阅读说明：本技术 三维半导体器件 (Three-dimensional semiconductor device ) 是由 郑煐陈 印炯烈 曹诚汉 于 2019-05-30 设计创作，主要内容包括：一种三维半导体器件包括经过第一沟道结构和第二沟道结构之间以及第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构之间的公共源极线,其中公共源极线和第一沟道结构之间在第一方向上的距离等于公共源极线和第二沟道结构之间在第一方向上的距离,并且公共源极线和第一虚设沟道结构之间在第一方向上的距离不同于公共源极线和第二虚设沟道结构之间在第一方向上的距离。(A three-dimensional semiconductor device includes a common source line passing between a first channel structure and a second channel structure and between a first dummy channel structure and a second dummy channel structure, wherein a distance between the common source line and the first channel structure in a first direction is equal to a distance between the common source line and the second channel structure in the first direction, and the distance between the common source line and the first dummy channel structure in the first direction is different from the distance between the common source line and the second dummy channel structure in the first direction.)

三维半导体器件

技术领域

本发明构思涉及三维半导体器件，更具体地，涉及三维非易失性半导体存储器件。

背景技术

朝着小型化以生产具有大容量的轻、薄且小的电子产品的持续趋势导致了对高度集成的半导体存储器件的需求增加。为了满足这种需求，已经开发了三维半导体存储器件。三维半导体存储器件包括堆叠在衬底上的层和穿透堆叠的层的沟道结构。衬底的每单位面积的存储单元的数量可以通过增加堆叠在衬底上的层的数量而增加。然而，由于堆叠的层数的增加，在制造过程期间在堆叠结构中会出现内部应力，导致各种缺陷的形成，这会因此降低三维半导体存储器件的可靠性。

发明内容

本发明构思提供了三维半导体器件和制造该三维半导体器件的方法，该三维半导体器件防止在公共源极线和字线接触之间出现桥。

根据本发明构思的一方面，提供了一种三维半导体器件，其包括：衬底；设置在衬底上的堆叠结构，堆叠结构包括单元区域和垫区域；第一沟道结构，穿透单元区域；第二沟道结构，穿透单元区域并且在第一方向上与第一沟道结构间隔开；第一虚设沟道结构，穿透垫区域；第二虚设沟道结构，穿透垫区域并且在第一方向上与第一虚设沟道结构间隔开；以及公共源极线，经过第一沟道结构和第二沟道结构之间以及第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构之间，其中公共源极线和第一沟道结构之间在第一方向上的距离等于公共源极线和第二沟道结构之间在第一方向上的距离，公共源极线和第一虚设沟道结构之间在第一方向上的距离不同于公共源极线和第二虚设沟道结构之间在第一方向上的距离。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种三维半导体器件，其包括：堆叠结构，设置在衬底上并且包括第一垫区域、在第一方向上与第一垫区域间隔开的第二垫区域及插置在第一垫区域和第二垫区域之间的单元区域；以及第一公共源极线，穿越第一垫区域、单元区域和第二垫区域，其中第一垫区域和第二垫区域中的第一公共源极线平行于与衬底的主表面垂直的垂直方向，单元区域中的第一公共源极线相对于该垂直方向倾斜。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种三维半导体器件，其包括：衬底；设置在衬底上的堆叠结构，堆叠结构包括第一垫区域、在第一方向上与第一垫区域间隔开的第二垫区域及插置在第一垫区域和第二垫区域之间的单元区域；第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构，第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构两者位于中心平面的一侧并且穿透第一垫区域，中心平面垂直于衬底的主表面、沿第一方向延伸并且将堆叠结构二等分；第三虚设沟道结构和第四虚设沟道结构，第三虚设沟道结构和第四虚设沟道结构两者位于中心平面的另一侧并且穿透第一垫区域；第一公共源极线，经过第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构之间；以及第二公共源极线，经过第三虚设沟道结构和第四虚设沟道结构之间，其中第一公共源极线更靠近第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构中离中心平面更远的那个虚设沟道结构，第二公共源极线更靠近第三虚设沟道结构和第四虚设沟道结构中离中心平面更远的那个虚设沟道结构。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种制造三维半导体器件的方法，该方法包括：形成堆叠结构，在堆叠结构中多个绝缘层和多个牺牲层交替地堆叠在衬底上；形成第一沟道结构和第二沟道结构以及第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构，第一沟道结构和第二沟道结构穿透堆叠结构的单元区域并且在与衬底的主表面平行的水平方向上彼此间隔开，第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构穿透堆叠结构的垫区域并且在该水平方向上彼此间隔开；形成字线切口，字线切口在第一沟道结构和第二沟道结构之间以及第一虚设沟道结构和第二虚设沟道结构之间切割；去除所述多个牺牲层；用多个导电层填充从中去除了所述多个牺牲层的空间；以及形成公共源极线以填充字线切口，其中字线切口和第一沟道结构之间在该水平方向上的距离等于字线切口和第二沟道结构之间在该水平方向上的距离，字线切口和第一虚设沟道结构之间在该水平方向上的距离不同于字线切口和第二虚设沟道结构之间在该水平方向上的距离。

