本公開的一個(gè)方面涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，且更具體地，涉及三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件可以包括能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多個(gè)存儲(chǔ)單元。為實(shí)現(xiàn)高集成度，已提出了包括三維布置的存儲(chǔ)單元的三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。

三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元可以彼此堆疊?？梢酝ㄟ^(guò)溝道層串聯(lián)連接存儲(chǔ)單元以形成存儲(chǔ)串。溝道層可以被連接至位線和源極層。

隨著堆疊的存儲(chǔ)單元的數(shù)量增大，連接溝道層與源極層的難度也增大。另外，難以穩(wěn)定地確保存儲(chǔ)單元的電特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：第一源晶種層；第二源晶種層，所述第二源晶種層被設(shè)置在所述第一源晶種層上方，同時(shí)與所述第一源晶種層間隔開；堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)被形成在所述第二源晶種層上；溝道層，所述溝道層通過(guò)穿透所述堆疊結(jié)構(gòu)而延伸到所述第一源晶種層內(nèi)。此外，夾層源層延伸到所述第一源晶種層與所述第二源晶種層之間的空間中，同時(shí)與所述溝道層、所述第一源晶種層和所述第二源晶種層接觸。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟：形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)，所述初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)包括被順序堆疊的第一源晶種層、犧牲層和第二源晶種層。所述方法還包括以下步驟：在所述第二源晶種層上交替地堆疊第一材料層和第二材料層；形成通過(guò)穿透所述第一材料層和所述第二材料層而延伸到所述第一源晶種層內(nèi)的溝道層，所述溝道層各自被多層的層包圍。另外，所述方法還包括以下步驟：在所述溝道層之間形成穿透所述第一材料層和所述第二材料層的狹縫；形成源通孔，所述源通孔通過(guò)穿透通過(guò)所述狹縫暴露出的所述第二源晶種層而暴露出所述犧牲層；通過(guò)所述源通孔來(lái)去除所述犧牲層和所述多層的層，由此形成將所述多層的層分為第一多層圖案和第二多層圖案的源區(qū)域，所述源區(qū)域暴露出在所述第一源晶種層與所述第二源晶種層之間的所述溝道層。所述方法還包括以下步驟：從通過(guò)所述源區(qū)域暴露出的所述溝道層、所述第一源晶種層和所述第二源晶種層生長(zhǎng)夾層源層。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更充分地描述示例性實(shí)施方式，然而，示例性實(shí)施方式可以按照不同形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)被解釋為限于本文闡述的實(shí)施方式。而是，提供這些實(shí)施方式以使得本公開將是透徹且完整的，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)示例性實(shí)施方式的范圍。

在附圖中，為示出清楚，可能放大了尺寸。將理解的是，當(dāng)一元件被稱為在兩個(gè)元件“之間”時(shí)，該元件可以是這兩個(gè)元件之間唯一的元件，或者也可以存在一個(gè)或更多個(gè)介于中間的元件。貫穿全文，類似的附圖標(biāo)記指代類似的元件。

圖1A和圖1B是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。

圖2是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的多層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣層的截面圖。

圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖3G、圖3H、圖3I、圖3J、圖3K、圖3L和圖3M是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖。

圖4是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖。

圖5是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置的框圖。

圖6是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的計(jì)算系統(tǒng)的配置的框圖。

具體實(shí)施方式

將參照附圖描述本公開的示例性實(shí)施方式。然而，本公開的示例性實(shí)施方式可以按照許多不同的形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)被解釋為限于本文闡述的示例性實(shí)施方式。而是，提供這些示例性實(shí)施方式以使得本公開將是透徹且完整的，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本公開的范圍。在不脫離本公開的范圍的情況下，可以在各種實(shí)施方式和多種實(shí)施方式中采用本公開的示例性實(shí)施方式的特征。在附圖中，為清晰起見(jiàn)，可能放大了多個(gè)層和多個(gè)區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。附圖并不是按比例的。貫穿全文，類似的附圖標(biāo)記指代類似的元件。

實(shí)施方式提供了一種可以降低制造工藝的難度并且穩(wěn)定地確保源極層的電特性的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

圖1A和圖1B是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。

參照?qǐng)D1A和圖1B，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中的每一個(gè)包括多層源層SL、堆疊結(jié)構(gòu)STA、溝道層CH、狹縫絕緣層SI和側(cè)壁絕緣層SWI。雖然沒(méi)有在這些附圖中示出，但是構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)每一個(gè)半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)串的電路的驅(qū)動(dòng)晶體管可以被設(shè)置在半導(dǎo)體器件的多層源極層SL下方。驅(qū)動(dòng)晶體管和多層源極層SL中的一些可以通過(guò)設(shè)置在它們之間的路由線或接觸插頭來(lái)彼此電連接。

如圖1A所示，多層源層SL可以包括第一源晶種(seed)層SS1、夾層源層ILS和第二源晶種層SS2。另選地，如圖1B所示，多層源層SL可以包括第一源晶種層SS1、夾層源層ILS、第二源晶種層SS2和刻蝕阻擋源層ESS。

參照?qǐng)D1A和圖1B，第二源晶種層SS2被設(shè)置在第一源晶種層SS1上方，同時(shí)與第一源晶種層SS1間隔開。夾層源層ILS被設(shè)置在第一源晶種層SS1與第二源晶種層SS2之間的空間中。

第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2可以由能夠用作夾層源層ILS的生長(zhǎng)晶種的材料形成。第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2可以由彼此相同的材料形成。例如，第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2可以包括硅。另外，第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2可以由能夠向夾層源層ILS提供摻雜劑的材料形成。例如，第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2可以包括n型摻雜劑或p型摻雜劑。

