具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

本公开可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。在以下的描述中，涉及各种材料的选择。材料的选择除了考虑其功能(例如，半导体材料用于形成有源区，电介质材料用于形成电隔离，导电材料用于形成电极、互连结构等)之外，还考虑刻蚀选择性。在以下的描述中，可能指出了所需的刻蚀选择性，也可能并未指出。本领域技术人员应当清楚，当以下提及对某一材料层进行刻蚀时，如果没有提到其他层也被刻蚀或者图中并未示出其他层也被刻蚀，那么这种刻蚀可以是选择性的，且该材料层相对于暴露于相同刻蚀配方中的其他层可以具备刻蚀选择性。

图1(a)至1(d)是示出了根据本公开实施例的NOR单元阵列的示意图。

如图1(a)至1(c)所示，NOR单元阵列可以形成在衬底1001上。在衬底1001上，叠置了器件层L1、L2。例如，器件层L1可以包括用于限定源/漏区的第一源/漏层1005₁、用于限定沟道区的第一沟道层1007₁、用于限定源/漏区的第二源/漏层1009₁、用于限定沟道区的第二沟道层1011₁以及用于限定源/漏区的第三源/漏层1013₁。器件层L2可以类似地包括第一源/漏层1005₂、第一沟道层1007₂、第二源/漏层1009₂、第二沟道层1011₂以及第三源/漏层1013₂。尽管图中仅示出了两个器件层，但是本公开不限于此，可以包括更少(例如，一个)或者更多(例如，三个甚至更多)的器件层。器件层与衬底之间以及器件层之间，可以通过隔离层彼此隔开。在此，隔离层与层间绝缘层1037被示出为一体。

包括存储功能层1025和栅导体层1027的栅堆叠可以竖直延伸，以穿过器件层L1、L2(特别是在器件区中)。存储功能层1025可以基于介电电荷捕获、铁电材料效应或带隙工程电荷存储(SONOS)等。

如图1(b)所示，具有存储功能层的栅堆叠(1025/1027)被有源区围绕。栅堆叠与有源区(源/漏层、沟道层和源/漏层的叠层)相配合，限定存储单元，如图1(b)中的虚线圈所示。沟道层中形成的沟道区可以连接相对两端源/漏层中形成的源/漏区，沟道区可以受栅堆叠的控制。

栅堆叠在竖直方向上呈柱状延伸，与多个器件层相交迭，从而可以限定在竖直方向上彼此叠置的多个存储单元。与单个栅堆叠柱相关联的存储单元可以形成存储单元串。与栅堆叠柱的布局相对应，在衬底上布置有多个这样的存储单元串，从而形成存储单元的三维(3D)阵列。

在本实施例中，单个栅堆叠柱在单个器件层中可以限定两个存储单元，如图1(b)中器件层L1中的两个虚线圈所示。在NOR型存储器件中，这两个存储单元可以共用相同的源/漏层(中间的第二源/漏层1009₁或1009₂)，并电连接到源极线。另外，这两个存储单元分别通过上下两侧的源/漏层(第一源/漏层1005₁或1005₂以及第三源/漏层1013₁或1013₂)电连接到位线。

在接触区中可以形成阶梯结构，使得对于各器件层中需要电连接的各层，例如上述源/漏层以及可选地沟道层，其相对于上方的层，端部相对突出，以限定到该层的接触部的着落焊盘。

层间绝缘层1037覆盖存储单元的阵列，在层间绝缘层1037中可以形成接触部1039、1041。具体地，接触部1039可以形成在器件区中，电连接到栅堆叠中的栅导体层1027；接触部1041可以形成在接触区中，电连接到各源/漏层和沟道层。接触区中的接触部1041可以避开接触区中残留的栅堆叠。

图1(d)示意性示出了根据本公开实施例的NOR单元阵列的等效电路图。

在图1(d)的示例中，示意性示出了三条字线WL1、WL2、WL3以及八条位线BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、BL6、BL7、BL8。但是，位线和字线的具体数目不限于此。在位线与字线交叉之处，设置有存储单元MC。图1(d)中还示出了四条源极线SL1、SL2、SL3、SL4。如上所述，竖直方向上每两层相邻的存储单元可以共用相同的源极线连接。另外，各条源极线可以彼此连接，从而各存储单元MC可以连接到公共的源极线。另外，图1(d)中还以虚线示意性示出了可选的到各存储单元的体连接。各存储单元的体连接可以电连接到该存储单元的源极线连接。

在此，仅为图示方便起见，示出了存储单元MC的二维阵列。可以在与此二维阵列相交的方向上(例如，图中垂直于纸面的方向)，设置多个这样的二维阵列，从而得到三维阵列。

图1(d)中字线WL1至WL3的延伸方向可以对应于栅堆叠的延伸方向，即，该实施例中相对于衬底的竖直方向。在该方向上，相邻的位线之间彼此隔离。

关于进一步的详情，可以参见中国专利申请202110252927.4，其中详细记载了图1(a)至1(d)所示的NOR单元阵列及其制造方法。

图2(a)和2(b)是示出了根据本公开实施例的NOR型存储器件的示意图。

如图2(a)和2(b)所示，在图1(a)至1(d)所示的NOR单元阵列上倒装安装了外围电路。外围电路可以包括在衬底SUB上形成的外围电路元件TR，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。外围电路元件TR可以通过在覆盖其的层间绝缘层ILD中形成的互连结构(例如，包括过孔和互连线)而形成各种功能电路。