附图说明

本发明构思的示例性实施方式将由以下结合附图的详细描述被更清楚地理解，附图中：

图1是根据本发明构思的一示例性实施方式的三维半导体器件的俯视图；

图2A至2D是每个根据本发明构思的一示例性实施方式的第一公共源极线的放大视图；

图3A至3D是每个根据本发明构思的一示例性实施方式的第二公共源极线和第三公共源极线的放大视图；

图4A至4D是图1的放大视图；

图5是沿图1的线AA'截取的剖视图；

图6是沿图1的线BB'截取的剖视图；

图7是沿图1的线CC'截取的剖视图；

图8是根据本发明构思的一示例性实施方式的在图5中的区域R的放大视图；

图9是根据本发明构思的一示例性实施方式的在图5中的区域R的放大视图；

图10A是示出根据本发明构思的一示例性实施方式的制造半导体器件的方法的俯视图；

图10B至14B是示出根据本发明构思的一示例性实施方式的制造半导体器件的方法的剖视图；

图15A至15C是示出字线切口的布置的俯视图；以及

图16示出了将在形成第一公共源极线之前第一字线切口的形状与在形成填充第一字线切口的第一公共源极线之后第一公共源极线的形状进行比较的示例。

因为图1-16中的图旨在用于说明的目的，所以图中的元件不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件可以被放大或夸大。

具体实施方式

图1是根据本发明构思的一示例性实施方式的三维半导体器件的俯视图。

参照图1，堆叠结构SS可以包括第一垫区域PAD1、单元区域CELL和第二垫区域PAD2。第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2可以在第一方向X上彼此间隔开，第一方向X也被称为水平方向X、平行于衬底110(参见图5至7)的主表面，单元区域CELL可以插置在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2之间。在下文中，中心平面CP是指沿第一方向X延伸且平行于第三方向Z并且将堆叠结构SS二等分的平面，第三方向Z也被称为垂直方向Z、垂直于衬底110(参见图5至7)的主表面。

第一公共源极线CSL1可以穿越第一垫区域PAD1、单元区域CELL和第二垫区域PAD2。第二公共源极线CSL2可以穿越第一垫区域PAD1。第三公共源极线CSL3可以穿越第二垫区域PAD2。

多个沟道结构CH可以每个穿透单元区域CELL。例如，所述多个沟道结构CH可以每个通过沿第三方向Z(垂直方向Z)延伸而穿透堆叠结构SS的单元区域CELL，但是可以不平行于第三方向Z。多个虚设沟道结构DCH可以每个穿透第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2。例如，所述多个虚设沟道结构DCH可以每个通过沿第三方向Z(垂直方向Z)延伸而穿透堆叠结构SS的第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2。多个字线接触WLC可以每个放置在第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2上。例如，所述多个字线接触WLC可以每个沿第三方向Z(垂直方向Z)延伸，但是可以不穿透堆叠结构SS的第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2。在本发明构思的一示例性实施方式中，所述多个字线接触WLC的每个可以由四个虚设沟道结构DCH围绕。所述多个沟道结构CH和所述多个虚设沟道结构DCH如图1所示的排列仅是示例，并且可以被各种各样地修改。

第一公共源极线CSL1可以经过第一垫区域PAD1的虚设沟道结构DCH之间、单元区域CELL的沟道结构CH之间和第二垫区域PAD2的虚设沟道结构DCH之间。第二公共源极线CSL2可以经过第一垫区域PAD1的虚设沟道结构DCH之间。第三公共源极线CSL3可以经过第二垫区域PAD2的虚设沟道结构DCH之间。第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3、所述多个沟道结构CH以及所述多个虚设沟道结构DCH的相对布置参照图4A至4C被更详细地描述。

图2A至2D是每个根据本发明构思的一示例性实施方式的第一公共源极线的放大视图。图3A至3D是每个根据本发明构思的一示例性实施方式的第二公共源极线和第三公共源极线的放大视图。

参照图2A，在单元区域CELL中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以是恒定的，第二方向Y也被称为水平方向Y、平行于衬底110(参见图5至7)的主表面。在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以取决于第一方向X上的位置而变化。例如，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大。在本发明构思的一示例性实施方式中，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以先增大然后收敛到一恒定值。在单元区域CELL中第一公共源极线CSL1的与第三方向Z垂直的横截面可以是与第一方向X平行的直线。第一公共源极线CSL1的横截面的至少一部分是弯曲的，其中该横截面垂直于第三(垂直)方向Z。例如，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1的与第三方向Z垂直的横截面可以是弯曲的。在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离均可以在第一公共源极线CSL1的端部处具有最大值，第一公共源极线CSL1的该端部位于第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2的每个的远离单元区域CELL的端部处。

参照图3A，第二公共源极线CSL2可以在第一方向X上穿越第一垫区域PAD1，并且第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以取决于第一方向X上的位置而变化。例如，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大。在本发明构思的一示例性实施方式中，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大然后收敛到一恒定值。第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离在第二公共源极线CSL2的端部处具有最大值，第二公共源极线CSL2的该端部位于第一垫区域PAD1的远离单元区域CELL的端部处。第二公共源极线CSL2的与第三方向Z垂直的横截面可以是弯曲的。