夾層源層ILS是從第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2生長(zhǎng)的材料層，并且可以包括硅。夾層源層ILS可以包括從第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2提供的摻雜劑。例如，夾層源層ILS可以包括n型摻雜劑或p型摻雜劑。夾層源層ILS可以接觸下文將描述的溝道層CH，以向溝道層CH提供摻雜劑。

第二源晶種層SS2由具有基本類似于氧化物的刻蝕選擇比的多晶硅形成，并且因此，當(dāng)形成下文將描述的狹縫SA和SB時(shí)，可以用作刻蝕阻擋層。用作刻蝕阻擋層的第二源晶種層SS2可以被形成有如圖1A所示的第一厚度。另選地，第二源晶種層SS2可以被形成有如圖1B所示的比第一厚度更薄的第二厚度。

在圖1B中示出的刻蝕阻擋源層ESS可以由具有相對(duì)于氧化物比第二源晶種層SS2更高的刻蝕選擇比的導(dǎo)電材料形成。例如，刻蝕阻擋源層ESS可以由摻雜碳的多晶硅形成。因此，刻蝕阻擋源層ESS可以補(bǔ)充形成有第二厚度的第二源晶種層SS2的功能，以作為刻蝕阻擋層。由于第二源晶種層SS2變得更薄，因此夾層源層ILS與下文將描述的堆疊結(jié)構(gòu)STA的導(dǎo)電圖案CP當(dāng)中的最低導(dǎo)電圖案之間的距離減小。因此，從夾層源層ILS提供的摻雜劑很容易地達(dá)到設(shè)置最低導(dǎo)電圖案的高度。因此，可以很容易地形成最低導(dǎo)電圖案與在溝道層CH內(nèi)提供有摻雜劑的區(qū)域的結(jié)之間的交疊區(qū)域。

參照?qǐng)D1A和圖1B，多層源層SL還可以包括設(shè)置在第一源晶種層SS1下方的金屬源層MS。金屬源層MS可以由具有比第一源晶種層SS1、第二源晶種層SS2和夾層源層ILS更低的電阻的材料形成。例如，金屬源層MS可以包括鎢。

第一源介電層SD1可以穿透金屬源層MS以將金屬源層MS分成多個(gè)圖案。第二源介電層SD2可以穿透第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2以將第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2分成多個(gè)圖案。第二源介電層SD2可以被設(shè)置在第一源介電層SD1上。夾層源層ILS比第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2中的每一個(gè)進(jìn)一步伸出到第二源介電層SD2的側(cè)壁中。

第一阻隔金屬層BM1可以沿第一源介電層SD1的側(cè)壁與金屬源層MS的側(cè)壁之間的空間和金屬源層MS的底面來(lái)形成。即，第一阻隔金屬層BM1可以包圍金屬源層MS的側(cè)壁和底面。第二阻隔金屬層BM2可以被形成在第一源晶種層SS1與金屬源層MS之間。第二源介電層SD2可以穿透第二阻隔金屬層BM2。

堆疊結(jié)構(gòu)STA被設(shè)置在多層源層SL和第二源介電層SD2上方，并且堆疊結(jié)構(gòu)STA可以被形成在第二源晶種層SS2上。堆疊結(jié)構(gòu)STA包括交替堆疊的夾層介電層ILD和導(dǎo)電圖案CP。導(dǎo)電圖案CP可以被用作選擇晶體管的柵極和存儲(chǔ)單元。夾層介電層ILD可以被用來(lái)使導(dǎo)電圖案CP彼此絕緣。導(dǎo)電圖案CP可以包括多晶硅、金屬和金屬硅化物中的至少一種。夾層介電層ILD可以包括氧化物。

狹縫SA和SB可以穿透堆疊結(jié)構(gòu)STA。狹縫SA和SB可以包括第一狹縫SA和第二狹縫SB。第一狹縫SA可以被設(shè)置為與多層源層SL交疊。第一狹縫SA可以被形成為穿透多層源層SL中的第二源晶種層SS2和刻蝕阻擋源層ESS。第二狹縫SB可以被設(shè)置為與第二源介電層SD2交疊。側(cè)壁絕緣層SWI和狹縫絕緣層SI可以被形成在狹縫SA和SB中的每一個(gè)內(nèi)。側(cè)壁絕緣層SWI可以被形成在狹縫SA和SB中的每一個(gè)的側(cè)壁上，并且狹縫絕緣層SI可以被形成為填充在狹縫SA和SB中的每一個(gè)內(nèi)。狹縫絕緣層SI可以被形成在側(cè)壁絕緣層SWI上，并且狹縫絕緣層SI可以被形成得比側(cè)壁絕緣層SWI更深。例如，填充在第一狹縫SA中的狹縫絕緣層SI可以延伸至夾層源層ILS的上部，并且填充在第二狹縫SB中的狹縫絕緣層SI可以延伸到第二源介電層SD2內(nèi)。側(cè)壁絕緣層SWI被形成為保護(hù)夾層介電層ILD、導(dǎo)電圖案CP和第二源晶種層SS2免受刻蝕工藝，并且可以由與夾層介電層ILD、導(dǎo)電圖案CP和第二源晶種層SS2不同的材料形成。側(cè)壁絕緣層SWI可以由單層或多層形成。當(dāng)側(cè)壁絕緣層SWI由單層形成時(shí)，側(cè)壁絕緣層SWI可以由氮化物層形成。當(dāng)側(cè)壁絕緣層SWI由多層形成時(shí)，側(cè)壁絕緣層SWI可以被形成為與下文將描述的第一多層圖案ML1和第二多層圖案ML2中的每一個(gè)不同的結(jié)構(gòu)。下文將參照?qǐng)D2描述多層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣層SWI。

