溝槽填充結(jié)構(gòu)；在該第一交替堆疊上方形成第二絕緣層和第二犧牲材料層的第二交替堆疊；形成穿過該第二交替堆疊的橫向隔離溝槽，使得該犧牲線溝槽填充結(jié)構(gòu)的表面暴露在該橫向隔離溝槽下方；通過移除該犧牲線溝槽填充結(jié)構(gòu)來豎直延伸該橫向隔離溝槽；通過提供穿過該橫向隔離溝槽蝕刻該源極級犧牲層的蝕刻劑并且通過提供穿過該橫向隔離溝槽沉積該源極接觸層的反應(yīng)物，將該源極級犧牲層替換為至少源極接觸層；以及分別將該第一犧牲材料層和該第二犧牲材料層替換為第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層。
1.一種存儲器設(shè)備，所述存儲器設(shè)備包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，所述存儲器設(shè)備還包括橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)，所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)具有絕緣側(cè)壁，所述絕緣側(cè)壁接觸所述絕緣層的側(cè)壁和所述導(dǎo)電層的側(cè)壁，并且與所述下部源極級半導(dǎo)體層的所述第一部分橫向間隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器設(shè)備，其中所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)接觸所述下部源極級半導(dǎo)體層的第三部分的頂表面，所述第三部分具有不大于所述第二厚度的第三厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的存儲器設(shè)備，其中所述第三厚度小于所述第二厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的存儲器設(shè)備，其中所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲器設(shè)備，其中所述源極級材料層還包括絕緣填充層，所述絕緣填充層被所述源極接觸層圍繞并且接觸所述絕緣間隔物的外側(cè)壁的表面區(qū)段。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器設(shè)備，其中所述上部源極級半導(dǎo)體層在所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)周圍比在所述下部源極級半導(dǎo)體層的所述第一部分上方具有更大的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器設(shè)備，其中：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，其中所述上部源極級半導(dǎo)體層與所述交替堆疊之間的整個界面位于水平平面內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，其中：
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，其中所述源極接觸層包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲器設(shè)備，其中所述源極接觸層的所述豎直延伸部分接觸所述下部源極級半導(dǎo)體層的所述第一部分的側(cè)壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，其中：
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器設(shè)備，其中：
15.一種形成器件結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括：
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括：
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述源極級犧牲層通過共形沉積工藝形成并且包括覆蓋所述下部源極級半導(dǎo)體層的所述第一部分的第一水平延伸部分、覆蓋所述下部源極級半導(dǎo)體層的所述第二部分的第二水平延伸部分，以及接觸所述下部級半導(dǎo)體層的所述第一部分的側(cè)壁并且連接所述第一水平延伸部分和所述第二水平延伸部分的豎直延伸部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括使所述上部源極級半導(dǎo)體層的頂表面平坦化，其中所述上部源極級半導(dǎo)體層與所述交替堆疊之間的整個界面形成在水平平面內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括：
21.一種存儲器設(shè)備，所述存儲器設(shè)備包括：
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)豎直延伸穿過所述上部源極級半導(dǎo)體層和所述源極接觸層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的存儲器設(shè)備，其中所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)接觸所述下部源極級半導(dǎo)體層的凹陷表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中所述絕緣材料部分接觸所述第一子集內(nèi)的最底部絕緣層的水平表面區(qū)段。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中所述絕緣材料部分接觸所述交替堆疊內(nèi)的所述絕緣層中的每個絕緣層和所述交替堆疊內(nèi)的所述導(dǎo)電層中的每個導(dǎo)電層。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中：
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中所述絕緣材料部分包括絕緣間隔物，所述絕緣間隔物從所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)的頂表面豎直延伸到所述下部源極級半導(dǎo)體層的凹陷表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的存儲器設(shè)備，其中所述橫向隔離溝槽填充結(jié)構(gòu)還包括與所述下部源極級半導(dǎo)體層的凹陷表面接觸的源極接觸過孔結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的存儲器設(shè)備，其中所述絕緣間隔物還包括筆直內(nèi)側(cè)壁，所述筆直內(nèi)側(cè)壁不含任何階梯并且至少從包括所述交替堆疊的最頂表面的水平平面豎直延伸并且至少延伸到包括所述上部源極級半導(dǎo)體層的頂表面的水平平面。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中：
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中所述存儲器開口填充結(jié)構(gòu)包括階梯表面，所述階梯表面包括：
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的存儲器設(shè)備，其中所述環(huán)形表面區(qū)段位于包括所述水平延伸表面區(qū)段的水平平面中。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的存儲器設(shè)備，其中所述環(huán)形表面區(qū)段接觸所述第一子集內(nèi)的最底部絕緣層的環(huán)形底表面區(qū)段。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲器設(shè)備，其中：
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲器設(shè)備，其中：
36.一種方法，所述方法包括：
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，所述方法還包括：
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，所述方法還包括：
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述犧牲柱結(jié)構(gòu)和所述犧牲線溝槽填充結(jié)構(gòu)通過分別在所述離散開口中和所述線溝槽中沉積相同犧牲填充材料而形成。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，所述方法還包括：