第三公共源极线CSL3可以在第一方向X上穿越第二垫区域PAD2，并且第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以取决于第一方向X上的位置而变化。例如，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大。在本发明构思的一示例性实施方式中，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以先增大然后收敛到一恒定值。第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以在第三公共源极线CSL3的端部处具有最大值，第三公共源极线CSL3的该端部位于第二垫区域PAD2的远离单元区域CELL的端部处。第三公共源极线CSL3的与第三方向Z垂直的横截面可以是弯曲的。

参照图2B，在单元区域CELL中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以是恒定的。随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第一方向Y上的距离可以增大然后减小。第一公共源极线CSL1和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以在处于第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2的每个的在第一方向X上的中心的任何点处具有最大值。

参照图3B，随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大然后减小。第二公共源极线CSL2和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以在处于第一垫区域PAD1的在第一方向X上的中心的任何点处具有最大值。

随着第一方向X上的位置变得离单元区域CELL更远，第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以增大然后减小。第三公共源极线CSL3和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离可以在处于第二垫区域PAD2的在第一方向X上的中心的任何点处具有最大值。

参照图2C，第一公共源极线CSL1可以包括沿第一方向X延伸的多个部分。也就是，第一公共源极线CSL1可以包括在单元区域CELL中的第一部分P1、在第一垫区域PAD1中的第二部分P2和在第二垫区域PAD2中的第三部分P3。第一公共源极线CSL1的每个部分在第二方向Y上离中心平面CP具有恒定的距离。也就是，第一公共源极线CSL1的每个部分的与第三方向Z垂直的横截面可以是直的，例如，可以是与第一方向X平行的直线。第一公共源极线CSL1的第一部分P1和中心平面CP之间的距离可以小于第一公共源极线CSL1的第二部分P2和中心平面CP之间的距离。类似地，第一公共源极线CSL1的第一部分P1和中心平面CP之间的距离可以小于第一公共源极线CSL1的第三部分P3和中心平面CP之间的距离。

参照图3C，第二公共源极线CSL2和第三公共源极线CSL3可以沿第一方向X延伸。第二公共源极线CSL2的与第三方向Z垂直的横截面以及第三公共源极线CSL3的与第三方向Z垂直的横截面可以是直的，例如，均可以是与第一方向X平行的直线。

参照图2D，第一公共源极线CSL1可以包括在单元区域CELL中的第一部分P1、在第一垫区域PAD1中从第一部分P1起顺序布置的第二部分P2至第四部分P4、以及在第二垫区域PAD2中从第一部分P1起顺序布置的第五部分P5至第七部分P7。然而，本发明构思不限于此。例如，与图2D中不同，第一公共源极线CSL1可以包括五个部分或多于七个部分。第一部分P1至第七部分P7的每个可以沿第一方向X延伸，并且可以在第二方向Y上离中心平面CP具有恒定的距离。也就是，第一公共源极线CSL1的每个部分的与第三方向Z垂直的横截面可以是直的，例如，可以是与第一方向X平行的直线。

在本发明构思的一示例性实施方式中，离单元区域CELL更远的部分相对于离单元区域CELL更近的其它部分可以更远离中心平面CP。例如，第二部分P2可以比第一部分P1更远离中心平面CP，第三部分P3可以比第二部分P2更远离中心平面CP，第四部分P4可以比第三部分P3更远离中心平面CP，第五部分P5可以比第一部分P1更远离中心平面CP，第六部分P6可以比第五部分P5更远离中心平面CP，并且第七部分P7可以比第六部分P6更远离中心平面CP。然而，本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的一示例性实施方式中，与图2D中不同，在局部区域中，离单元区域CELL更远的部分可以更靠近中心平面CP。例如，第四部分P4可以比第三部分P3更靠近中心平面CP。

参照图3D，第二公共源极线CSL2可以包括多个部分，即在第一垫区域PAD1中从单元区域CELL的边界起顺序布置的第八部分P8至第十部分P10。第八部分P8至第十部分P10的每个可以沿第一方向X延伸，并且可以在第二方向Y上离中心平面CP具有恒定的距离。也就是，第二公共源极线CSL2的每个部分的与第三方向Z垂直的横截面可以是直的，例如，可以是与第一方向X平行的直线。第八部分P8至第十部分P10和中心平面CP之间的距离可以彼此不同。例如，离单元区域CELL更远的部分可以更远离中心平面CP。也就是，第九部分P9可以比第八部分P8更远离中心平面CP，并且第十部分P10可以比第九部分P9更远离中心平面CP。然而，本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的一示例性实施方式中，与图3D中不同，在局部区域中，离单元区域CELL更远的部分可以更靠近中心平面CP。例如，第十部分P10可以比第九部分P9更靠近中心平面CP。