溝道層CH中的每一個(gè)通過(guò)穿透堆疊結(jié)構(gòu)STA而延伸到第一源晶種層SS1內(nèi)。溝道層CH中的每一個(gè)可以被形成為包圍核心絕緣層CO的管狀。在這種情況下，核心絕緣層CO的高度可以被形成為比溝道層CH的高度更低。覆蓋層CAP可以進(jìn)一步被形成在核心絕緣層CO上。覆蓋層CAP可以被與其對(duì)應(yīng)的任一溝道層CH的上端部包圍。溝道層CH和覆蓋層CAP可以由半導(dǎo)體材料形成。覆蓋層CAP可以包括具有比溝道層CH更高濃度的摻雜劑。雖然在這些附圖中沒(méi)有示出，但是在一些實(shí)施方式中，不形成覆蓋層CAP和核心絕緣層CO。在這種情況下，溝道層CH中的每一個(gè)可以被形成為填充在由覆蓋層CAP和核心絕緣層CO占據(jù)的空間中的嵌入溝道層。溝道層CH中的每一個(gè)可以被用作存儲(chǔ)串的溝道。第一狹縫SA可以被設(shè)置在彼此相鄰的溝道層CH之間。

溝道層CH中的每一個(gè)可以被劃分成第一部分P1至第三部分P3。第一部分P1穿透堆疊結(jié)構(gòu)STA和第二源晶種層SS2。第二部分P2穿入第一源晶種層SS1的上部。第三部分P3被設(shè)置在第一部分P1和第二部分P2之間。每一個(gè)溝道層CH的第三部分P3接觸夾層源層ILS。夾層源層ILS可以從每一個(gè)溝道層CH的第三部分P3生長(zhǎng)。

如上所述，夾層源層ILS是從每一個(gè)溝道層CH的第三部分P3、第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2生長(zhǎng)的層。因此，夾層源層ILS可以接觸每一個(gè)溝道層CH的第三部分P3、第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2以便按照均勻的厚度朝向第一源晶種層SS1與第二源晶種層SS2之間的空間延伸。夾層源層ILS可以從第一源晶種層SS1向上生長(zhǎng)，從第二源晶種層SS2向下生長(zhǎng)，以及從第二源晶種層SS2向側(cè)面生長(zhǎng)。如果夾層源層ILS的生長(zhǎng)方向如上所述地變化，則夾層源層ILS易于形成有基本沒(méi)有任何空隙的厚度。具體地，在本公開的實(shí)施方式中，夾層源層ILS從分別設(shè)置在其下部和上部處的第一源晶種層SS1和第二源晶種層SS2生長(zhǎng)。因此，在本公開的實(shí)施方式中，與當(dāng)夾層源層ILS在向上方向或向下方向中的任一方向上生長(zhǎng)時(shí)相比，雖然夾層源層ILS的生長(zhǎng)厚度可以減半，但是仍可以提供具有期望厚度的夾層源層ILS。

每一個(gè)溝道層CH的第一部分P1的外壁可以被第一多層圖案ML1包圍。第一多層圖案ML1可以包圍第一部分P1的外壁并且可以包括第一隧道絕緣圖案TI1、包圍第一隧道絕緣圖案TI1的第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS1和包圍第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS1的第一阻擋絕緣圖案BI1。每一個(gè)溝道層CH的第二部分P2的外壁可以被第二多層圖案ML2包圍。第二多層圖案ML2可以包圍第二部分P2的外壁并且可以包括第二隧道絕緣圖案TI2、包圍第二隧道絕緣圖案TI2的第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS2和包圍第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS2的第二阻擋絕緣圖案BI2。

第一多層圖案ML1和第二多層圖案ML2可以被夾層源層ILS分開。第一隧道絕緣圖案TI1和第二隧道絕緣圖案TI2是隧道絕緣層的包圍每一個(gè)溝道層CH的外壁的部分并且被夾層源層ILS分開。第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS1和第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS2是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的包圍隧道絕緣層的部分并且被夾層源層ILS分開。第一阻擋絕緣圖案BI1和第二阻擋絕緣圖案BI2是阻擋絕緣層的包圍數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的部分并且被夾層源層ILS分開。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層可以包括硅、氮化物、相變材料、納米點(diǎn)等。阻擋絕緣層可以包括能夠阻擋電荷的氧化物層。

根據(jù)本公開的實(shí)施方式，選擇晶體管被形成在溝道層CH與在導(dǎo)電圖案CP當(dāng)中的選擇線的交叉部分處，并且存儲(chǔ)單元被形成在溝道層CH與在導(dǎo)電圖案CP當(dāng)中的字線的交叉部分處。導(dǎo)電圖案CP當(dāng)中的最上導(dǎo)電圖案和最下導(dǎo)電圖案可以分別被用作上部選擇線和下部選擇線。設(shè)置在柵極導(dǎo)電圖案CP當(dāng)中的最上導(dǎo)電圖案與最下導(dǎo)電圖案之間的圖案可以被用作字線。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，連接至上部選擇線的上部選擇晶體管、連接至下部選擇線的下部選擇晶體管和連接至字線的存儲(chǔ)單元可以通過(guò)溝道層CH中的每一個(gè)而串聯(lián)連接。存儲(chǔ)串包括串聯(lián)連接的上部選擇晶體管、存儲(chǔ)單元和下部選擇晶體管。

