結(jié)構(gòu)200可穿透模制結(jié)構(gòu)10，并且可沿著第三方向D3延伸。各垂直溝道結(jié)構(gòu)200可分別填充溝道孔124。另外，垂直溝道結(jié)構(gòu)200可延伸至襯底100中(例如，設(shè)置在溝道孔124下方的凹進(jìn)區(qū))。垂直溝道結(jié)構(gòu)200中的每一個(gè)可包括第一垂直溝道圖案128、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130、第二垂直溝道圖案140和填充絕緣圖案144。第一垂直溝道圖案128可填充凹進(jìn)區(qū)，并且可像柱形那樣從襯底100垂直地突出。第一垂直溝道圖案128可填充溝道孔124中的每一個(gè)的下部分。例如，第一垂直溝道圖案128可突出，以與模制結(jié)構(gòu)10的最下面的絕緣層IlOa和最下面的犧牲層112a的側(cè)壁接觸。另外，第一垂直溝道圖案128還可突出，以覆蓋從襯底100開始第二個(gè)堆疊的絕緣層IlOb的側(cè)壁的一部分。例如，第一垂直溝道圖案128的頂表面可比從襯底100開始第二個(gè)堆疊的絕緣層IlOb的頂表面更低。第一垂直溝道圖案128可包括半導(dǎo)體材料。例如，第一垂直溝道圖案128可包括硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、II1-V族化合物或I1-VI族化合物中的至少一個(gè)。例如，第一垂直溝道圖案128可包括通過選擇性外延生長(zhǎng)(SEG)工藝形成的半導(dǎo)體材料。第一垂直溝道圖案128可包括其導(dǎo)電類型與襯底100的導(dǎo)電類型相同的摻雜物。例如，在SEG工藝中，第一垂直溝道圖案128可原位摻雜摻雜物?？商鎿Q地，第一垂直溝道圖案128可通過離子注入工藝摻雜摻雜物。
[0088]接著，穿透模制結(jié)構(gòu)10的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130、第二垂直溝道圖案140和填充絕緣圖案144可形成在第一垂直溝道圖案128上。
[0089]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可覆蓋溝道孔124的內(nèi)側(cè)壁。例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130在溝道孔124的內(nèi)側(cè)壁上可具有間隔件形狀，并且可從溝道孔124的頂端延伸至第一垂直溝道圖案128的頂表面。例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可具有敞開的頂端和底端。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可與模制結(jié)構(gòu)10的絕緣層110和犧牲層112接觸。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可包括能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的薄層。例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可包括能夠利用Fowler-Nordheim隧穿效應(yīng)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的薄層。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此?？商鎿Q地，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可具有能夠基于另一操作原理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的薄層(例如，用于相變存儲(chǔ)器裝置的薄層或用于可變電阻存儲(chǔ)器裝置的薄層)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可由多個(gè)薄層形成。
[0090]例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130可包括第一阻擋介電層132、電荷存儲(chǔ)層134和隧道介電層136，如圖1lB所示。例如，第一阻擋介電層132、電荷存儲(chǔ)層134和隧道介電層146可按順序形成在溝道孔124的內(nèi)側(cè)壁上。第一阻擋介電層132可包括二氧化硅層和/或高k介電層(例如，氧化鋁層或二氧化鉿層)。第一阻擋介電層132可包括單層或多個(gè)薄層。在一些實(shí)施例中，第一阻擋介電層132可為由二氧化硅層形成的單層。在其它實(shí)施例中，第一阻擋介電層132可包括具有二氧化硅層、氧化鋁層和/或二氧化鉿層中的至少兩個(gè)的多個(gè)薄層。