第三公共源极线CSL3可以包括多个部分，即在第二垫区域PAD2中从单元区域CELL的边界起顺序布置的第十一部分P11至第十三部分P13。第十一部分P11至第十三部分P13的每个可以沿第一方向X延伸，并且可以在第二方向Y上离中心平面CP具有恒定的距离。也就是，第三公共源极线CSL3的每个部分的与第三方向Z垂直的横截面可以是直的，例如，可以是与第一方向X平行的直线。第十一部分P11至第十三部分P13和中心平面CP之间的距离可以彼此不同。例如，离单元区域CELL更远的部分可以更远离中心平面CP。也就是，第十二部分P12可以比第十一部分P11更远离中心平面CP，并且第十三部分P13可以比第十二部分P12更远离中心平面CP。然而，本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的一示例性实施方式中，与图3D中不同，在局部区域中，离单元区域CELL更远的部分可以更靠近中心平面CP。例如，第十三部分P13可以比第十二部分P12更靠近中心平面CP。

图4A至4D是图1的放大视图。

参照图4A，第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2可以在第二方向Y上彼此间隔开。第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2可以在第二方向Y上彼此间隔开。第三虚设沟道结构DCH3和第四虚设沟道结构DCH4可以在第二方向Y上彼此间隔开。第一沟道结构CH1、第一虚设沟道结构DCH1和第三虚设沟道结构DCH3可以分别与第二沟道结构CH2、第二虚设沟道结构DCH2和第四虚设沟道结构DCH4沿第二方向Y对准。在单元区域CELL中，第一公共源极线CSL1可以经过第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2之间。此外，在第一垫区域PAD1中，第一公共源极线CSL1可以经过第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2之间以及第三虚设沟道结构DCH3和第四虚设沟道结构DCH4之间。

第一公共源极线CSL1和第一沟道结构CH1之间在第二方向Y上的距离d1可以等于第一公共源极线CSL1和第二沟道结构CH2之间在第二方向Y上的距离d2。另一方面，第一公共源极线CSL1和第一虚设沟道结构DCH1之间在第二方向Y上的距离d3可以不同于第一公共源极线CSL1和第二虚设沟道结构DCH2之间在第二方向Y上的距离d4。此外，第一公共源极线CSL1和第三虚设沟道结构DCH3之间在第二方向Y上的距离d5可以不同于第一公共源极线CSL1和第四虚设沟道结构DCH4之间在第二方向Y上的距离d6。

在本发明构思的一示例性实施方式中，第一公共源极线CSL1和第三虚设沟道结构DCH3之间在第二方向Y上的距离d5与第一公共源极线CSL1和第四虚设沟道结构DCH4之间在第二方向Y上的距离d6间的差值可以大于第一公共源极线CSL1和第一虚设沟道结构DCH1之间在第二方向Y上的距离d3与第一公共源极线CSL1和第二虚设沟道结构DCH2之间在第二方向Y上的距离d4间的差值。

第一公共源极线CSL1可以更靠近第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2中离中心平面CP(参见图1)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第一虚设沟道结构DCH1比第二虚设沟道结构DCH2离中心平面CP(参见图1)更远，所以第一公共源极线CSL1可以更靠近第一虚设沟道结构DCH1。类似地，第一公共源极线CSL1可以更靠近第三虚设沟道结构DCH3和第四虚设沟道结构DCH4中离中心平面CP(参见图1)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第三虚设沟道结构DCH3比第四虚设沟道结构DCH4离中心平面CP(参见图1)更远，所以第一公共源极线CSL1可以更靠近第三虚设沟道结构DCH3。

单元区域CELL中的第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2可以关于第一公共源极线CSL1镜像对称，但是第一垫区域PAD1中的第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2可以不关于第一公共源极线CSL1镜像对称。照此，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中，第一公共源极线CSL1可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第一公共源极线CSL1不对称。

参照图4B，第一垫区域PAD1中的第二公共源极线CSL2可以经过第五虚设沟道结构DCH5和第六虚设沟道结构DCH6之间。第五虚设沟道结构DCH5和第六虚设沟道结构DCH6可以在第二方向Y上彼此间隔开，并且可以沿第二方向Y对准。第二公共源极线CSL2和第五虚设沟道结构DCH5之间在第二方向Y上的距离d7可以不同于第二公共源极线CSL2和第六虚设沟道结构DCH6之间在第二方向Y上的距离d8。第二公共源极线CSL2可以更靠近第五虚设沟道结构DCH5和第六虚设沟道结构DCH6中离中心平面CP(参见图1)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第五虚设沟道结构DCH5比第六虚设沟道结构DCH6离中心平面CP(参见图1)更远，所以第二公共源极线CSL2可以更靠近第五虚设沟道结构DCH5。也就是，第一垫区域PAD1中的第五虚设沟道结构CH5和第六虚设沟道结构CH6可以不关于第二公共源极线CSL2镜像对称。照此，第一垫区域PAD1中的第二公共源极线CSL2可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第二公共源极线CSL2不对称。