互连结构还可以包括穿过衬底SUB的贯穿硅通孔(TSV)。TSV可以从衬底SUB背对NOR单元阵列的表面上露出，以便与其他部件电连接。TSV可以与外围电路元件TR电连接，例如TSV1；也可以不与外围电路元件TR电连接，而是用于其他目的例如实现NOR单元阵列(例如，接触部1041)与其他部件之间的电连接，例如TSV2。TSV2可以延伸贯穿衬底SUB以及层间绝缘层ILD。

NOR单元阵列可以包括结合焊盘PAD1，用于与外围电路以及可选地其他部件电连接。结合焊盘PAD1可以设置在层间绝缘层1037背对衬底1001的表面(可以称作“顶面”)上。结合焊盘PAD1可以电连接到接触部1039、1041。例如，结合焊盘PAD1可以设置在接触部1039、1041上，它们可以直接接触，或者它们之间还可以存在其他互连部件。结合焊盘PAD1可以至少部分地嵌入在层间绝缘层1037中，或者形成在层间绝缘层1037的顶面之上，但其连接表面(例如，面向外围电路的表面)可以在层间绝缘层1038的顶面处露出。

类似地，外围电路可以包括结合焊盘PAD2，用于与NOR单元阵列以及可选地其他部件电连接。结合焊盘PAD2可以设置在层间绝缘层ILD背对衬底SUB的表面(可以称作“顶面”)上。结合焊盘PAD2可以电连接到外围电路的互连结构的相应部件(例如，接触部和/或TSV)上。例如，结合焊盘PAD2可以设置在互连结构的相应部件上，它们可以直接接触，或者它们之间还可以存在其他互连部件。结合焊盘PAD2可以至少部分地嵌入在层间绝缘层ILD中，或者形成在层间绝缘层ILD的顶面之上，但其连接表面(例如，面向NOR单元阵列的表面)可以在层间绝缘层ILD的顶面处露出。

结合焊盘PAD1和PAD2可以彼此对应设置，从而当将外围电路倒装安装在NOR单元阵列上时，它们可以彼此面对，并因此可以通过结合部件BOND而彼此连接。结合部件BOND可以包括例如凸块、焊球等中至少之一。

在该示例中，NOR单元阵列与外围电路被示出为在横向上具有相同大小，且它们在竖直方向上完全对准。但是，本公开不限于此。例如，NOR单元阵列与外围电路在横向上可以具有不同大小，或者它们可以彼此偏移，从而例如一个或多个结合焊盘PAD1可以未被外围电路覆盖(或者一个或多个结合焊盘PAD2可以未被NOR单元阵列覆盖)，并因此可以通过其他结合方式(例如，引线键合)而电连接到其他部件。

在图2(a)和2(b)所示的示例中，结合焊盘PAD1与PAD2通过结合部件BOND而彼此结合。但是，本公开不限于此。例如，如图3所示，结合焊盘PAD1与PAD2可以彼此直接键合。

图4(a)和4(b)是示出了根据本公开另一实施例的NOR型存储器件的示意图。

根据该实施例，在NOR单元阵列中，在衬底2001上可以叠置器件层L1、L2、L3、L4。例如，器件层L1可以包括第一源/漏区2005₁、沟道区2007₁和第二源/漏区2009₁。器件层L1可以是单个半导体层，其中通过掺杂分布而限定第一源/漏区2005₁、沟道区2007₁和第二源/漏区2009₁。或者，类似于上述实施例，器件层L1可以包括源/漏层-沟道层-源/漏层的叠层。类似地，器件层L2可以包括第一源/漏区2005₂、沟道区2007₂和第二源/漏区2009₂；器件层L3可以包括第一源/漏区2005₃、沟道区2007₃和第二源/漏区2009₃；器件层L4可以包括第一源/漏区2005₄、沟道区2007₄和第二源/漏区2009₄。栅堆叠可以竖直延伸，以穿过器件层L1、L2、L3、L4。

如图4(a)所示，(具有存储功能层的)栅堆叠被器件层围绕。栅堆叠与器件层相配合，限定存储单元，如图4(a)中的虚线圈所示。沟道区可以连接相对两侧的源/漏区，沟道区可以受栅堆叠的控制。单个存储单元中上下两端的源/漏区之一用作源区，可以电连接到源极线；另一个用作漏区，可以电连接到位线。对于每两个竖直相邻的存储单元，下方存储单元的上端的源/漏区和上方存储单元的下端的源/漏区可以用作源区，从而它们可以共用相同的源极线连接(参见图4(b)中的虚线圈)。

关于该NOR单元阵列的进一步的详情，可以参见中国专利申请202110252926.x。

同样地，在该NOR单元阵列上，可以倒装安装外围电路。关于外围电路，可以参见以上结合图2(a)和2(b)的描述。NOR单元阵列的结合焊盘PAD1可以与外围电路的结合焊盘PAD2相结合。尽管在图4(a)和4(b)中示出了结合焊盘PAD1和PAD2通过结合部件BOND来结合，但是它们也可以彼此直接键合，如上所述。

图5(a)和5(b)是示出了根据本公开另一实施例的NOR型存储器件的示意图。

根据该实施例，在NOR单元阵列中，栅堆叠在衬底3001上竖直延伸，以穿过器件层L1、L2。器件层L1和L2均包括沿着各个栅堆叠的外周延伸的半导体层SEMI。半导体层SEMI可以呈环形纳米片的形式。在半导体层SEMI中，可以通过例如掺杂分布，在竖直方向上限定源/漏区-沟道区-源/漏区-沟道区-源/漏区。另外，在器件层L1中，可以设置围绕器件层L1中各半导体层SEMI外周的第一互连层3005₁、第二互连层3009₁和第三互连层3013₁。第一互连层3005₁、第二互连层3009₁和第三互连层3013₁的高度可以对应于半导体层SEMI中相应源/漏区的高度。类似地，在器件层L2中，可以设置围绕器件层L2中各半导体层SEMI外周的第一互连层3005₂、第二互连层3009₂和第三互连层3013₂。