[0091]電荷存儲(chǔ)層134可包括陷阱介電層或具有導(dǎo)電納米點(diǎn)的介電層。例如，陷阱介電層可包括氮化硅層。例如，隧道介電層136可包括二氧化硅層?？衫玫入x子體增強(qiáng)的CVD工藝或ALD工藝形成第一阻擋介電層132和電荷存儲(chǔ)層134?？衫玫入x子體增強(qiáng)CVD工藝、ALD工藝或熱氧化工藝形成隧道介電層136。隧道介電層136可與第二垂直溝道圖案140接觸。
[0092]第二垂直溝道圖案140可電連接至第一垂直溝道圖案128，并且可與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130接觸。第二垂直溝道圖案140可保形地形成在溝道孔124中，以具有直線形狀。第二垂直溝道圖案140可沿著第三方向D3延伸。第二垂直溝道圖案140可具有帶開口頂端的中空的通心粉形狀。在一些實(shí)施例中，第二垂直溝道圖案140的頂端和底端可敞開。在其它實(shí)施例中，第二垂直溝道圖案140可具有填充溝道孔124而不具有填充絕緣圖案144的圓柱形。第二垂直溝道圖案140可包括半導(dǎo)體材料。例如，第二垂直溝道圖案140可包括多晶半導(dǎo)體材料、非晶半導(dǎo)體材料或單晶半導(dǎo)體材料。例如，第二垂直溝道圖案140可包括硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)、II1-V族化合物、I1-VI族化合物或它們的任何混合物中的至少一個(gè)。第二垂直溝道圖案140可包括未摻雜的半導(dǎo)體材料或摻雜有其導(dǎo)電類型與襯底100的導(dǎo)電類型相同的摻雜物的半導(dǎo)體材料。可利用ALD工藝、CVD工藝或外延生長(zhǎng)工藝形成第二垂直溝道圖案140。
[0093]可形成填充絕緣圖案144以填充具有第二垂直溝道圖案140的溝道孔124。填充絕緣圖案144可包括二氧化硅層或氮化硅層。還可在形成填充絕緣圖案144之前執(zhí)行氫退火工藝，從而固化可能存在于第二垂直溝道圖案140中的晶體缺陷。
[0094]導(dǎo)電焊盤146可分別形成在垂直溝道結(jié)構(gòu)200上。例如，垂直溝道結(jié)構(gòu)200中的每一個(gè)的上部可凹進(jìn)，隨后，凹進(jìn)區(qū)可填充有導(dǎo)電材料以形成導(dǎo)電焊盤146?？商鎿Q地，可通過將摻雜物注射至第二垂直溝道圖案140中形成導(dǎo)電焊盤146。漏極區(qū)可形成在設(shè)置在導(dǎo)電焊盤146下方的第二垂直溝道圖案140中。焊盤保護(hù)層148可形成在導(dǎo)電焊盤146和最上面的絕緣層IlOd上。
[0095]參照?qǐng)D12，可將模制結(jié)構(gòu)10圖案化，以在彼此相鄰的垂直溝道結(jié)構(gòu)200之間形成第一溝槽150。第一溝槽150可暴露出襯底100。公共源極區(qū)的第一摻雜物區(qū)154a可形成在通過第一溝槽150暴露的襯底100中。例如，模制結(jié)構(gòu)10可被各向異性地蝕刻，以形成第一溝槽150。例如，第一溝槽150可形成在各自包括沿著與第二方向D2平行的四列排列的垂直溝道結(jié)構(gòu)200的各個(gè)組之間。在其它實(shí)施例中，第一溝槽150可形成在各自包括沿著兩列或五列或更多列排列的垂直溝道結(jié)構(gòu)200的各個(gè)組之間。第一溝槽150可沿著第二方向D2延伸。圖1lA的模制結(jié)構(gòu)10可通過第一溝槽150被劃分為多個(gè)模制結(jié)構(gòu)10，如圖12所示。當(dāng)形成第一溝槽150時(shí)，可將襯底100過度蝕刻以形成凹進(jìn)區(qū)150R。例如，凹進(jìn)區(qū)150R的深度范圍可為5nm至150nm。凹進(jìn)區(qū)150R可具有正向傾斜的側(cè)壁。第一摻雜物區(qū)154a可形成為包圍凹進(jìn)區(qū)150R。第一摻雜物區(qū)154a可包圍凹進(jìn)區(qū)150R的側(cè)壁和底表面。第一摻雜物區(qū)154a可包括與襯底100的第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型(例如，N型)的摻雜物。第一摻雜物區(qū)154a可為低濃度摻雜物區(qū)。例如，可將N型摻雜物離子(例如，砷(As)離子或磷(P)離子)以約1KeV至約40KeV的能量和約1012atoms/cm2至約10 13atoms/cm2的劑量注入襯底100中，從而形成第一摻雜物區(qū)154a。