参照图4C，第二垫区域PAD2中的第三公共源极线CSL3可以经过第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8之间。第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8可以在第二方向Y上彼此间隔开，并且可以沿第二方向Y对准。第三公共源极线CSL3和第七虚设沟道结构DCH7之间在第二方向Y上的距离d9可以不同于第三公共源极线CSL3和第八虚设沟道结构DCH8之间在第二方向Y上的距离d10。第三公共源极线CSL3可以更靠近第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8中离中心平面CP(参见图1)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第七虚设沟道结构DCH7比第八虚设沟道结构DCH8离中心平面CP(参见图1)更远，所以第三公共源极线CSL3可以更靠近第七虚设沟道结构DCH7。也就是，第二垫区域PAD2中的第七虚设沟道结构CH7和第八虚设沟道结构CH8可以不关于第三公共源极线CSL3镜像对称。照此，第二垫区域PAD2中的第三公共源极线CSL3可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第三公共源极线CSL3不对称。

参照图4D，第四公共源极线CSL4可以经过第九虚设沟道结构DCH9和第十虚设沟道结构DCH10之间。在本发明构思的一示例性实施方式中，第四公共源极线CSL4可以与第一公共源极线CSL1镜像对称。第一虚设沟道结构DCH1、第二虚设沟道结构DCH2、第九虚设沟道结构DCH9和第十虚设沟道结构DCH10可以沿第二方向Y对准，因而可以具有在第二方向Y上不同且在第一方向X上大致相同的位置。第一公共源极线CSL1可以更靠近第一虚设沟道结构DCH1，第一虚设沟道结构DCH1比第二虚设沟道结构DCH2离中心平面CP更远。第四公共源极线CSL4可以更靠近第九虚设沟道结构DCH9，第九虚设沟道结构DCH9比第十虚设沟道结构DCH10离中心平面CP更远。在本发明构思的一示例性实施方式中，中心平面CP与在第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2之间的位置处的第一公共源极线CSL1间的距离d11可以不同于中心平面CP与在第九虚设沟道结构DCH9和第十虚设沟道结构DCH10之间的位置处的第四公共源极线CSL4间的距离d12。

第一公共源极线CSL1可以经过第一字线接触WLC1和第二字线接触WLC2之间。第四公共源极线CSL4可以经过第三字线接触WLC3和第四字线接触WLC4之间。第一字线接触WLC1、第二字线接触WLC2、第三字线接触WLC3和第四字线接触WLC4可以沿第二方向Y对准，因而可以具有在第二方向Y上不同且在第一方向X上大致相同的位置。第一公共源极线CSL1可以更靠近第一字线接触WLC1，第一字线接触WLC1比第二字线接触WLC2离中心平面CP更远。第四公共源极线CSL4可以更靠近第四字线接触WLC4，第四字线接触WLC4比第三字线接触WLC3离中心平面CP更远。在本发明构思的一示例性实施方式中，中心平面CP与在第一字线接触WLC1和第二字线接触WLC2之间的位置处的第一公共源极线CSL1间的距离d13可以不同于中心平面CP与在第三字线接触WLC3和第四字线接触WLC4之间的位置处的第四公共源极线CSL4间的距离d14。

图5是沿图1的线AA'截取的剖视图，图6是沿图1的线B-B'截取的剖视图，图7是沿图1的线CC'截取的剖视图。

参照图5至7，根据本发明构思的一示例性实施方式的三维半导体器件可以包括衬底110、堆叠结构SS、沟道结构CH、虚设沟道结构DCH、第一公共源极线CSL1、第二公共源极线CSL2、第三公共源极线CSL3(参见图1)和字线接触WLC。

衬底110可以包括半导体材料，诸如IV族半导体材料、III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料。IV族半导体材料可以包括例如硅(Si)、锗(Ge)或其组合。III-V族半导体材料可以包括例如镓砷化物(GaAs)、铟磷化物(InP)、镓磷化物(GaP)、铟砷化物(InAs)、铟锑化物(InSb)、铟镓砷化物(InGaAs)或其组合。II-VI族半导体材料可以包括例如锌碲化物(ZnTe)、镉硫化物(CdS)或其组合。衬底110可以是体晶片或外延层。

堆叠结构SS可以位于衬底110上。堆叠结构SS的第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)可以是台阶状的。例如，堆叠结构SS的第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)中的台阶可以具有从其最下面的层级朝其最上面的层级按给定比率减小的面积。堆叠结构SS可以包括多个绝缘层120和多个导电层130。所述多个绝缘层120可以包括例如硅氧化物(SiO₂)。所述多个导电层130可以包括例如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钨(W)或其组合。所述多个绝缘层120和所述多个导电层130可以交替地一个堆叠在另一个上。所述多个导电层130的每个可以用作非易失性半导体存储器件的地选择线、字线和串选择线之一。例如，离衬底110最近的导电层130可以是地选择线，离衬底110最远的导电层130可以是串选择线，其余导电层130可以是字线。然而，本发明构思不限于此。例如，两个导电层130可以用作串选择线，并且可以形成在最上面的层级和紧接在最上面的层级之下的一个层级处。