如图5(a)所示，(具有存储功能层的)栅堆叠被半导体层SEMI围绕。栅堆叠与半导体层SEMI相配合，限定存储单元，如图5(a)中的虚线圈所示。

关于该NOR单元阵列的进一步的详情，可以参见中国专利申请20211025287.2。

同样地，在该NOR单元阵列上，可以倒装安装外围电路。关于外围电路，可以参见以上结合图2(a)和2(b)的描述。NOR单元阵列的结合焊盘PAD1可以与外围电路的结合焊盘PAD2相结合。尽管在图5(a)和5(b)中示出了结合焊盘PAD1和PAD2通过结合部件BOND来结合，但是它们也可以彼此直接键合，如上所述。

图6至24(b)示出了根据本公开另一实施例的制造NOR型存储器件的流程中部分阶段的示意图。

如图6所示，提供衬底4001。衬底4001可以是各种形式的衬底，包括但不限于体半导体材料衬底如体Si衬底、绝缘体上半导体(SOI)衬底、化合物半导体衬底如SiGe衬底等。在以下的描述中，为方便说明，以体Si衬底如Si晶片为例进行描述。

在衬底4001上，可以如下所述形成存储单元阵列，例如NOR型闪存(flash)单元阵列。存储单元可以是n型器件或p型器件。在此，以n型存储单元为例进行描述，为此衬底4001中可以形成有p型阱。因此，以下的描述，特别是关于掺杂类型的描述，针对n型器件的形成。但是，本公开不限于此。

在衬底4001上，可以通过例如外延生长，形成用于限定隔离层的牺牲层4003₁以及用于限定存储单元的有源区的存储器件层4005₁。

衬底4001上所生长的各层可以是单晶的半导体层。这些层由于分别生长或者掺杂，从而彼此之间可以具有晶体界面或掺杂浓度界面。

牺牲层4003₁随后可以被替换为用于将器件与衬底隔离的隔离层，其厚度可以对应于希望形成的隔离层的厚度，例如为约10nm-50nm。根据电路设计，也可以不设置牺牲层4003₁。存储器件层4005₁随后限定存储单元的有源区，厚度例如可以为约40nm-200nm。

这些半导体层可以包括各种合适的半导体材料，例如元素半导体材料如Si或Ge、化合物半导体材料如SiGe等。考虑以下将牺牲层4003₁替换为隔离层的工艺，牺牲层4003₁可以相对于存储器件层4005₁具备刻蚀选择性。例如，牺牲层4003₁可以包括SiGe(Ge的原子百分比例如为约15％-30％)，存储器件层4005₁可以包括Si。

在生长存储器件层4005₁时，可以对其进行原位掺杂。例如，对于n型器件，可以进行p型掺杂，掺杂浓度为约1E17-1E19cm^-3。这种掺杂可以限定随后形成的沟道区中的掺杂特性，以例如调节器件阈值电压(V_t)、控制短沟道效应等。在此，在竖直方向上，掺杂浓度可以具有非均匀的分布，以优化器件性能。例如，在与漏区(之后连接到位线)接近的区域中浓度相对较高以减少短沟道效应，而在与源区(之后连接到源极线)接近的区域中浓度相对较低以降低沟道电阻。这可以通过在生长的不同阶段引入不同剂量的掺杂剂来实现。

为增加集成密度，可以设置多个存储器件层。例如，可以通过外延生长，在存储器件层4005₁上设置存储器件层4005₂、4005₃，存储器件层之间通过用于限定隔离层的牺牲层4003₂、4003₃间隔开。尽管图6中仅示出了三个存储器件层，但是本公开不限于此。根据电路设计，某些存储器件层之间也可以不设置隔离层。存储器件层4005₂、4005₃可以具有与存储器件层4005₁相同或相似的厚度和/或材料，也可以具有不同的厚度和/或材料。在此，仅为方便描述起见，假设各存储器件层具有相同的配置。

在存储器件层上，可以设置用于限定选择晶体管的有源区的选择器件层。例如，可以通过外延生长，依次形成第一源/漏层4007₄、沟道层4005₄和第二源/漏层4009₄，作为选择器件层。所生长的这些层可以是单晶的半导体层。

第一源/漏层4007₄随后可以限定选择晶体管的(下)源/漏区，厚度例如为约30nm-200nm。沟道层4005₄随后可以选择晶体管的沟道区，厚度例如为约30nm-100nm。第二源/漏层4009₄随后可以限定选择晶体管的(上)源/漏区，厚度例如为约10nm-100nm。在此，第一源/漏层4007₄相对较厚，这可以便于在随后的工艺中制作选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部。

在生长第一源/漏层4007₄和第二源/漏层4009₄时，可以对其进行原位掺杂。例如，对于n型器件，可以进行n型掺杂，掺杂浓度为约1E19-1E21cm^-3。这种掺杂可以限定选择晶体管的源/漏区中的掺杂特性。类似地，在生长沟道层4005₄时，也可以对其进行原位掺杂。例如，对于n型器件，可以进行p型掺杂，掺杂浓度为约1E17-1E19cm^-3。这种掺杂可以限定随后形成的沟道区中的掺杂特性，以例如调节器件V_t、控制短沟道效应等。