圖2是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的多層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣層的截面圖。具體地，圖2是通過(guò)放大在圖1A和圖1B中示出的區(qū)域A而獲得的截面圖。

參照?qǐng)D2，側(cè)壁絕緣層SWI可以由包圍狹縫(例如，SB)內(nèi)的狹縫絕緣層SI的多層形成。更具體地，側(cè)壁絕緣層SWI可以包括第一側(cè)壁絕緣層SWI1至第三側(cè)壁絕緣層SWI3。

第三側(cè)壁絕緣層SWI3可以包圍狹縫絕緣層SI。第二側(cè)壁絕緣層SWI2可以包圍第三側(cè)壁絕緣層SWI3。第一側(cè)壁絕緣層SWI1可以包圍第二側(cè)壁絕緣層SWI2。

設(shè)置在側(cè)壁絕緣層SWI的最外側(cè)處的第一側(cè)壁絕緣層SWI1可以由與在圖1A和圖1B中描述的阻擋絕緣層不同的材料形成。例如，第一側(cè)壁絕緣層SWI1可以由氮化物層形成。

設(shè)置在側(cè)壁絕緣層SWI的最內(nèi)側(cè)處的第三側(cè)壁絕緣層SWI3可以由與在圖1A和圖1B中描述的隧道絕緣層不同的材料形成。例如，第三側(cè)壁絕緣層SWI3可以由氮化物層形成。

設(shè)置在第一側(cè)壁絕緣層SWI1與第三側(cè)壁絕緣層SWI3之間的第二側(cè)壁絕緣層SWI2可以由與在圖1A和圖1B中描述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層不同的材料形成。例如，第二側(cè)壁絕緣層SWI2可以由氧化物層形成。

在執(zhí)行刻蝕阻擋絕緣層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和隧道絕緣層以暴露出溝道層的工藝時(shí)，包括上述材料的多層側(cè)壁絕緣層SWI可以用作保護(hù)層。

圖3A至圖3M是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖。更具體地，圖3A至圖3M是例示制造在圖1A中示出的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。

參照?qǐng)D3A，金屬源層113可以被形成在包括下部結(jié)構(gòu)的基板(未示出)上方。雖然在該附圖中沒(méi)有示出，但是下部結(jié)構(gòu)可以包括構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)串的電路的驅(qū)動(dòng)晶體管、連接至驅(qū)動(dòng)晶體管的路由線和接觸插頭。

金屬源層113可以由具有比要在后續(xù)工藝中形成的第一源晶種層和第二源晶種層更低的電阻的金屬形成。例如，金屬源層113可以包括鎢。

可以使用鑲嵌工藝來(lái)形成金屬源層113。例如，第一源介電層101被形成在包括下部結(jié)構(gòu)的基板上方。然后，通過(guò)刻蝕第一源介電層101來(lái)形成溝槽103。此后，用金屬源層113填充溝槽103中的每一個(gè)的內(nèi)部。在形成金屬源層113之前，還可以形成第一阻隔金屬層111。第一阻隔金屬層111可以被形成在溝槽103中的每一個(gè)的表面上。金屬源層113被設(shè)置在第一阻隔金屬層111上，并且完全填充在每一個(gè)溝槽103中。在形成第一阻隔金屬層111和金屬源層113之后，可以使金屬源層113和第一阻隔金屬層111平整化，直到暴露出第一源介電層101為止。

參照?qǐng)D3B，初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS可以被形成在包括金屬源層113的第一源介電層101上。在形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS之前，可以在包括金屬源層113的第一源介電層101上形成第二阻隔金屬層121以便防止來(lái)自金屬源層113的金屬擴(kuò)散。

可以通過(guò)順序地堆疊第一源晶種層123、犧牲層127和第二源晶種層131來(lái)形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS。在后續(xù)的工藝中，第一源晶種層123和第二源晶種層131可以被用作夾層源層的生長(zhǎng)晶種層。第一源晶種層123和第二源晶種層131可以由彼此相同的材料形成。第一源晶種層123和第二源晶種層131可以由能夠在后續(xù)工藝中向夾層源層提供摻雜劑的材料形成。犧牲層127可以由在后續(xù)工藝中能夠被選擇性地去除的材料形成。更具體地，犧牲層127可以由具有與第一源晶種層123和第二源晶種層131不同的刻蝕選擇比的材料形成。第一源晶種層123和第二源晶種層131可以用作夾層源層的生長(zhǎng)晶種層。第一源晶種層123和第二源晶種層131可以由能夠向夾層源層提供摻雜劑的摻雜硅層形成。摻雜硅層可以包括n型摻雜劑或p型摻雜劑。在沉積第一源晶種層123和第二源晶種層131中的每一個(gè)之后，可以通過(guò)注入工藝來(lái)添加摻雜劑。犧牲層127可以由未摻雜的多晶硅層形成。

初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS還可以包括第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129。為了將犧牲層127插置在第一保護(hù)層125與第二保護(hù)層129之間，在形成犧牲層127之前沉積第一保護(hù)層125，并且在形成犧牲層127之后沉積第二保護(hù)層129。第一保護(hù)層125被設(shè)置在犧牲層127與第一源晶種層123之間，并且第二保護(hù)層129被設(shè)置在犧牲層127與第二源晶種層131之間。第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129可以由具有與第一源晶種層123、犧牲層127和第二源晶種層131不同的刻蝕選擇比的材料形成。例如，第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129可以由氧化物層形成。