沟道结构CH可以穿过单元区域CELL接触衬底110的主表面。沟道结构CH的详细结构在下面参照图8和9被更详细地描述。由于内部应力，沟道结构CH在单元区域CELL中可以相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜。沟道结构CH与第三方向Z形成的角度可以大于虚设沟道结构DCH与第三方向Z形成的角度。内部应力可以在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)中被抵消。例如，虚设沟道结构DCH可以与第三方向Z平行。虚设沟道结构DCH可以穿过第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2(参见图1)接触衬底110的主表面。虚设沟道结构DCH的详细结构可以与将参照图8和9描述的沟道结构CH的详细结构相似。

第一公共源极线CSL1可以穿过单元区域CELL、第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)接触衬底110的主表面。第二公共源极线CSL2可以穿过第一垫区域PAD1接触衬底110的主表面。第三公共源极线CSL3(参见图1)可以穿过第二垫区域PAD2接触衬底110的主表面。

绝缘层可以位于第一公共源极线CSL1和堆叠结构SS之间、第二公共源极线CSL2和堆叠结构SS之间以及第三公共源极线CSL3和堆叠结构SS之间。

第一公共源极线CSL1、第二公共源极线CSL2和第三公共源极线CSL3可以包括例如Cu、Al、Ag、Au、W或其组合。

由于内部应力，第一公共源极线CSL1在单元区域CELL中可以相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜。如图5所示，沟道结构CH之间的第一公共源极线CSL1可以相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜。在单元区域CELL中由第一公共源极线CSL1与第三方向Z形成的角度可以大于在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中由第一公共源极线CSL1与第三方向Z形成的角度。在本发明构思的一示例性实施方式中，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)中由第一公共源极线CSL1与第三方向Z形成的角度可以随着第一公共源极线CSL1的位置变得更靠近单元区域CELL而增大。内部应力可以在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)中被抵消。在本发明构思的一示例性实施方式中，第一公共源极线CSL1在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图1)中可以与第三方向Z平行。如图6所示，虚设沟道结构DCH之间的第一公共源极线CSL1可以与第三方向Z平行。此外，第二公共源极线CSL2在第一垫区域PAD1中可以与第三方向Z平行。此外，第三公共源极线CSL3(参见图1)在第二垫区域PAD2(参见图1)中可以与第三方向Z平行。

参照图1和7，所述多个字线接触WLC可以放置在第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2上。因为第一公共源极线CSL1在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中与第三方向Z平行，第二公共源极线CSL2在第一垫区域PAD1中与第三方向Z平行，第三公共源极线CSL3在第二垫区域PAD2中与第三方向Z平行，并且字线接触WLC在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中与第三方向Z平行，所以所述多个字线接触WLC可以不接触第一公共源极线CSL1、第二公共源极线CSL2或第三公共源极线CSL3。

根据本发明构思的一示例性实施方式，第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3的不对称布置导致引起虚设沟道结构DCH以及第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3相对于第三方向Z远离中心平面CP倾斜的内部应力。归因于第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3的不对称布置的内部应力可以抵消引起第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜的内部应力。因此，第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3以及虚设沟道结构DCH在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中被防止相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜。因此，可以防止在第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3与所述多个字线接触WLC之间形成桥。例如，当第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3倾斜时，第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3与所述多个字线接触WLC之间可以形成桥。例如，倾斜的第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3之一的上部可以接触相邻的字线接触WLC而形成桥。

图8是根据本发明构思的一示例性实施方式的在图5中的区域R的放大视图。

参照图8，沟道结构CH(参见图5)可以包括沟道层150、掩埋绝缘层160和信息存储层140。沟道层150可以包括半导体材料，诸如例如硅(Si)、锗(Ge)或其组合。掩埋绝缘层160可以填充在由沟道层150围绕的空间中。掩埋绝缘层160可以包括诸如硅氧化物(SiO₂)的绝缘材料。

信息存储层140可以位于沟道层150和导电层130之间。信息存储层140可以在绝缘层120和沟道层150之间以及导电层130和沟道层150之间延伸。信息存储层140可以包括阻挡绝缘层141、电荷存储层142和隧道绝缘层143。阻挡绝缘层141可以与导电层130接触。隧道绝缘层143可以与沟道层150接触。电荷存储层142可以位于阻挡绝缘层141和隧道绝缘层143之间。阻挡绝缘层141可以包括高介电常数材料，诸如例如铝氧化物(Al₂O₃)或铪氧化物(HfO₂)。电荷存储层142可以是陷阱型。例如，电荷存储层142可以包括量子点或纳米晶体。量子点或纳米晶体可以包括导电材料的微细颗粒。电荷存储层142可以包括例如硅氮化物(Si₃N₄)。隧道绝缘层143可以包括例如硅氧化物(SiO₂)。

图9是根据本发明构思的一示例性实施方式的在图5中的区域R的放大视图。

如图9所示，信息存储层140的布置和形状可以被修改。在本发明构思的一示例性实施方式中，信息存储层140可以在绝缘层120和导电层130之间延伸而不在沟道层150和绝缘层120之间延伸。在本发明构思的一示例性实施方式中，如图9所示，构成信息存储层140的阻挡绝缘层141、电荷存储层142和隧道绝缘层143中的一些可以在沟道层150和导电层130之间延伸，其余部分可以在绝缘层120和导电层130之间延伸。