[0096]參照?qǐng)D13，犧牲填充圖案158可形成在第一溝槽150中。例如，犧牲填充層可形成在焊盤保護(hù)層148上，以填充第一溝槽150，然后可通過回蝕工藝或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝將犧牲填充層平坦化直至暴露焊盤保護(hù)層148的頂表面為止。因此，犧牲填充圖案158可形成在第一溝槽150中。犧牲填充圖案158可包括絕緣層、多晶硅層或它們的任何組合。例如，犧牲填充圖案158的絕緣層可為氮化物層、硅基旋涂硬掩模(SOH)層或碳基SOH層。可利用CVD工藝、ALD工藝或旋涂工藝形成犧牲填充圖案158。
[0097]參照?qǐng)D1A、圖14A和圖14B，支撐圖案160可形成在模制結(jié)構(gòu)10上。例如，支撐圖案160可形成在焊盤保護(hù)層148和犧牲填充圖案158上。如圖1A所示，可形成支撐圖案160以包括多個(gè)橋160a和連接至橋160a的固定部分160b。例如，形成在焊盤保護(hù)層148上的支撐圖案160可包括設(shè)置在模制結(jié)構(gòu)10上的固定部分160b和將模制結(jié)構(gòu)10彼此連接的橋160a。橋160a可沿著第一方向Dl跨越犧牲填充圖案158。橋160a中的每一個(gè)沿著第二方向D2可具有寬度BW。橋160a可沿著第二方向D2以距離BL彼此間隔開。因此，暴露出犧牲填充圖案158的第二溝槽162可設(shè)置在支撐圖案160中。第二溝槽162可具有沿著第二方向D2具有寬度BL的狹縫形。例如，距離BL可比寬度BW大幾倍至幾十倍。在第一方向Dl上，第二溝槽162的寬度可大于第一溝槽150的寬度。第二溝槽162和第一溝槽150的沿著第一方向Dl的寬度之間的差距可為圖14A所示的距離S的兩倍。
[0098]在一些實(shí)施例中，支撐圖案160的橋160a可按照z字形排列，如圖1B所示。例如，沿著第一方向Dl彼此相鄰的橋160a可不對(duì)稱并且可按照z字形排列。在其它實(shí)施例中，支撐圖案160可具有沿著第一方向Dl延伸的直線形狀，如圖4所示。在圖4中，支撐圖案160可設(shè)置為多個(gè)，并且支撐圖案160可沿著第二方向D2排列在焊盤保護(hù)層148上。支撐圖案160可包括多個(gè)橋160a，所述多個(gè)橋160a沿著第一方向Dl跨越犧牲填充圖案158，并延伸至焊盤保護(hù)層148上。例如，與橋160a具有基本相同的形狀的固定部分160b可形成在模制結(jié)構(gòu)10上。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。固定部分160b的寬度可大于橋160a的寬度，或者可具有各種形狀。橋160a中的每一個(gè)可具有在第二方向D2上的寬度BW，并且橋160a可通過距離BL沿著第二方向D2彼此間隔開。
[0099]參照?qǐng)D15A和圖15B，開口區(qū)OA可形成在模制結(jié)構(gòu)10中?？赏ㄟ^第一溝槽150和第二溝槽162去除犧牲層112和犧牲填充圖案158，以在絕緣層110之間形成開口區(qū)0A。例如，如果犧牲層112和犧牲填充圖案158由氮化硅層形成并且絕緣層112由二氧化硅層形成，則可利用包括磷酸的蝕刻溶液各向同性地蝕刻犧牲層112和犧牲填充圖案158，以形成開口區(qū)0A。例如，如果犧牲層112是氮化硅層并且犧牲填充圖案158是SOH層，則可通過灰化工藝去除犧牲填充圖案158，并且可利用包括磷酸的蝕刻溶液去除犧牲層112。開口區(qū)OA可為其中將形成柵電極的區(qū)?？赏ㄟ^開口區(qū)OA暴露垂直溝道結(jié)構(gòu)200的一些部分。例如，可通過開口區(qū)OA暴露出垂直溝道結(jié)構(gòu)200的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130。例如，可通過開口區(qū)OA暴露數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖案130的第一阻擋介電層(圖1lB的132)。另外，可通過開口區(qū)OA中的至少一個(gè)暴露第一垂直溝道圖案128的側(cè)壁。對(duì)應(yīng)于犧牲層112中的每一個(gè)的開口區(qū)OA可沿著第一方向Dl和第二方向D2延伸。
[0100]柵極氧化物層164可形成在第一垂直溝道圖案128的側(cè)壁上，并且緩沖氧化物層166可形成在凹進(jìn)區(qū)150R中。例如，可將第一垂直溝道圖案128的通過開口區(qū)OA暴露的側(cè)壁氧化以形成柵極氧化物層164。同時(shí)，還可將通過凹進(jìn)區(qū)150R暴露的襯底100氧化以形成緩沖氧化物層166。例如，可通過相同的熱氧化工藝將通過凹進(jìn)區(qū)150R暴露的第一垂直溝道圖案128的側(cè)壁和襯底100氧化。通過熱氧化工藝形成的柵極氧化物層164可用作地選擇晶體管的柵極氧化物層。緩沖氧化物層166可保護(hù)包括通過凹進(jìn)區(qū)150R暴露的第一摻雜物區(qū)154a的襯底100。
