[发明专利]包括栅极层和竖直结构的半导体器件

说明书

一种半导体器件包括：衬底上的竖直结构；以及衬底上的层间绝缘层和栅极层，其中，栅极层顺序堆叠在存储单元阵列区中并延伸到延伸区中，栅极层在延伸区中具有呈阶梯结构的焊盘区，第一竖直结构的表面面对栅极层，第二竖直结构的表面面对至少一个栅极层，第一竖直结构包括第一芯图案、第一半导体层和焊盘图案，第二竖直结构包括第二芯图案和第二半导体层，每个芯图案包括绝缘材料，并且第二半导体层的上表面和第二芯图案的上表面距衬底比第一芯图案的上表面距衬底更远。

相关申请的交叉引用

于2019年7月5日向韩国知识产权局提交的题为“包括栅极层和竖直结构的半导体器件及其形成方法”的韩国专利申请No.10-2019-0081435通过全文引用一并于此。

技术领域

实施例涉及一种包括栅极层和竖直结构的半导体器件以及形成该半导体器件的方法。

背景技术

为了增强产品的价格竞争力，可以提高半导体器件的集成度。为了提高半导体器件的集成密度，已经考虑了其中存储单元三维布置而不是二维布置的半导体器件。

发明内容

实施例可以通过提供一种半导体器件来实现，该半导体器件包括：衬底上的第一竖直结构；衬底上的第二竖直结构；以及交替重复堆叠在衬底上的层间绝缘层和栅极层，其中，栅极层顺序堆叠在衬底的存储单元阵列区中并且延伸到衬底的与衬底的存储单元阵列区相邻的延伸区中，栅极层在延伸区中具有被布置成具有阶梯结构的焊盘区，第一竖直结构的侧表面面对存储单元阵列区中的栅极层，第二竖直结构的侧表面面对延伸区中的至少一个栅极层，第一竖直结构包括第一芯图案、第一芯图案的侧表面上的第一半导体层和第一芯图案的上表面上的焊盘图案，第二竖直结构包括第二芯图案和第二芯图案的侧表面上的第二半导体层，第一芯图案和第二芯图案各自包括绝缘材料，并且第二半导体层的上表面和第二芯图案的上表面距衬底比第一芯图案的上表面距衬底更远。

实施例可以通过提供一种半导体器件来实现，该半导体器件包括：衬底上的堆叠结构，该堆叠结构包括在垂直于衬底的上表面的竖直方向上彼此间隔开的多个栅极层；堆叠结构上的覆盖结构；覆盖结构上的上绝缘层；穿透堆叠结构的第一区并且延伸到覆盖结构中的第一竖直结构；穿透堆叠结构的第二区并且延伸到覆盖结构中的第二竖直结构，堆叠结构的第二区与堆叠结构的第一区相邻；以及穿透上绝缘层的接触插塞，其中，第一竖直结构包括第一芯图案、第一芯图案的侧表面上的第一半导体层和第一芯图案的上表面上的焊盘图案，第二竖直结构包括第二芯图案和第二芯图案的侧表面上的第二半导体层，焊盘图案电连接到接触插塞，并且上绝缘层与第二半导体层和第二芯图案接触。

实施例可以通过提供一种半导体器件来实现，该半导体器件包括：衬底上的堆叠结构，该堆叠结构包括堆叠区和与堆叠区相邻的阶梯区；堆叠结构上的覆盖结构；穿透堆叠结构的堆叠区并且延伸到覆盖结构中的第一竖直结构；穿透堆叠结构的阶梯区并且延伸到覆盖结构中的第二竖直结构；覆盖结构、第一竖直结构和第二竖直结构上的上绝缘层；以及穿透上绝缘层并电连接到第一竖直结构的位线接触插塞，其中，第一竖直结构包括第一芯图案、第一芯图案的侧表面上的第一半导体层和第一芯图案的上表面上的焊盘图案，焊盘图案与位线接触插塞接触，第二竖直结构包括第二芯图案和第二芯图案的侧表面上的第二半导体层，第一芯图案和第二芯图案各自包括绝缘材料，并且第二半导体层的上表面和第二芯图案的上表面距衬底比第一芯图案的上表面距衬底更远。

实施例可以通过提供一种形成半导体器件的方法来实现，该方法包括：在衬底上形成模具结构，使得模具结构包括交替重复堆叠的层间绝缘层和预备栅极层；形成顺序堆叠在模具结构上的第一覆盖图案和掩模层；对模具结构进行图案化，以在与第一覆盖图案相邻的区域中形成阶梯结构；形成第二覆盖图案，使得第二覆盖图案覆盖阶梯结构；形成多个孔，该多个孔包括穿透掩模层、第一覆盖图案和模具结构的第一孔以及穿透第二覆盖图案和模具结构的第二孔；执行退火工艺，以排出层间绝缘层、第一覆盖图案和第二覆盖图案中的气体；以及在多个孔中形成竖直结构。