图10A是示出根据本发明构思的一示例性实施方式的制造半导体器件的方法的俯视图，图10B至14B是示出根据本发明构思的一示例性实施方式的制造半导体器件的方法的剖视图。图15A至15C是示出字线切口的布置的俯视图。

参照图10A至10C，初始堆叠结构SS'可以在衬底110上形成。初始堆叠结构SS'可以包括交替地一个堆叠在另一个上的多个绝缘层120和多个牺牲层190。所述多个牺牲层190可以包括例如硅氮化物(Si₃N₄)。初始堆叠结构SS'可以包括单元区域CELL、第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2。第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2可以被图案化成台阶形状。例如，初始堆叠结构SS'的第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中具有图案化的台阶形状的台阶可以具有从其最下面的层级朝其最上面的层级按给定比率减小的面积。

参照图11A和11B，穿透初始堆叠结构SS'的单元区域CELL的沟道结构CH可以被形成。同时，穿透初始堆叠结构SS'的第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2(参见图10A)的虚设沟道结构DCH可以被形成。在形成沟道结构CH和虚设沟道结构DCH之后，沟道结构CH和虚设沟道结构DCH可以由于内部应力而相对于第三方向Z倾斜。

参照图12A和12B，多个字线切口C可以被形成。所述多个字线切口C的一部分可以穿越第一垫区域PAD1、单元区域CELL和第二垫区域PAD2(参见图10A)，另一部分可以仅穿越第一垫区域PAD1，并且再一部分可以仅穿越第二垫区域PAD2(参见图10A)。所述多个字线切口C可以与第三方向Z平行。在形成所述多个字线切口C之后，沟道结构CH和虚设沟道结构DCH可以与第三方向Z平行。

参照图15A，第一字线切口C1可以穿越第一垫区域PAD1、单元区域CELL和第二垫区域PAD2(参见图10A)。在单元区域CELL中，第一字线切口C1可以经过第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2之间。单元区域CELL中的第一字线切口C1可以是与第一方向X平行的直线。此外，在第一垫区域PAD1中，第一字线切口C1可以经过第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2之间以及第三虚设沟道结构DCH3和第四虚设沟道结构DCH4之间。第一垫区域PAD1或第二垫区域PAD2(参见图10A)中的第一字线切口C1可以是直线或者可以是弯曲的。

第一字线切口C1和第一沟道结构CH1之间在第二方向Y上的距离d1c可以等于第一字线切口C1和第二沟道结构CH2之间在第二方向Y上的距离d2c。另一方面，第一字线切口C1和第一虚设沟道结构DCH1之间在第二方向Y上的距离d3c可以不同于第一字线切口C1和第二虚设沟道结构DCH2之间在第二方向Y上的距离d4c。此外，第一字线切口C1和第三虚设沟道结构DCH3之间在第二方向Y上的距离d5c可以不同于第一字线切口C1和第四虚设沟道结构DCH4之间在第二方向Y上的距离d6c。

在本发明构思的一示例性实施方式中，第一字线切口C1和第三虚设沟道结构DCH3之间在第二方向Y上的距离d5c与第一字线切口C1和第四虚设沟道结构DCH4之间在第二方向Y上的距离d6c间的差值可以大于第一字线切口C1和第一虚设沟道结构DCH1之间在第二方向Y上的距离d3c与第一字线切口C1和第二虚设沟道结构DCH2之间在第二方向Y上的距离d4c间的差值。

第一字线切口C1可以更靠近第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2中离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第一虚设沟道结构DCH1比第二虚设沟道结构DCH2离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远，所以第一字线切口C1可以更接近第一虚设沟道结构DCH1。类似地，第一字线切口C1可以更靠近第三虚设沟道结构DCH3和第四虚设沟道结构DCH4中离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第三虚设沟道结构DCH3比第四虚设沟道结构DCH4离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远，所以第一字线切口C1可以更靠近第三虚设沟道结构DCH3。

单元区域CELL中的第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2可以关于第一字线切口C1镜像对称，但是第一垫区域PAD1中的第一虚设沟道结构DCH1和第二虚设沟道结构DCH2可以不关于第一字线切口C1镜像对称。照此，在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2(参见图10A)中，第一字线切口C1可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第一字线切口C1不对称。

参照图15B，第二字线切口C2可以穿越第一垫区域PAD1。第二字线切口C2可以经过第五虚设沟道结构DCH5和第六虚设沟道结构DCH6之间。第二字线切口C2和第五虚设沟道结构DCH5之间在第二方向Y上的距离d7c可以不同于第二字线切口C2和第六虚设沟道结构DCH6之间在第二方向Y上的距离d8c。第二字线切口C2可以更靠近第五虚设沟道结构DCH5和第六虚设沟道结构DCH6中离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第五虚设沟道结构DCH5比第六虚设沟道结构DCH6离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远，所以第二字线切口C2可以更靠近第五虚设沟道结构DCH5。也就是，第一垫区域PAD1中的第五虚设沟道结构CH5和第六虚设沟道结构CH6可以不关于第二字线切口C2镜像对称。照此，第一垫区域PAD1中的第二字线切口C2可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第二字线切口C2不对称。