在选择器件层与存储器件层4005₃之间，也可以设置用于限定隔离层的牺牲层4003₄。关于牺牲层4003₂至4003₄，可以参见以上关于牺牲层4003₁的描述。

如上所述，考虑以下将牺牲层替换为隔离层的工艺，选择器件层相对于牺牲层4003₄(以及4003₁至4003₃，它们可以具有相同材料如SiGe)可以具有刻蚀选择性。例如，第一源/漏层4007₄、沟道层4005₄和第二源/漏层4009₄均可以包括Si。在此，选择器件层中各层包括相同材料，可以便于在后继工艺中通过同一刻蚀步骤来限定选择晶体管的有源区。但是，本公开不限于此。选择器件层中的相邻层也可以相对于彼此具有刻蚀选择性。

在该实施例中，存储器件层4005₁、4005₂、4005₃通过单一外延层来形成，随后通过扩散掺杂来在其中限定源/漏区，这将在下面进一步描述。但是，本公开不限于此。例如，存储器件层4005₁、4005₂、4005₃中至少之一可以按照选择器件层的形式来形成，包括依次叠置的第一源/漏层、沟道层和第二源/漏层。这种情况下，下述工艺可以同样进行，但可以不进行扩散掺杂工艺(当然也可以进行，例如以调节源/漏区的掺杂特性)。

另外，在该实施例中，选择器件层包括在外延生长时被原位掺杂为不同掺杂特性的部分4007₄、4005₄、4009₄。但是，本公开不限于此。例如，选择器件层可以如存储器件层4005₁、4005₂、4005₃那样通过单一外延层来形成，且随后可以通过扩散掺杂来在其中限定源/漏区。

在衬底4001上形成的这些层上，可以设置硬掩模层4015，以方便构图。例如，硬掩模层4015可以包括氮化物(例如，氮化硅)，厚度为约100nm-300nm。

以下，一方面，需要能到达牺牲层的加工通道，以便将牺牲层替换为隔离层；另一方面，需要限定用于形成栅的区域。根据本公开的实施例，这两者可以结合进行。具体地，可以利用加工通道来限定栅区域。

例如，如图7(a)和7(b)所示，可以在硬掩模层4015上形成光刻胶4017，并通过光刻将其构图为具有一系列开口，这些开口可以限定加工通道的位置。开口可以是各种合适的形状，例如圆形、矩形、方形、多边形等，并具有合适的大小，例如直径或边长为约20nm-500nm。在此，这些开口(特别是在器件区中)可以排列成阵列形式，例如沿图7(a)中纸面内水平方向和竖直方向的二维阵列。该阵列随后可以限定存储单元的阵列。尽管在图7(a)中将开口示出为以基本上一致的大小、大致均匀的密度形成在衬底(包括随后将制作存储单元的器件区以及随后将制作接触部的接触区)上，但是本公开不限于此。开口的大小和/或密度可以改变，例如接触区中开口的密度可以小于器件区中开口的密度，以降低接触区中的电阻。

如图8所示，可以如此构图的光刻胶4017作为刻蚀掩模，通过各向异性刻蚀如反应离子刻蚀(RIE)，来刻蚀衬底4001上的各层，以便形成加工通道T。RIE可以沿大致竖直的方向(例如，垂直于衬底表面的方向)进行，并可以进行到衬底4001中。于是，在衬底4001上留下了一系列竖直的加工通道T。器件区中的加工通道T还限定了栅区域。之后，可以去除光刻胶4017。

当前，牺牲层的侧壁在加工通道T中露出。于是，可以经由露出的侧壁，将牺牲层替换为隔离层。考虑到替换时对存储器件层4005₁至4005₃以及选择器件层的支撑功能，可以形成支撑层。

例如，如图9所示，可以通过例如淀积如化学气相淀积(CVD)等，在衬底4001上形成支撑材料层。支撑材料层可以大致共形的方式形成。考虑到刻蚀选择性，特别是相对于硬掩模层4015(在该示例中为氮化物)以及随后形成的隔离层(在该示例中为氧化物)，支撑材料层可以包括例如SiC。可以例如通过形成光刻胶4021，并配合光刻胶4021进行选择性刻蚀如RIE，去除部分加工通道T中的支撑材料层，而保留其余加工通道T中的支撑材料层。留下的支撑材料层形成支撑层4019。这样，一方面可以通过其中没有形成支撑层4019的加工通道来替换牺牲层，另一方面可以通过其他加工通道中的支撑层4019来支撑存储器件层4005₁至4005₃以及选择器件层。之后，可以去除光刻胶4021。

其中形成有支撑层4019的加工通道与其中没有形成支撑层4019的加工通道的排布可以通过光刻胶4021的构图来实现，并且为了工艺的一致性和均匀性，它们可以大致均匀地分布。如图9中所示，其中形成有支撑层4019的加工通道与其中没有形成支撑层4019的加工通道可以交替排列。

然后，如图10所示，可以经由加工通道T，通过选择性刻蚀，去除牺牲层4003₁至4003₄。由于支撑层4019的存在，可以保持存储器件层4005₁至4005₃以及选择器件层不会坍塌。在由于牺牲层的去除而留下的空隙中，可以通过例如淀积(优选为原子层淀积(ALD)，以更好地控制膜厚)然后回蚀(例如，竖直方向的RIE)的工艺，填充电介质材料以形成隔离层4023₁、4023₂、4023₃和4023₄。