在形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS之后，可以形成第二源介電層133，該第二源介電層133通過(guò)穿透初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS而接觸第一源介電層101。第二源介電層133可以被形成在第一源介電層101上。

參照?qǐng)D3C，第一材料層141和第二材料層143交替地被堆疊在第二源晶種層131和第二源介電層133上。

第二材料層143可以由與第一材料層141不同的材料形成。例如，第一材料層141可以由用于夾層介電層的介電材料形成，并且第二材料層143可以由用于導(dǎo)電圖案的導(dǎo)電材料形成。

另選地，第一材料層141可以由用于夾層介電層的介電材料形成，并且第二材料層143可以由用于犧牲層并且具有與第一材料層141不同的刻蝕選擇比的犧牲介電材料形成。在這種情況下，第一材料層141可以由氧化硅層形成，并且第二材料層143可以由氮化硅層形成。當(dāng)?shù)谝徊牧蠈?41和第二材料層143兩者由介電材料形成時(shí)，可以降低用于形成溝道孔或狹縫的刻蝕工藝的難度。

另選地，第一材料層141可以由用于犧牲層并且具有與第二材料層143不同的刻蝕選擇比的犧牲介電材料形成，并且第二材料層143可以由用于導(dǎo)電圖案的導(dǎo)電材料形成。在這種情況下，第一材料層141可以由未摻雜的多晶硅層形成，并且第二材料層143可以由摻雜多晶硅層形成。當(dāng)?shù)谝徊牧蠈?41和第二材料層143兩者由導(dǎo)電材料形成時(shí)，可以降低用于形成溝道孔或狹縫的刻蝕工藝的難度。

參照?qǐng)D3D，溝道孔H被形成為使得溝道孔H穿透第一材料層141和第二材料層143以及初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS。溝道孔H可以延伸以完全穿透初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS的第二源晶種層131、第二保護(hù)層129、犧牲層127和第一保護(hù)層125。溝道孔H還可以穿入初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS的第一源晶種層123的一部分。

然后，被多層的層ML包圍的溝道層CH形成在溝道孔H中的每一個(gè)內(nèi)部。多層的層ML可以通過(guò)順序堆疊阻擋絕緣層BI、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS和隧道絕緣層TI來(lái)形成。阻擋絕緣層BL、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS和隧道絕緣層TI可以被形成在溝道孔H中的每一個(gè)的表面上。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS可以包圍隧道絕緣層TI，并且阻擋絕緣層BL可以包圍數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS。隧道絕緣層TI可以包圍溝道層CH，并且溝道層CH可以被形成在隧道絕緣層TI上。另外，溝道層CH可以被形成為通過(guò)穿透第一材料層141和第二材料層143而延伸到第一源晶種層123內(nèi)。溝道層CH可以被形成為完全填充溝道孔H中的每一個(gè)的內(nèi)部，或者可以被形成為開放溝道孔H中的每一個(gè)的中心區(qū)域。當(dāng)溝道孔H中的每一個(gè)的中心區(qū)域通過(guò)溝道層CH被開放時(shí)，溝道孔H中的每一個(gè)的中心區(qū)域可以用核心絕緣層CO來(lái)填充。核心絕緣層CO可以被形成為比溝道孔H中的每一個(gè)的上部更低。在這種情況下，覆蓋層CAP可以進(jìn)一步被形成在核心絕緣層CO的頂部處以填充在溝道孔H中的每一個(gè)的上端部中。

參照?qǐng)D3E，穿透第一材料層141和第二材料層143的狹縫SA和SB通過(guò)刻蝕第一材料層141和第二材料層143而形成。狹縫SA和SB可以包括在溝道層CH之間并且穿透第一材料層141和第二材料層143的第一狹縫SA和與第二源介電層133交疊并且穿透第一材料層141和第二材料層143的第二狹縫SB。

當(dāng)?shù)谝徊牧蠈?41由用于夾層介電層的介電材料形成并且第二材料層143由犧牲介電材料形成時(shí)，可以使用第二源晶種層131與第一材料層141和第二材料層143之間的刻蝕選擇比的差。更具體地，當(dāng)執(zhí)行第一材料層141和第二材料層143的刻蝕工藝時(shí)，可以將第二源晶種層131用作刻蝕阻擋層。因此，狹縫SA和SB可以被形成為均勻的深度。

下面的圖3F至圖3G通過(guò)例示第一材料層141由用于夾層介電層的介電材料形成并且第二材料層143由犧牲介電材料形成的情況來(lái)例示出后續(xù)的工藝。

參照?qǐng)D3F，通過(guò)狹縫SA和SB來(lái)選擇性地去除第二材料層143，由此開放導(dǎo)電圖案區(qū)域CPA。在這種狀態(tài)下，溝道層CH由初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS支承，并且因此可以穩(wěn)定地保持溝道層CH的結(jié)構(gòu)。

參照?qǐng)D3G，導(dǎo)電圖案區(qū)域CPA中的每一個(gè)可以通過(guò)狹縫SA和SB用第三材料層填充。第三材料層可以是導(dǎo)電材料。因此，導(dǎo)電圖案CP被形成在導(dǎo)電圖案區(qū)域CPA內(nèi)。即，通過(guò)經(jīng)由狹縫SA和SB用第三材料層替換第二材料層143來(lái)形成導(dǎo)電圖案CP。導(dǎo)電圖案CP可以包括鎢等。雖然在該附圖中沒(méi)有示出，但是在形成導(dǎo)電圖案CP之前，可以沿導(dǎo)電圖案區(qū)域CPA中的每一個(gè)的表面進(jìn)一步形成阻隔層和阻擋絕緣層中的至少一個(gè)。