参照图15C，第三字线切口C3可以穿越第二垫区域PAD2。第三字线切口C3可以经过第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8之间。第三字线切口C3和第七虚设沟道结构DCH7之间在第二方向Y上的距离d9c可以不同于第三字线切口C3和第八虚设沟道结构DCH8之间在第二方向Y上的距离d10c。第三字线切口C3可以更靠近第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8中离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远的那个虚设沟道结构。例如，因为第七虚设沟道结构DCH7比第八虚设沟道结构DCH8离初始堆叠结构SS'的中心平面CP'(参见图10A)更远，所以第三字线切口C3可以更靠近第七虚设沟道结构DCH7。也就是，第二垫区域PAD2中的第七虚设沟道结构DCH7和第八虚设沟道结构DCH8可以不关于第三字线切口C3镜像对称。照此，第二垫区域PAD2中的第三字线切口C3可以被布置使得虚设沟道结构DCH关于第三字线切口C3不对称。

参照图13A和13B，牺牲层190(参见图12A和12B)可以被去除。

参照图14A和14B，导电层130可以在从中去除了牺牲层190的空间中形成。因此，堆叠结构SS可以被形成。

参照图1、5和6，第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3可以在所述多个字线切口C中形成。在形成第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3之后，由于内部应力，第一公共源极线CSL1在单元区域CELL中可以相对于第三方向Z朝向中心平面CP(参见图1)倾斜。此外，单元区域CELL中的沟道结构CH可以相对于第三方向Z朝向中心平面CP(参见图1)倾斜。另一方面，该内部应力可以由于第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1的不对称布置、第一垫区域PAD1中第二公共源极线CSL2的不对称布置以及第二垫区域PAD2中第三公共源极线CSL3的不对称布置而被抵消。因此，第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中的第一公共源极线CSL1可以与第三方向Z平行。第一垫区域PAD1中的第二公共源极线CSL2可以与第三方向Z平行。第二垫区域PAD2中的第三公共源极线CSL3可以与第三方向Z平行。此外，虚设沟道结构DCH可以与第三方向Z平行。

接着，多个字线接触WLC可以在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2上形成。因为第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中与第三方向Z平行，所以可以防止在所述多个字线接触WLC和第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3之间形成桥。例如，当第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3倾斜时，第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3和所述多个字线接触WLC之间可以形成桥。例如，倾斜的第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3之一的上部可以接触相邻的字线接触WLC而形成桥。另一方面，当字线接触WLC以及第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3与第三方向Z平行时，第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3的上部不会接触相邻的字线接触WLC而形成桥。因此，根据本发明构思的一示例性实施方式的在第一垫区域PAD1和第二垫区域PAD2中第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3的不对称布置可以防止所述多个字线接触WLC和第一公共源极线CSL1至第三公共源极线CSL3之间形成桥，因而可以提高三维半导体存储器件的可靠性。

图16示出了将在形成第一公共源极线CSL1之前第一字线切口C1的形状与在形成填充第一字线切口C1的第一公共源极线CSL1之后第一公共源极线CSL1的形状进行比较的示例。

参照图16，在形成第一公共源极线CSL1之后第一公共源极线CSL1的穿越单元区域CELL的部分由于内部应力而相对于第三方向Z朝向中心平面CP倾斜，因此，在形成第一公共源极线CSL1之前第一字线切口C1的形状和形成第一公共源极线CSL1之后第一公共源极线CSL1的形状之间会出现差异。

在形成第一公共源极线CSL1之后第一公共源极线CSL1的穿越单元区域CELL的部分和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离DC可以小于在形成第一公共源极线CSL1之前第一字线切口C1的穿越单元区域CELL的部分和中心平面CP之间在第二方向Y上的距离DW。

将图4A与图15A相比较，虽然第一公共源极线CSL1和第一字线切口C1的形状在图中被示出为是相同的，但是第一公共源极线CSL1的形状可以不同于第一字线切口C1的形状。这是由于第一沟道结构CH1和第二沟道结构CH2以及第一公共源极线CSL1的穿越单元区域CELL的部分的变形，该变形由形成第一至第三公共源极线CSL1、CSL2和CSL3之后出现的内部应力引起。因此，在本发明构思的一示例性实施方式中，第一公共源极线CSL1和第一沟道结构CH1之间的距离d1及第一公共源极线CSL1和第二沟道结构CH2之间的距离d2(参见图4A)可以分别不同于第一字线切口C1和第一沟道结构CH1之间的距离d1c及第一字线切口C1和第二沟道结构CH2之间的距离d2c(参见图15A)。

虽然已经参照本发明构思的特定示例性实施方式具体显示并描述了本发明构思，但是将理解，在不背离本发明构思的如由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

本申请要求享有2018年9月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0108513号的权益，其公开通过引用全文合并于此。