[0101]參照?qǐng)D16A和圖16B，第二阻擋介電層168和柵極導(dǎo)電層170可按次序形成在襯底100上，以填充開口區(qū)0A?？尚纬傻诙钃踅殡妼?68以保形地覆蓋開口區(qū)OA的內(nèi)表面。例如，第二阻擋介電層168可與絕緣層110的頂表面和底表面接觸。第二阻擋介電層168可與垂直溝道結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁接觸。例如，第二阻擋介電層168可與第一阻擋介電層132接觸。另外，第二阻擋介電層168可與第一垂直溝道圖案128的柵極氧化物層164接觸。第二阻擋介電層168可延伸至凹進(jìn)區(qū)150R中，以形成在緩沖氧化物層166上。例如，第二阻擋介電層168可包括單層或多個(gè)薄層。例如，第二阻擋介電層168可包括高k介電層(例如，氧化鋁層或二氧化鉿層)。在其它實(shí)施例中，可不形成而是可省略第二阻擋介電層168。
[0102]可形成柵極導(dǎo)電層170以填充具有第二阻擋介電層168的開口區(qū)0A。例如，柵極導(dǎo)電層170可包括包含金屬的導(dǎo)電層。例如，柵極導(dǎo)電層170可包括金屬層、金屬硅化物層或金屬氮化物層中的至少一個(gè)。例如，金屬層可包括鎳、鈷、鉑、鈦、鉭或鎢中的至少一個(gè)?？衫肁LD工藝或CVD工藝形成金屬層。例如，金屬硅化物層可包括硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈦、硅化鉭或硅化鎢中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，可沉積多晶硅層和金屬層以填充開口區(qū)0A，并且沉積的多晶硅層和金屬層可通過熱處理工藝彼此反應(yīng)以形成金屬硅化物層。例如，金屬氮化物層可包括氮化鈦、氮化鎢或氮化鉭中的至少一個(gè)。柵極導(dǎo)電層170可填充凹進(jìn)區(qū)150R的至少一部分。
[0103]參照?qǐng)D17A和圖17B，堆疊柵極結(jié)構(gòu)30可形成在襯底100上。堆疊柵極結(jié)構(gòu)30中的每一個(gè)可包括按順序堆疊在襯底100上的柵電極172。在一些實(shí)施例中，可將柵極導(dǎo)電層170各向同性地蝕刻以形成沿著第三方向D3彼此分離的堆疊的柵電極172。例如，柵電極172可具有沿著第一方向Dl從絕緣層110的側(cè)壁朝著垂直溝道結(jié)構(gòu)200橫向凹進(jìn)的被截頂?shù)亩瞬?。因此，沿著第三方向D3彼此相鄰的柵電極172可在物理上彼此分離以防止它們之間短路。結(jié)果，堆疊柵極結(jié)構(gòu)30中的每一個(gè)可包括交替和重復(fù)地堆疊在襯底100上的絕緣層110和柵電極172。
[0104]同時(shí)，如果如參照?qǐng)D1A、圖2A和圖2B描述的那樣，垂直溝道結(jié)構(gòu)200與堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的左側(cè)壁之間的柵電極172的數(shù)量和垂直溝道結(jié)構(gòu)200與堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的右側(cè)壁之間的柵電極172的數(shù)量不同，則堆疊柵極結(jié)構(gòu)30會(huì)朝著柵電極172的數(shù)量更大的側(cè)壁傾斜。隨著堆疊的柵電極172的數(shù)量增加，堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的傾斜現(xiàn)象會(huì)變得更加嚴(yán)重。然而，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，可通過支撐圖案160減輕或防止堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的傾斜現(xiàn)象。例如，堆疊柵極結(jié)構(gòu)30可通過支撐圖案160的橋160a彼此連接，從而可確保堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以減輕或防止堆疊柵極結(jié)構(gòu)30的傾斜現(xiàn)象。結(jié)果，堆疊柵極結(jié)構(gòu)30可減小或防止可在后續(xù)工藝中導(dǎo)致的工藝誤差。
[0105]參照?qǐng)D18A和圖18B，隔離絕緣層178可形成在堆疊的柵極結(jié)構(gòu)30之間的第