半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统的制作方法

本公开涉及半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统。

背景技术：

1、在需要数据存储的数据存储系统中需要能够存储大量数据的半导体装置。因此，正在研究用于增加半导体装置的数据存储容量的方法。例如，作为用于增加半导体装置的数据存储容量的方法之一，已经提出了包括三维布置的存储器单元而不是二维布置的存储器单元的半导体装置。

技术实现思路

1、提供了一种包括具有提高的可靠性的半导体装置的数据存储系统。

2、根据本公开的一方面，一种半导体装置包括：堆叠结构，其包括在第一方向上堆叠的层间绝缘层和栅电极；沟道结构，其穿透堆叠结构以在第一方向上延伸；导电层，其在堆叠结构上；以及分离区域，其穿透堆叠结构以在垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此间隔开，其中，分离区域中的每一个包括：分离区域贯穿部分，其穿透堆叠结构；至少一个分离区域头部，其突出到导电层中；以及侧突起部分，其从分离区域贯穿部分的侧表面朝向栅电极突出，其中侧突起部分在第一方向上彼此间隔开；第一侧绝缘层，其在分离区域和栅电极之间；第二侧绝缘层，其在第一侧绝缘层的内侧表面上；以及掩埋绝缘层，其在第二侧绝缘层的内侧表面上，并且其中，分离区域中的每一个的侧突起部分中的每一个包括：第一水平绝缘层，其包括第二侧绝缘层的朝向栅电极中的一个突出的部分；以及第二水平绝缘层，其包括第一侧绝缘层的沿着第一水平绝缘层折叠的部分，其中，侧突起部分中的每一个的第二水平绝缘层与侧突起部分中的第一侧突起部分的第一水平绝缘层的上表面接触，并且与侧突起部分中的第二侧突起部分的第一水平绝缘层的下表面接触，其中，第一侧突起部分在第一方向上与第二侧突起部分相邻。

3、根据本公开的一方面，一种半导体装置包括：第一半导体结构，其包括第一衬底、第一衬底上的电路元件、连接到电路元件的下互连结构、以及连接到下互连结构的下接合结构；以及第二半导体结构，其在第一半导体结构上，第二半导体结构包括接合到下接合结构的上接合结构，其中，第二半导体结构包括：导电层；堆叠结构，其在导电层下方，并且包括在与导电层的上表面垂直的第一方向上堆叠的层间绝缘层和栅电极；上互连结构，其在堆叠结构下方并且联结到上接合结构；沟道结构，其包括联结到导电层的沟道层，沟道结构在第一方向上穿透堆叠结构；以及分离区域，其中，分离区域包括：分离区域贯穿部分，其在垂直于第一方向的第二方向上穿透堆叠结构；分离区域头部，其从分离区域贯穿部分突出到导电层中，并且在第二方向上彼此间隔开，侧绝缘层，其与分离区域贯穿部分的侧表面接触；掩埋绝缘层，其在侧绝缘层的内部；以及上掩埋绝缘层，其从掩埋绝缘层在第一方向上延伸，并且突出到导电层的内部中以形成分离区域头部，并且其中，上掩埋绝缘层与导电层接触。

4、根据本公开的一方面，一种数据存储系统包括：半导体装置，其包括输入/输出焊盘；以及控制器，其通过输入/输出焊盘连接到半导体装置，并且被配置为控制半导体装置，其中，半导体装置包括：堆叠结构，其包括在第一方向上堆叠的层间绝缘层和栅电极；沟道结构，其穿透堆叠结构以在第一方向上延伸；导电层，其在堆叠结构上；以及分离区域，其穿透堆叠结构以在垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此间隔开，其中，分离区域中的每一个包括：分离区域贯穿部分，其穿透堆叠结构；至少一个分离区域头部，其突出到导电层中；以及侧突起部分，其从分离区域贯穿部分的侧表面朝向栅电极突出，其中侧突起部分在第一方向上彼此间隔开；第一侧绝缘层，其在分离区域和栅电极之间；第二侧绝缘层，其在第一侧绝缘层的内侧表面上；以及掩埋绝缘层，其在第二侧绝缘层的内侧表面上，并且其中，分离区域中的每一个的侧突起部分中的每一个包括：第一水平绝缘层，其包括第二侧绝缘层的朝向栅电极中的一个突出的部分；以及第二水平绝缘层，其包括第一侧绝缘层的沿着第一水平绝缘层折叠的部分，其中，侧突起部分中的每一个的第二水平绝缘层与侧突起部分中的第一侧突起部分的第一水平绝缘层的上表面接触，并且与侧突起部分中的第二侧突起部分的第一水平绝缘层的下表面接触，其中，第一侧突起部分在第一方向上与第二侧突起部分相邻。

1.一种半导体装置，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二侧绝缘层包括与所述掩埋绝缘层不同的材料。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述堆叠结构包括在所述导电层的下表面上的最上层间绝缘层，并且

4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第二侧绝缘层的上表面与所述第一侧绝缘层和所述掩埋绝缘层接触。

5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第二侧绝缘层的上表面完全与所述第一侧绝缘层接触。

6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二侧绝缘层的上表面完全与所述掩埋绝缘层接触。

7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二侧绝缘层与所述分离区域贯穿部分的上表面间隔开。

8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述沟道结构包括：

9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述至少一个分离区域头部的上表面具有第一宽度，所述至少一个分离区域头部的下表面具有第二宽度，并且所述第一宽度小于所述第二宽度。

10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，所述分离区域贯穿部分的上表面具有第三宽度，并且所述第三宽度是所述第二宽度的至少两倍。

11.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，所述分离区域中的每一个的所述侧突起部分在所述第一方向上具有第四宽度，并且所述第二宽度小于或等于所述第四宽度的两倍。

12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述沟道结构包括穿透所述堆叠结构并在所述第一方向上连接的沟道部分、以及在所述沟道部分之间的沟道弯曲部分，

13.一种半导体装置，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，所述侧绝缘层包括与所述掩埋绝缘层不同的材料。

15.根据权利要求13所述的半导体装置，还包括在所述堆叠结构与所述侧绝缘层之间的内侧绝缘层。

16.根据权利要求15所述的半导体装置，还包括侧突起部分，所述侧突起部分从所述分离区域贯穿部分的侧表面朝向所述栅电极突出，并且在所述第一方向上彼此间隔开，

17.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，所述分离区域头部中的每一个的下表面具有第二宽度，所述分离区域贯穿部分的上表面具有第三宽度，所述第二宽度小于所述第三宽度，并且

18.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，所述沟道结构包括穿透所述堆叠结构的沟道结构贯穿部分和突出到所述导电层中的沟道结构头部，所述沟道结构头部在所述第一方向上相对于所述导电层的下表面具有第一高度，

19.根据权利要求18所述的半导体装置，其中，所述沟道结构头部的所述沟道层和所述分离区域的所述上掩埋绝缘层完全与所述导电层接触。

20.一种数据存储系统，包括：