下模制絕緣層24上以具有沿第一方向D1和第二方向D2 二者延伸的形狀。水平有源層100可以包括半導(dǎo)體材料。例如，水平有源層100可以包括硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、鎵砷(GaAs)、銦鎵砷(InGaAs)、鋁鎵砷(AlGaAs)和它們的混合物中的至少一種。水平有源層100可以包括例如第一導(dǎo)電類型或p型的摻雜的半導(dǎo)體材料和/或未摻雜的或本征半導(dǎo)體材料。水平有源層100可以形成為具有多晶或單晶結(jié)構(gòu)。水平有源層100可以形成為具有大約300nm-600nm的厚度。
[0109]在示例實施例中，水平有源層100可以包括順序地形成在下模制絕緣層24上的第一有源半導(dǎo)體層102、第二有源半導(dǎo)體層104和第三有源半導(dǎo)體層106。第一有源半導(dǎo)體層至第三有源半導(dǎo)體層102、104、106中的每個可以是沿第一方向D1和第二方向D2 二者延伸的水平層。在一些實施例中，第一有源半導(dǎo)體層至第三有源半導(dǎo)體層102、104、106可以被圖案化成具有在連接區(qū)CTA上的端部。
[0110]第一有源半導(dǎo)體層102可以形成在下模制絕緣層24上。第一有源半導(dǎo)體層102可以摻雜有雜質(zhì)以具有例如P型的導(dǎo)電類型。第一有源半導(dǎo)體層102可以形成為具有例如大約100nm-200nm的厚度。在示例實施例中，第一有源半導(dǎo)體層102可以是利用硼(B)高度摻雜的多晶硅層。第一有源半導(dǎo)體層102可以通過在大約400°C至600°C的溫度且在大約1托至4托的壓強下利用硅源氣體(例如，SiH4SSi2H6)和高濃度硼源氣體(例如，BC13或B2H6)執(zhí)行的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來形成。第一有源半導(dǎo)體層102可以形成為具有大約IX 1019離子/cm3至大約IX 10 21離子/cm 3范圍的p型雜質(zhì)(例如，硼(B))的摻雜濃度。
[0111]第二有源半導(dǎo)體層104可以形成在第一有源半導(dǎo)體層102上。第二有源半導(dǎo)體層104可以包括防止雜質(zhì)從第一有源半導(dǎo)體層102擴散到第三有源半導(dǎo)體層106的雜質(zhì)擴散抑制材料。換言之，第二有源半導(dǎo)體層104可以用作雜質(zhì)擴散阻擋層。第二有源半導(dǎo)體層104可以包含例如用作雜質(zhì)擴散抑制材料的碳。例如，第二有源半導(dǎo)體層104可以是碳摻雜的半導(dǎo)體層。第二有源半導(dǎo)體層104可以形成為具有大約10nm至200nm的厚度。在示例實施例中，第二有源半導(dǎo)體層104可以形成為比第一有源半導(dǎo)體層102或第三有源半導(dǎo)體層106薄。
[0112]在一些實施例中，第二有源半導(dǎo)體層104可以是具有高碳濃度的碳摻雜的多晶硅層。例如，第二有源半導(dǎo)體層104可以通過在大約400°C至600°C的溫度且在大約1托至4托的壓強下利用硅源氣體(例如，SiH4SSi2H6)和高濃度碳源氣體(例如，CH4)執(zhí)行的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來形成。第二有源半導(dǎo)體層104可以形成為具有大約5X1018離子/cm3至大約IX 10 21離子/cm3范圍的碳摻雜濃度。