根据本公开的实施例，为实现源/漏掺杂，隔离层4023₁至4023₄中可以包含有掺杂剂(对于n型存储单元为n型掺杂剂，对于p型存储单元为p型掺杂剂)。于是，隔离层4023₁至4023₄可以成为固相掺杂剂源层。例如，隔离层4023₁至4023₄可以包括磷(P)含量为约0.1％-10％的磷硅玻璃(PSG)(对于n型存储单元)，或者硼(B)含量为约0.1％-10％的硼硅玻璃(BSG)(对于p型存储单元)。

在该示例中，源/漏掺杂通过固相掺杂剂源层而非原位掺杂实现，这可以实现陡峭的高源/漏掺杂，并可以抑制外延生长时进行原位生长而可能导致的交叉污染。

之后，可以通过选择性刻蚀，去除支撑层4019。

在加工通道，特别是器件区的加工通道中，可以形成存储单元的栅堆叠。在此，要形成存储器件，可以通过栅堆叠来实现存储功能。例如，栅堆叠中可以包括存储结构，如电荷捕获材料或铁电材料等。

如图11所示，可以例如通过淀积，依次形成存储功能层4025和栅导体层4027。存储功能层4025可以大致共形的方式形成，栅导体层4027可以填充加工通道T中形成存储功能层4025之后剩余的空隙。可以对形成的栅导体层4027和存储功能层4025进行平坦化处理如化学机械抛光(CMP，例如可以停止于硬掩模层4015)，从而栅导体层4027和存储功能层4025可以留于加工通道T中，形成栅堆叠。

存储功能层4025可以基于介电电荷捕获、铁电材料效应或带隙工程电荷存储(SONOS)等。例如，存储功能层4025可以包括电介质隧穿层(例如厚度为约1nm-5nm的氧化物，可通过氧化或ALD形成)-能带偏移层(例如厚度为约2nm-10nm的氮化物，可通过CVD或ALD形成)-隔离层(例如厚度为约2nm-6nm的氧化物，可通过氧化、CVD或ALD形成)。这种三层结构可导致捕获电子或空穴的能带结构。或者，存储功能层4025可以包括铁电材料层，例如厚度为约2nm-20nm的HfZrO₂。

栅导体层4027可以包括例如(掺杂的，例如在n型器件的情况下p型掺杂)多晶硅或金属栅材料。

可以进行退火处理，以将固相掺杂剂源层中的掺杂剂驱入存储器件层中。对于存储器件层4005₁至4005₃中的每一个而言，其上下两端的隔离层中的掺杂剂分别从上下两端进入其中，从而可以在其上下两端形成高掺杂区4007₁、4009₁；4007₂、4009₂；4007₃、4009₃(例如，约1E19-1E21cm^-3的n型掺杂)，从而限定源/漏区。在此，可以控制掺杂剂从隔离层向存储器件层中的扩散深度(例如，为约10nm-50nm)，使各存储器件层在竖直方向上的中部可以保持相对低掺杂，例如基本保持生长时原位掺杂导致的掺杂极性(例如，p型掺杂)和掺杂浓度(例如，1E17-1E19cm^-3)，并可以限定沟道区。当然，隔离层4023₄中的掺杂剂也可以进入到选择器件层特别是其中的第一源/漏层4007₄中。

原位掺杂所能实现的掺杂浓度一般低于1E20cm^-3。根据本公开的实施例，通过从固相掺杂剂源层的扩散来进行源/漏掺杂，这可以实现高掺杂，例如最高掺杂浓度可以高于1E20cm^-3，甚至高达约7E20-3E21cm^-3。另外，由于扩散特性，源/漏区中可以具有在竖直方向上从靠近固相掺杂剂源层一侧向着靠近沟道区一侧下降的掺杂浓度梯度。

这种扩散掺杂可以实现陡峭的掺杂浓度分布。例如，在源/漏区与沟道区之间，可以具有陡峭的掺杂浓度突变，例如小于约5nm/dec-20nm/dec(即，掺杂浓度至少一个数量级的下降在小于约5nm-20mm的范围内发生)。竖直方向上的这种突变区可以称为“界面层”。

由于从各隔离层以大致相同的扩散特性向存储器件层中扩散，每一源/漏区4007₁、4009₁；4007₂、4009₂；4007₃、4009₃可以在横向上可以实质上共面。类似地，每一沟道区可以在横向上实质上共面。另外，如上所述，沟道区可以具有竖直方向上的非均匀分布，在靠近一侧的源/漏区(漏区)处掺杂浓度相对较高，而在靠近另一侧的源/漏区(源区)处掺杂浓度相对较低。

如图11所示，具有存储功能层的栅堆叠(4025/4027)被存储器件层围绕。栅堆叠与器件层相配合，限定存储单元，如图11中的虚线圈所示。沟道区可以连接相对两侧的源/漏区，沟道区可以受栅堆叠的控制。单个存储单元中上下两端的源/漏区之一用作源区，可以电连接到源极线；另一个用作漏区，可以电连接到位线。对于每两个竖直相邻的存储单元，下方存储单元的上端的源/漏区和上方存储单元的下端的源/漏区可以用作源区，从而它们可以共用相同的源极线连接。

栅堆叠在竖直方向上呈柱状延伸，与多个(在该示例中，三个)存储器件层相交迭，从而可以限定在竖直方向上彼此叠置的多个存储单元。与单个栅堆叠柱相关联的存储单元可以形成存储单元串。与栅堆叠柱的布局(对应于上述加工通道T的布局，例如二维阵列)相对应，在衬底上布置有多个这样的存储单元串，从而形成存储单元的三维(3D)阵列。