與在圖3F和圖3G中描述的情況不同，當(dāng)?shù)谝徊牧蠈?41由用于夾層介電層的介電材料形成并且第二材料層143由用于導(dǎo)電圖案的導(dǎo)電材料形成時(shí)，第二材料層143可以通過(guò)狹縫SA和SB被分成導(dǎo)電圖案CP。

另選地，當(dāng)?shù)谝徊牧蠈?41由犧牲導(dǎo)電材料形成并且第二材料層143由用于導(dǎo)電圖案的導(dǎo)電材料形成時(shí)，第一材料層141中的每一個(gè)可以用作為介電材料的第三材料層替換，并且第二材料層143可以通過(guò)狹縫SA和SB被分成導(dǎo)電圖案CP。

參照?qǐng)D3H，通過(guò)刻蝕經(jīng)由第一狹縫SA暴露出的第二源晶種層131來(lái)形成穿透第二源晶種層131的第一源通孔SH1。在這種情況下，通過(guò)使用第二源晶種層131與第二保護(hù)層129之間的刻蝕選擇比的差，可以將第二保護(hù)層129用作刻蝕阻擋層。因此，可以防止?fàn)奚鼘?27的不規(guī)則損失。

此后，在去除犧牲層127之前，可以在狹縫SA和SB以及第一源通孔SH1的側(cè)壁上形成具有與犧牲層127不同的刻蝕選擇比的側(cè)壁絕緣層151。例如，側(cè)壁絕緣層151可以被形成為單個(gè)氮化物層，或者可以被形成為包括如圖2所述的第一側(cè)壁絕緣層至第三側(cè)壁絕緣層的多層結(jié)構(gòu)。側(cè)壁絕緣層151可以在執(zhí)行去除犧牲層127的后續(xù)工藝時(shí)保護(hù)導(dǎo)電圖案CP和第二源晶種層131。

參照?qǐng)D3I，通過(guò)順序地執(zhí)行刻蝕通過(guò)第一源通孔SH1暴露出的第二保護(hù)層129的工藝和刻蝕犧牲層127的工藝來(lái)形成第二源通孔SH2。在這種情況下，由于第二源介電層133的通過(guò)第二狹縫SB被暴露出的部分被刻蝕，因此可以在第二源介電層133中凹陷地形成第一槽CA1。

犧牲層127通過(guò)第二源通孔SH2被暴露出。在刻蝕犧牲層127的工藝中，通過(guò)使用犧牲層127與第一保護(hù)層125之間的刻蝕選擇比的差，可以將第一保護(hù)層125用作刻蝕阻擋層。因此，可以防止第一源晶種層123的損失。

當(dāng)必要時(shí)，可以省略形成豎直穿透犧牲層127的第二源通孔SH2的刻蝕工藝。

參照?qǐng)D3J，通過(guò)去除經(jīng)由第一源通孔SH1和第二源通孔SH2暴露出的犧牲層127，在第一保護(hù)層125與第二保護(hù)層129之間形成第一開口OP1。在去除犧牲層127的工藝中，通過(guò)使用犧牲層127與第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129之間的刻蝕選擇比的差，可以將第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129用作刻蝕阻擋層。因此，可以防止第一源晶種層123和第二源晶種層131的損失。

多層的層ML的一部分可以經(jīng)由通過(guò)去除犧牲層127而形成的第一開口OP1而被暴露出。

參照?qǐng)D3K，去除通過(guò)第一開口槽OP1暴露出的第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129。因此，形成第二開口OP2。在去除第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129的工藝中，通過(guò)使用在第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129與第一源晶種層123和第二源晶種層131之間的刻蝕選擇比的差，可以將第一源晶種層123和第二源晶種層131用作刻蝕阻擋層。因此，第二開口OP2的高度可以被均勻地控制為第一源晶種層123與第二源晶種層131之間的間隔距離。

在形成第二開口OP2的刻蝕工藝期間，阻擋絕緣層BI可以被刻蝕以被分成第一阻擋絕緣圖案BI1和第二阻擋絕緣圖案BI2。因此，暴露出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS。側(cè)壁絕緣層151可以被形成為包括圖2中描述的材料的多層結(jié)構(gòu)。另外，在側(cè)壁絕緣層151的最內(nèi)側(cè)處形成的第三側(cè)壁絕緣層(圖2的SWI3)可以被第二側(cè)壁絕緣層包圍，并且可以由相對(duì)于阻擋絕緣層BI以及第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129具有高刻蝕選擇比的材料形成。例如，第三側(cè)壁絕緣層可以由氮化物層形成。因此，在阻擋絕緣層BI以及第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129的刻蝕工藝期間，第三側(cè)壁絕緣層沒(méi)有被去除，而是被保留，由此用作保護(hù)層。