[0113]第三有源半導(dǎo)體層106可以形成在第二有源半導(dǎo)體層104上。第三有源半導(dǎo)體層106可以形成為具有大約lOOnm至200nm的厚度。在示例實施例中，第三有源半導(dǎo)體層106可以形成為比第一有源半導(dǎo)體層102厚。第三有源半導(dǎo)體層106可以是其摻雜濃度比第一有源半導(dǎo)體層102的摻雜濃度低的p型半導(dǎo)體層(例如，摻雜有硼(B))，或者可以是未摻雜的半導(dǎo)體層。作為示例，第三有源半導(dǎo)體層106可以是具有大約1\1015離子/現(xiàn)3至大約1X1018離子/?113范圍的？型雜質(zhì)(例如，硼)的摻雜濃度的摻雜層。
[0114]在示例實施例中，第三有源半導(dǎo)體層106可以是輕度摻雜的或未摻雜的半導(dǎo)體層。第三有源半導(dǎo)體層106可以通過在大約400°C至600°C的溫度且在大約1托至4托的壓強下利用硅源氣體(例如，SiH4S Si 2H6)和低濃度硼源氣體(例如，BC13S B 2H6)執(zhí)行的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來形成?？梢赃x擇地，第三有源半導(dǎo)體層106可以通過在大約400°C至600°C的溫度且在大約1托至4托的壓強下僅利用硅源氣體(例如，SiH4S Si 2H6)執(zhí)行的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來形成。
[0115]在一些實施例中，第一有源半導(dǎo)體層至第三有源半導(dǎo)體層102、104和106中的每個可以通過以下步驟來形成:利用硅源氣體(例如，SiH4S Si 2H6)執(zhí)行CVD工藝以在下模制絕緣層24上形成硅層(例如，多晶硅層)，然后對硅層執(zhí)行離子注入工藝。例如，第一有源半導(dǎo)體層102可以是或包括可以通過以大約1 X 1014離子/cm2至大約1 X 10 16離子/cm 2的劑量注入P型雜質(zhì)(例如，B或BF2)而形成的高度摻雜的層。第二有源半導(dǎo)體層104可以是或包括可以通過以大約1X1014離子/cm2至大約IX 10 16離子/cm 2的劑量注入碳離子而形成的擴散阻擋層。第三有源半導(dǎo)體層106可以是或包括可以通過以大約1X1012離子/cm2至大約IX 10 14離子/cm2的劑量注入p型雜質(zhì)(例如，B或BF2)形成的輕度摻雜的層?？蛇x擇地，可以省略P型雜質(zhì)的注入，在這種情況下，第三有源半導(dǎo)體層106可以處于未摻雜的狀態(tài)。
[0116]在示例實施例中，第一有源半導(dǎo)體層至第三有源半導(dǎo)體層102、104和106可以形成為具有單晶結(jié)構(gòu)。
[0117]參照圖12，可以在單元陣列區(qū)CAA和連接區(qū)CTA上形成絕緣結(jié)構(gòu)300。
[0118]可以在水平有源層100上形成絕緣結(jié)構(gòu)300。絕緣結(jié)構(gòu)300可以包括交替地且重復(fù)地堆疊在水平有源層100上的絕緣層110和犧牲層112。換言之，絕緣結(jié)構(gòu)300可以包括多個絕緣層110和多個犧牲層112。犧牲層112可以由相對于絕緣層110具有蝕刻選擇性的材料形成。例如，犧牲層112可以由這樣的材料形成:其在用于去除犧牲層112的濕蝕刻工藝中具有比絕緣層110的蝕刻速度高得多的蝕刻速度。在示例實施例中，每個絕緣層110可以是氧化硅層或氮化硅層，犧牲層112可以由氧化硅層、氮化硅層、碳化硅層、硅層和硅鍺層中的一種形成。作為示例，絕緣層110可以由氧化硅層形成，犧牲層112可以由氮化娃層形成。
[0119]可以利用熱化學(xué)氣相沉積(熱CVD)工藝、等離子體增強的CVD工藝或原子層沉積(ALD)工藝形成絕緣層110和犧牲層112。