在(器件区中)各存储单元串的上端，可以基于选择器件层，来制作选择晶体管。

根据本公开的实施例，可以基于加工通道T来形成选择晶体管。例如，选择晶体管的栅堆叠可以形成在加工通道T中，其有源区围绕栅堆叠，类似于存储单元。这样，得到的选择晶体管可以自对准于下方的存储单元串。

各个存储单元串的选择晶体管的有源区可以彼此电隔离，以实现对各存储单元串的独立选择。为此，可以将选择器件层分离为绕各个加工通道T的局域化部分，作为各选择晶体管的有源区。

为在局域化选择器件层时更好地提供位置基准以及避免对存储单元的栅堆叠(4025/4027)造成影响(例如，特别是在栅导体层4027包括多晶硅的情况下)，如图12(a)和12(b)所示，可以通过各向异性刻蚀如竖直方向上的RIE，将存储单元的栅堆叠(4025/4027)回蚀一定厚度。在加工通道T中由于回蚀而留下的空间中，可以通过例如淀积然后平坦化(例如CMP，可以停止于硬掩模层4015)的方法，填充帽层4011。考虑到刻蚀选择性(例如，相对于例如氮化物的硬掩模层4015以及例如氧化物的隔离层)，帽层4011可以包括例如SiC。在此，帽层4011的底面可以高于硬掩模层4015的底面，从而帽层4011可以局限于硬掩模层4015所限定的加工通道部分中，并白对准于下方的存储单元的栅堆叠。如此形成的帽层4011可以用作选择晶体管的有源区的定位基准。

可以形成这样的掩模来限定选择晶体管的有源区：该掩模包括分别围绕各加工通道T的分离部分。在此，可以通过侧墙(spacer)形成工艺，来形成自对准的掩模。

例如，可以通过选择性刻蚀，去除硬掩模层4015。于是，帽层4011呈现相对于选择器件层突出、自对准于存储单元栅堆叠的岛状。可以在这种突出的岛状部分的侧壁上形成侧墙4010，作为掩模。例如，可以通过以大致共形的方式淀积一层电介质如氮化物(以相对于帽层4011和隔离层具备刻蚀选择性)，然后对淀积的电介质进行各向异性刻蚀如竖直方向上的RIE，以去除所淀积电介质的横向延伸部分，而留下其竖直延伸部分，从而形成侧墙4010。侧墙4010的厚度(图中水平方向上的维度)可以限定选择晶体管的有源区的尺寸，例如为约5nm-20nm。

可以侧墙4010作为刻蚀掩模，对选择器件层进行各向异性刻蚀，如竖直方向的RIE。RIE可以停止于隔离层4023₄。于是，选择器件层(第一源/漏层4007₄、沟道层4005₄和第二源/漏层4009₄)可以被分离为分别围绕各加工通道T的局域化部分，这些局域化部分限定与各个存储单元串相对应的选择晶体管的有源区。

对于选择晶体管，其下端的源/漏区可以电连接到相应的存储单元串的栅堆叠(这将在以下进一步描述)，其上端的源/漏区可以电连接到字线。于是，各字线上施加的栅极控制电压可以经由相应的选择晶体管而被施加到相应的存储单元串的栅堆叠。

在此，可以制作与选择晶体管的上端源/漏区电连接的字线。例如，如图13(a)和13(b)所示，可以在隔离层4023₄上形成隔离层4012。隔离层4012可以通过淀积例如氧化物，对淀积的氧化物进行平坦化如CMP(可以停止于帽层4011)，然后对平坦化的氧化物进行回蚀来形成。隔离层4012可以遮蔽第一源/漏层4007₄和沟道层4005₄，而露出第二源/漏层4009₄的至少一部分，以便随后在其上形成的字线可以电连接到第二源/漏层4009₄，而与第一源/漏层4007₄和沟道层4005₄电隔离。在隔离层4012上，可以形成字线4013。字线4013可以包括导电材料如金属，并可以通过例如淀积然后刻蚀或者双大马士革工艺等来形成。字线4013可以与第二源/漏层4009₄的露出部分相接触并因此电连接。根据实施例，在形成字线4013之前，可以对第二源/漏层4009₄的露出部分进行硅化处理，以形成硅化物，从而降低其与字线4013之间的接触电阻。

如图13(a)中的俯视图所示，多条字线4013可以形成为沿第一方向(图中纸面内的水平方向)延伸的条状，且在与第一方向相交(例如，垂直)的第二方向(图中纸面内的竖直方向)上排列。在此，字线4013可以形成在器件区中，而没有延伸到接触区中，以避免与随后在接触区中形成的接触部相互干扰。

如图14所示，可以通过电介质填充当前结构中的空隙，以便于进一步处理。这种填充可以通过例如淀积然后平坦化来进行。填充的电介质可以包括与隔离层4012相同的材料如氧化物，并因此在图14中将它们示出为一体，并标记为4012′。

可以在加工通道T中在与选择器件层(特别是其中的沟道层4005₄)相对应的高度处形成选择晶体管的栅堆叠。

例如，如图15所示，可以通过选择性刻蚀，去除帽层4011，以露出存储单元的栅堆叠。可以通过选择性刻蚀，使存储单元的栅堆叠凹进一定深度。在此，凹进后的存储单元的栅堆叠的顶面一方面可以低于沟道层4005₄的底面，以便随后形成的选择晶体管的栅堆叠能够与沟道层4005₄的整个高度相交迭；另一方面可以高于最上的存储器件层的顶面(优选地，高于最上的隔离层4023₄的顶面)，以避免随后形成的选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部与最上的存储器件层之间不希望的电连接。