參照?qǐng)D3L，通過(guò)第二開口OP2刻蝕數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS和隧道絕緣層TI以開放暴露出在第一源晶種層123與第二源晶種層131之間的溝道層CH的源區(qū)域OPS。因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS可以通過(guò)源區(qū)域OPS被分成第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS1和第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案DS2，并且隧道絕緣層TI可以通過(guò)源區(qū)域OPS被分成第一隧道絕緣圖案TI1和第二隧道絕緣圖案TI2。即，多層的層ML可以通過(guò)源區(qū)域OPS被分成第一多層圖案ML1和第二多層圖案ML2。當(dāng)側(cè)壁絕緣層151被形成為包括圖2中描述的材料的多層結(jié)構(gòu)時(shí)，側(cè)壁絕緣層151可以包括第一側(cè)壁絕緣層至第三側(cè)壁絕緣層。被第一側(cè)壁絕緣層包圍并且在第一側(cè)壁絕緣層與第三側(cè)壁絕緣層之間的第二側(cè)壁絕緣層可以由相對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS具有不同的刻蝕選擇比的材料形成，并且在側(cè)壁絕緣層151的最外側(cè)處形成的第一側(cè)壁絕緣層可以由相對(duì)于隧道絕緣層TI具有不同的刻蝕選擇比的材料形成。例如，第二側(cè)壁絕緣層可以由氧化物層形成，并且第一側(cè)壁絕緣層可以由氮化物層形成。因此，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS的刻蝕工藝期間，第二側(cè)壁絕緣層沒(méi)有被去除，而是被保留，由此用作保護(hù)層。另外，在隧道絕緣層TI的刻蝕工藝期間，第一側(cè)壁絕緣層沒(méi)有被去除，而是被保留，由此用作保護(hù)層。

如上所述，源區(qū)域OPS可以通過(guò)順序地執(zhí)行以下工藝來(lái)形成：通過(guò)經(jīng)由使用刻蝕選擇比的差的刻蝕工藝去除犧牲層127來(lái)形成第一開口OP1的工藝；通過(guò)經(jīng)由使用刻蝕選擇比的差的刻蝕工藝去除阻擋絕緣層BI以及第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129來(lái)形成第二開口OP2的工藝；以及刻蝕數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS和隧道絕緣層TI的工藝?？梢越?jīng)由通過(guò)使用刻蝕選擇比的差形成第一開口OP1和第二開口OP2的工藝來(lái)均勻地控制源區(qū)域OPS的高度。源區(qū)域OPS的高度等于第一源晶種層123與第二源晶種層131之間的間隔距離。

根據(jù)本公開的實(shí)施方式，防止了第一源晶種層123和第二源晶種層131的損失，使得可以均勻地保持第一源晶種層123與第二源晶種層131之間的間隔距離。

當(dāng)均勻地保持被限定為在第一源晶種層123與第二源晶種層131之間的間隔距離的源區(qū)域OPS的高度時(shí)，溝道層CH可以被源區(qū)域OPS暴露出均勻的高度。

由于第二源介電層133的側(cè)壁的一部分可以在去除第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129的工藝中以及刻蝕數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層DS和隧道絕緣層TI的工藝中被刻蝕，因此可以在第二源介電層133的側(cè)壁中凹陷地形成第二槽CA2。

參照?qǐng)D3M，夾層源層153從第一源晶種層123、第二源晶種層131和通過(guò)源區(qū)域OPS暴露出的溝道層CH生長(zhǎng)。因此，源區(qū)域OPS的內(nèi)部被夾層源層153填充。通過(guò)源區(qū)域OPS暴露出的溝道層CH的高度是彼此一致的，并且因此夾層源層153的與溝道層CH接觸的區(qū)域也可以是均勻的。

然后，來(lái)自第一源晶種層123和第二源晶種層131的摻雜劑可以通過(guò)熱處理而被擴(kuò)散到夾層源層153中。夾層源層153與溝道層CH之間的接觸區(qū)域是彼此一致的，并且因此可以均勻地控制從夾層源層153擴(kuò)散到溝道層CH中的摻雜劑的擴(kuò)散距離。因此，在本公開的實(shí)施方式中，可以均勻地控制存儲(chǔ)串的操作特性。

然后，可以形成在圖1A中描述的狹槽絕緣層。

圖4是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖。更具體地，圖4是例示圖1B中示出的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖。

參照?qǐng)D4，通過(guò)使用與在圖3A中描述的相同的材料和工藝來(lái)形成具有與圖3A中描述的相同的結(jié)構(gòu)的第一阻隔金屬層111、金屬源層113和第一源介電層101。

然后，初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS可以被形成在包括金屬源層113的第一源介電層101上。在形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS之前，可以在包括金屬源層113的第一源介電層101上進(jìn)一步形成第二阻隔金屬層121以便防止來(lái)自金屬源層113的金屬擴(kuò)散。

可以通過(guò)順序地堆疊第一源晶種層123、犧牲層127、第二源晶種層131A和刻蝕阻擋源層131B來(lái)形成初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS。初級(jí)源堆疊結(jié)構(gòu)PS還可以包括第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129。第一保護(hù)層125和第二保護(hù)層129的特性和結(jié)構(gòu)與在圖3B中描述的相同。

第二源晶種層131A可以由與在圖3B中描述的第二源晶種層相同的材料形成。第二源晶種層131A可以形成有比在圖3B中描述的第二源晶種層的厚度更薄的厚度?？涛g阻擋源層131B可以被形成在第二源晶種層131A上?？涛g阻擋源層131B和第二源晶種層131A的總厚度可以比在圖3B中描述的第二源晶種層的厚度更薄。刻蝕阻擋源層131B可以由具有相對(duì)于氧化物層比第二源晶種層131A更高的刻蝕選擇比的材料形成。例如，刻蝕阻擋源層131B可以由摻雜碳的多晶硅形成。

隨后的工藝與在圖3C至圖3M中描述的相同。

在圖4中示出的實(shí)施方式中，狹縫(具體地，圖3E的SA)的深度可以通過(guò)在用于形成圖3E中示出的狹縫的刻蝕工藝期間使用刻蝕阻擋源層131B而被均勻地控制。

