本公開整體涉及半導體器件領域，并且具體地涉及一種包含虛置存儲器開口監(jiān)測區(qū)域的三維存儲器器件及其制造方法。

背景技術：

1、在三維存儲器器件中，存儲器開口穿過絕緣層和犧牲材料層的交替堆疊而形成，并且存儲器開口填充結(jié)構形成在存儲器開口中。存儲器開口填充結(jié)構包括存儲器膜和豎直半導體溝道。

技術實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一個方面，一種形成三維半導體器件的方法包括：在襯底上方形成絕緣層和間隔物材料層的交替堆疊，其中間隔物材料層形成為導電層，或形成為犧牲材料層，該犧牲材料層具有位于存儲器陣列區(qū)中和接觸區(qū)中的隨后被導電層替換的至少部分；形成穿過該交替堆疊的開口，其中該開口包括形成在存儲器陣列區(qū)中的存儲器開口以及形成在監(jiān)測區(qū)中的監(jiān)測器開口，并且其中存儲器開口和監(jiān)測器開口形成為具有相同二維周期性的二維陣列；通過在監(jiān)測器開口中沉積監(jiān)測器開口填充材料來形成監(jiān)測器開口填充結(jié)構；使交替堆疊的位于接觸區(qū)中的第一部分和交替堆疊的位于監(jiān)測區(qū)中的第二部分凹陷，使得間隔物材料層的第一水平表面在接觸區(qū)中物理地暴露并且間隔物材料層的第二水平表面和監(jiān)測器開口填充結(jié)構的凹陷表面在監(jiān)測區(qū)中物理地暴露；以及確定該監(jiān)測器開口填充結(jié)構的凹陷表面的至少一個特性。

2、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種器件結(jié)構包括位于襯底上的三維存儲器陣列和監(jiān)測器結(jié)構。該三維存儲器陣列包括：絕緣層和導電層的第一交替堆疊，該第一交替堆疊具有接觸區(qū)；存儲器開口，該存儲器開口豎直地延伸穿過該第一交替堆疊，位于存儲器陣列區(qū)中并且被布置為具有二維周期性的第一二維陣列；存儲器開口填充結(jié)構，該存儲器開口填充結(jié)構位于該存儲器開口中并且包括相應豎直半導體溝道和存儲器元件的相應豎直堆疊；以及接觸通孔結(jié)構，該接觸通孔結(jié)構接觸導電層中的相應一個導電層的頂表面。該監(jiān)測器結(jié)構包括：第一材料層和第二材料層的第二交替堆疊；監(jiān)測器開口，該監(jiān)測器開口從第二階梯式表面豎直地延伸到襯底的至少上部部分，其中該監(jiān)測器開口的在第二交替堆疊的最底層的層級處的水平截面輪廓具有與存儲器開口的二維周期性相同的周期性；以及監(jiān)測器開口填充結(jié)構，該監(jiān)測器開口填充結(jié)構位于監(jiān)測器開口中。

技術特征：

1.一種形成三維半導體器件的方法，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的所述至少一個特性包括所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的平均橫向尺寸的變化，所述變化取決于所述襯底與所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面之間的豎直距離。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的所述至少一個特性包括所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的橢圓率的變化，所述變化取決于所述襯底與所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面之間的豎直距離。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括基于確定所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的至少一個特性來確定所述存儲器開口或存儲器開口填充結(jié)構的至少一個特性。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中確定所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的至少一個特性的步驟包括使用掃描電子顯微鏡或光學圖像測量工具來確定所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構的所述凹陷表面的至少一個特性。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中：

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中：

8.根據(jù)權利要求6所述的方法，所述方法還包括：

9.根據(jù)權利要求8所述的方法，所述方法還包括：

10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中：

11.根據(jù)權利要求10所述的方法，所述方法還包括：

12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中：

13.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括：

14.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述存儲器開口和所述監(jiān)測器開口具有相同的直徑并且在同一蝕刻步驟期間形成。

15.一種器件結(jié)構，所述器件結(jié)構包括位于襯底上的三維存儲器陣列和監(jiān)測器結(jié)構，

16.根據(jù)權利要求15所述的器件結(jié)構，所述器件結(jié)構還包括：

17.根據(jù)權利要求15所述的器件結(jié)構，所述器件結(jié)構還包括：

18.根據(jù)權利要求15所述的器件結(jié)構，所述器件結(jié)構還包括支撐柱結(jié)構，所述支撐柱結(jié)構在所述接觸區(qū)中豎直地延伸穿過所述第一交替堆疊并且包含介電填充材料，其中所述監(jiān)測器開口填充結(jié)構基本上由所述介電填充材料組成。

19.根據(jù)權利要求18所述的器件結(jié)構，其中：

20.根據(jù)權利要求15所述的器件結(jié)構，其中所述三維存儲器陣列位于存儲器管芯中并且所述監(jiān)測器結(jié)構位于切口區(qū)中。

技術總結(jié)
一種形成三維半導體器件的方法，該方法包括：在襯底上方形成絕緣層和間隔物材料層的交替堆疊；穿過交替堆疊形成在存儲器陣列區(qū)中形成的存儲器開口和在監(jiān)測區(qū)中形成的監(jiān)測器開口；在存儲器開口中形成存儲器開口填充結(jié)構；通過在監(jiān)測器開口中沉積監(jiān)測器開口填充材料來形成監(jiān)測器開口填充結(jié)構；使交替堆疊的位于接觸區(qū)中的第一部分和交替堆疊的位于監(jiān)測區(qū)中的第二部分凹陷；以及確定監(jiān)測器開口填充結(jié)構的凹陷表面的至少一個特性。能夠基于確定監(jiān)測器開口填充結(jié)構的凹陷表面的至少一個特性來確定存儲器開口或存儲器開口填充結(jié)構的至少一個特性。

技術研發(fā)人員：小川裕之,宮本真人,重村圭亮
受保護的技術使用者：桑迪士克科技有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6