这样，释放了各加工通道T的上部空间。选择晶体管的栅堆叠可以形成在释放的这些空间中。

考虑到选择晶体管与存储单元的栅堆叠之间的电连接，如图16所示，可以在各加工通道T中形成选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014。选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014可以包括导电材料，例如金属如钨(W)。选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014可以通过例如淀积然后回蚀的方法来形成。选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014可以是各加工通道T中存储单元的栅堆叠顶面上的导电层，该导电层在底面接触存储单元的栅堆叠(特别是其中的栅导体层4027)，且在侧面接触第一源/漏层4007₄。选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014的顶面可以低于第一源/漏层4007₄的顶面。

如图17所示，可以在各加工通道T中选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014上，形成选择晶体管的栅堆叠。如以上结合图11所述，可以依次形成栅介质层4016和栅导体层4018。在此，选择晶体管的栅堆叠(4016/4018)可以不具有存储功能。例如，栅介质层4016可以包括氧化物或高k介质，栅导体层4018可以包括(掺杂的)多晶硅或金属。

选择晶体管的栅堆叠(4016/4018)被选择器件层(第一源/漏层4007₄、沟道层4005₄和第二源/漏层4009₄)围绕，从而限定选择晶体管。选择晶体管的上端源/漏区(第二源/漏层4009₄)电连接到字线4013，下端源/漏区(第一源/漏层4007₄)经由选择晶体管-存储单元栅堆叠连接部4014电连接到相应存储单元串的栅堆叠(4025/4027)。

这样，完成了器件区中器件(包括存储单元和选择晶体管)的制作。

然后，可以(在接触区中)制作各种电接触部以实现所需的电连接。

为实现到各存储器件层的电连接，在接触区中可以形成阶梯结构。本领域存在多种方式来形成这样的阶梯结构。根据本公开的实施例，阶梯结构例如可以如下形成。

如图17所示，(选择晶体管的)栅堆叠当前露出。为了以下在制作阶梯结构时保护(器件区中的)栅堆叠，可以在隔离层4012′上先形成另一硬掩模层4029，如图18(a)和18(b)所示。例如，硬掩模层4029可以包括氮化物。在硬掩模层4029上，可以形成光刻胶4031，并将其通过光刻构图为遮蔽器件区而露出接触区。可以光刻胶4031作为刻蚀掩模，通过选择性刻蚀如RIE，刻蚀硬掩模层4029和侧墙4010(在该示例中，均为氮化物)、隔离层4012′和隔离层4023₄(在该示例中，均为氧化物)、选择器件层(在该示例中，Si)和栅堆叠(以及可能的字线4013)，以露出存储器件层。这些层的刻蚀顺序可以根据工艺而改变。可以通过控制刻蚀深度，使得刻蚀后接触区中被光刻胶4031露出的表面大致平坦。这样，在接触区与器件区之间形成了一个台阶。之后，可以去除光刻胶4031。

如图19(a)和19(b)所示，可以通过侧墙形成工艺，在接触区与器件区之间的台阶处形成侧墙4033。侧墙4033例如可以包括氧化物。侧墙4033的宽度(在图中水平方向上)可以限定随后到器件层4005₃中的源/漏区4009₃的接触部的着落垫(landing pad)的大小。

以如此形成的侧墙4033作为刻蚀掩模，可以通过选择性刻蚀如RIE，来刻蚀露出的器件层4005₃中的源/漏区4009₃以及栅堆叠，以露出器件层4005₃中的沟道区。可以通过控制刻蚀深度，使得刻蚀后接触区中被侧墙4033露出的表面大致平坦。例如，可以先刻蚀源/漏区4009₃和栅导体层4027(例如，分别为Si和多晶Si；如果栅导体层4027包括金属栅，则它们可以分别刻蚀)，对它们的刻蚀可以停止于器件层4005₃中的沟道区；如此刻蚀之后，存储功能层4025的顶端可以突出于器件层4005₃中的沟道区上方，并可以通过RIE去除。这样，在接触区中在器件层4005₃中的源/漏区4009₃与被侧墙4033露出的表面之间形成了又一台阶。

这样，可以重复以上结合图19(a)和19(b)描述的工艺，通过形成侧墙，以侧墙为刻蚀掩模进行刻蚀，来在接触区中形成多个台阶，如图20(a)和20(b)所示。这些台阶形成这样的阶梯结构，使得对于各存储器件层中需要电连接的各源/漏区以及可选地沟道区，其相对于上方的区域，端部相对突出，以限定到该区域的接触部的着落焊盘。图20(a)和20(b)中的4035表示各次形成的侧墙在处理之后的留下部分。由于这些侧墙4035与隔离层均为氧化物，在此将它们示出为一体。

之后，可以制作接触部。

例如，如图21(a)和21(b)所示，可以通过淀积氧化物并平坦化如CMP，来形成层间绝缘层4037。在此，由于均为氧化物，将之前的隔离层和侧墙4035均示出为与层间绝缘层4037一体。然后，如图22(a)、22(b)和22(c)所示，可以在层间绝缘层4037中形成接触部4039、4040、4041。具体地，接触部4039形成在器件区中，电连接到选择晶体管的栅堆叠中的栅导体层4018；接触部4040(由于纸面限制，接触部4040在图中仅被部分地示出)形成在器件区中，电连接到字线4013；接触部4041形成在接触区中，电连接到各存储单元的源/漏区以及可选地沟道区。接触区中的接触部4041可以避开接触区中残留的栅堆叠。这些接触部可以通过在层间绝缘层4037中刻蚀孔洞，并在其中填充导电材料如金属来形成。