圖5是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置的框圖。

參照?qǐng)D5，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的存儲(chǔ)系統(tǒng)1100包括存儲(chǔ)裝置1120和存儲(chǔ)控制器1110。

存儲(chǔ)裝置1120可以包括在圖1A、圖1B和圖2中描述的結(jié)構(gòu)。例如，存儲(chǔ)裝置1120可以包括設(shè)置在第一源晶種層與第二源晶種層之間的夾層結(jié)構(gòu)中的夾層源層。另外，存儲(chǔ)裝置1120可以是由多個(gè)閃存芯片形成的多芯片封裝件。

存儲(chǔ)控制器1110被配置為控制存儲(chǔ)裝置1120，并且可以包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)1111、CPU 1112、主機(jī)接口1113、錯(cuò)誤校正碼(ECC)1114和存儲(chǔ)接口1115。SRAM 1111被用作CPU 1112的操作存儲(chǔ)器，CPU 1112執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)控制器1110的數(shù)據(jù)交換的一般控制操作，并且主機(jī)接口1113包括針對(duì)與存儲(chǔ)系統(tǒng)1100連接的主機(jī)的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。ECC 1114檢測(cè)并校正包括在從存儲(chǔ)裝置1120讀取的數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，并且存儲(chǔ)接口1115與存儲(chǔ)裝置1120接合。另外，存儲(chǔ)控制器1110還可以包括ROM，該ROM用于存儲(chǔ)用于與主機(jī)接合的代碼數(shù)據(jù)等。

如上所述配置的存儲(chǔ)系統(tǒng)1100可以是存儲(chǔ)裝置1120與控制器1110相結(jié)合的存儲(chǔ)卡或固態(tài)硬盤(SSD)。例如，當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)1100是SSD時(shí)，存儲(chǔ)控制器1100可以通過(guò)各接口協(xié)議當(dāng)中的一種接口協(xié)議與外部(例如，主機(jī))通信，所述各接口協(xié)議諸如通用串行總線(USB)協(xié)議、多媒體卡(MMC)協(xié)議、外圍部件互連(PCI)協(xié)議、PCI-Express(PCI-E)協(xié)議、高級(jí)技術(shù)附件(ATA)協(xié)議、串行ATA協(xié)議、并行ATA協(xié)議、小型計(jì)算機(jī)小型接口(SCSI)協(xié)議、增強(qiáng)小型磁盤接口(ESDI)協(xié)議和電子集成驅(qū)動(dòng)器(IDE)協(xié)議。

圖6是例示根據(jù)本公開的實(shí)施方式的計(jì)算系統(tǒng)的配置的框圖。

參照?qǐng)D6，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的計(jì)算系統(tǒng)1200可以包括經(jīng)由系統(tǒng)總線1260電連接的CPU 1220、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)1230、用戶接口1240、調(diào)制解調(diào)器1250和存儲(chǔ)系統(tǒng)1210。當(dāng)計(jì)算系統(tǒng)1200是移動(dòng)裝置時(shí)，還可以包括用于將工作電壓施加至計(jì)算系統(tǒng)1200的電池，并且還可以包括應(yīng)用芯片組、相機(jī)圖像處理器(CIS)、移動(dòng)D-RAM等。

參照?qǐng)D5描述的存儲(chǔ)系統(tǒng)1210可以利用存儲(chǔ)裝置1212和存儲(chǔ)控制器1211來(lái)配置。

根據(jù)本公開，包圍溝道層的多層的層通過(guò)在第一源晶種層與第二源晶種層之間開放的源區(qū)域被去除，使得可以暴露出成為夾層源層的生長(zhǎng)晶種的溝道層。另外，源層和溝道層可以通過(guò)夾層源層彼此電連接。這與將溝道層和源層通過(guò)經(jīng)由長(zhǎng)溝道孔去除多層的層的一部分而彼此連接的技術(shù)相比具有很低難度。因此，可以提高半導(dǎo)體的制造產(chǎn)量。

另外，執(zhí)行防止第一源晶種層和第二源晶種層的損失的工藝，并且利用從第一源晶種層和第二源晶種層生長(zhǎng)的夾層源層來(lái)填充第一源晶種層與第二源晶種層之間的源區(qū)域。因此，夾層源層可以向上和向下生長(zhǎng)。因此，雖然夾層源層的生長(zhǎng)厚度減小，但是可以利用夾層源層完全地填充源區(qū)域。另外，可以防止在源區(qū)域中形成空隙。

另外，由于夾層源層的生長(zhǎng)厚度減小，因此可以縮短夾層源層的生長(zhǎng)時(shí)間，由此縮短半導(dǎo)體的制造時(shí)間。

另外，可以防止第一源晶種層和第二源晶種層的損失，并且可以防止在夾層源層中形成空隙。因此，可以穩(wěn)定地確保包括第一源晶種層和第二源晶種層的源層和夾層源層的電特性。

本文已公開了示例實(shí)施方式，并且雖然采用了特定的術(shù)語(yǔ)，但是僅以一般和描述性的意義而非限制的目的來(lái)使用和解釋它們。在一些示例中，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯示易見(jiàn)的是，除非另有具體說(shuō)明，否則對(duì)于提交的本申請(qǐng)，與特定實(shí)施方式相關(guān)地描述的特征、特性和/或元件可以單獨(dú)地使用，或與關(guān)于其它實(shí)施方式描述的特征、特性和/或元件組合地使用。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離在所附權(quán)利要求書中闡述的本公開的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)方面的變化。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年12月3日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2015-0171545的優(yōu)先權(quán)，將其全部公開內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。