对于竖直方向上每两个相邻的存储单元，位于中间的源/漏区，即第一存储器件层4005₁中的源/漏区4009₁和第二存储器件层4005₂中的源/漏区4007₂(以及，第三存储器件层4005₃中的源/漏区4009₃和之上的第四存储器件层(如果存在的话)中的下端源/漏区(未示出))，可以经由接触部4041而电连接到源极线(它们的源极线可以是公共的)；位于上下两端的源/漏区，即第一存储器件层4005₁中的源/漏区4007₁和第二存储器件层4005₂中的源/漏区4009₂(以及，第三存储器件层4005₃中的源/漏区4007₃和之上的第四存储器件层中的上端源/漏区)，可以经由接触部4041而分别电连接到位线。这样，可以得到NOR型配置。在此，还形成了到沟道区的接触部。这种接触部可以称为体接触部，并可以接收体偏置，以调节器件阈值电压。

在此，将竖直方向上相邻的两个存储单元设置为位于它们之间边界附近的源/漏区电连接到源极线。这可以减少布线数量。但是，本公开不限于此。例如，竖直方向上相邻的存储单元可以设置为源区-沟道区-漏区或者漏区-沟道区-源区的相同配置。

在该实施例中，含有掺杂剂的隔离层(用作固相掺杂剂源层)保留。但是，本公开不限于此。在扩散掺杂之后，可以利用其它材料来替换固相掺杂剂源层。例如，可以利用其它电介质材料特别是不有意包含掺杂剂的电介质材料来替换固相掺杂剂源层，以改进隔离性能。或者，以竖直方向上相邻的每两个器件层为一组，每一组的器件层之间的固相掺杂剂源层(例如，作为一组的器件层4005₁与4005₂之间的固相掺杂剂源层4023₂)可以被导电材料如金属或掺杂半导体层替换，以降低(到源极线的)互连电阻；而各组上下侧的固相掺杂剂源层(例如，例如，器件层4005₁与4005₂的组下侧的固相掺杂剂源层4023₁、器件层4005₁与4005₂的组上侧的固相掺杂剂源层4023₃)可以被电介质材料替换，以实现位线之间的隔离。在替换固相掺杂剂源层的情况下，在源/漏区背对沟道区的一侧，也可以形成如上所述的掺杂浓度突变的“界面层”。

如图23(a)、23(b)和23(c)所示，可以在层间绝缘层4037上进一步形成层间绝缘层(与层间绝缘层4037一体示出为4037′)。在该层间绝缘层中，可以形成沿第二方向延伸、且在第一方向上排列的多条选择线4039′。因此，每一条字线4013可以电连接到(第一方向上的)一行选择晶体管，而每一条选择线4039′可以电连接到(第二方向上的)一列选择晶体管。通过字线4013和选择线4039′，可以实现对存储单元串的选择。当然，在该层间绝缘层中，还形成了与接触部4040和4041电连接的接触插塞4040′和4041′。

图25示意性示出了根据本公开实施例的NOR型存储器件的等效电路图。

在图25的示例中，示意性示出了三条内部字线IWL1、IWL2、IWL3以及六条位线BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、BL6。但是，位线和内部字线的具体数目不限于此。在位线与内部字线交叉之处，设置有存储单元MC。图25中还示出了三条源极线SL1、SL2、SL3。如上所述，每两个相邻的存储器件层可以共用相同的源极线连接。另外，各条源极线可以彼此连接，从而各存储单元MC可以连接到公共的源极线。另外，图25中还以虚线示意性示出了可选的到各存储单元的体连接。各存储单元的体连接可以电连接到该存储单元的源极线连接。

图25中内部字线IWL1至IWL3可以对应于如上所述的存储单元的栅堆叠。在相对于衬底的竖直方向上，相邻的位线之间彼此隔离。

每个存储单元串或者说内部字线IWL1至IWL3在顶部可以具有选择晶体管SST，并经由选择晶体管SST连接到相应的字线WL1、WL2、WL3。选择晶体管SST的栅电极可以连接到选择线SSL。

在此，仅为图示方便起见，示出了存储单元MC的二维阵列。可以在与此二维阵列相交的方向上(例如，图中垂直于纸面的方向)，设置多个这样的二维阵列，从而得到三维阵列。相应地，在该方向上，可以设置多条选择线SSL。

如图24(a)和24(b)所示，在图23(a)至23(c)所示的NOR单元阵列上，可以倒装安装外围电路。关于外围电路，可以参见以上结合图2(a)和2(b)的描述。图中示出了选择线4039′以及接触插塞4040′和4041′与外围电路的结合焊盘PAD2通过结合部件BOND相结合。但是，本公开不限于此。例如，选择线4039′以及接触插塞4040′和4041′中的至少一些上可以设置结合焊盘，以便于与结合焊盘PAD2相结合。另外，如上所述，可以直接键合，而省略结合部件BOND。

根据本公开实施例的存储器件可以应用于各种电子设备。例如，存储器件可以存储电子设备操作所需的各种程序、应用和数据。电子设备还可以包括与存储器件相配合的处理器。例如，处理器可以通过运行存储器件中存储的程序来操作电子设备。这种电子设备例如智能电话、个人计算机(PC)、平板电脑、人工智能设备、可穿戴设备或移动电源等。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。