[0120]犧牲層112可以形成為具有基本相同的厚度。在示例實施例中，絕緣層110中的最下面的絕緣層110可以與水平有源層100接觸。絕緣層110中的最下面的絕緣層110可以是通過熱氧化工藝或沉積工藝形成的氧化硅層，并且可以比絕緣層110中的設(shè)置在最下面的絕緣層110上的其他絕緣層110薄。在一些實施例中，絕緣層110中的第二個最下面的絕緣層110和最上面的絕緣層110可以形成為比犧牲層112或絕緣層110中的其他絕緣層110厚。
[0121]可以將絕緣結(jié)構(gòu)300圖案化為在連接區(qū)CTA上具有階梯式輪廓。換言之，可以將絕緣結(jié)構(gòu)300圖案化為具有階梯式側(cè)壁結(jié)構(gòu)。例如，絕緣結(jié)構(gòu)300可以以如下方式形成:在連接區(qū)CTA上，其豎直厚度沿遠(yuǎn)離單元陣列區(qū)CAA的方向階梯式降低。絕緣結(jié)構(gòu)300可以形成為暴露水平有源層100的一部分。
[0122]可以在連接區(qū)CTA上形成上模制絕緣層120以覆蓋水平有源層100。在一些實施例中，可以在下模制絕緣層24的一部分上形成上模制絕緣層120以覆蓋水平有源層100的端部。上模制絕緣層120可以由例如氧化物或氮化物層形成，或者包括例如氧化物或氮化物層。
[0123]參照圖13，可以在單元陣列區(qū)CAA上形成貫穿絕緣結(jié)構(gòu)300的豎直孔124?？梢酝ㄟ^各向異性蝕刻絕緣結(jié)構(gòu)300來形成豎直孔124。當(dāng)在平面圖中觀看時，豎直孔124可以形成為具有與圖1的豎直結(jié)構(gòu)200的布置相同的布置。例如，可以將豎直孔124布置成形成平行于第一方向D1的多個行和平行于第二方向D2的多個列。當(dāng)形成豎直孔124時，可以過度蝕刻水平有源層100的一部分(例如，第三有源半導(dǎo)體層106)以具有凹陷的輪廓。
[0124]參照圖14A至圖14C，可以在水平有源層100上形成豎直結(jié)構(gòu)200。豎直結(jié)構(gòu)200可以豎直地貫穿絕緣結(jié)構(gòu)300，并且可以與水平有源層100的頂表面接觸。例如，豎直結(jié)構(gòu)200可以形成為分別填充豎直孔124，并且可以豎直地放置在水平有源層100的頂表面上。每個豎直結(jié)構(gòu)200可以包括豎直地放置在水平有源層100的頂表面上或者從水平有源層100的頂表面豎直地延伸的豎直柱140。
[0125]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的示例實施例，豎直柱140可以被構(gòu)造成用作豎直溝道圖案。例如，如圖14B中所示，每個豎直結(jié)構(gòu)200可以包括用作豎直溝道圖案的豎直柱140、存儲圖案130和絕緣填隙圖案144。
[0126]存儲圖案130可以形成為覆蓋豎直孔124的內(nèi)部側(cè)表面。例如，存儲圖案130可以是設(shè)置在豎直孔124的內(nèi)部側(cè)表面上的間隔物(spacer)形狀的結(jié)構(gòu)，并且可以從豎直孔124的頂部延伸到第三有源半導(dǎo)體層106的頂表面。作為示例，存儲圖案130可以是頂部和底部開口的結(jié)構(gòu)。存儲圖案130可以與絕緣結(jié)構(gòu)300的絕緣層110和犧牲層112接觸。存儲圖案130可以包括可以存儲數(shù)據(jù)的層。例如，存儲圖案130可以具有允許福勒-諾德海姆(FN)隧穿現(xiàn)象的層結(jié)構(gòu)。在示例實施例中，存儲圖案130可以包括多個薄層。
[0127]例如，存儲圖案130可以包括可以順序地形成在豎直孔124的內(nèi)部側(cè)表面上的第一阻擋絕緣層132、電荷存儲層134和隧道絕緣層136。第一阻擋絕緣層132可以由氧化硅層和/或高k電介質(zhì)(例如，氧化鋁或氧化鉿)形成，或者包括氧化硅層和/或高k電介質(zhì)(例如，氧化鋁或氧化鉿)。此外，第一阻擋絕緣層132可以以單層或多層的形式設(shè)置。例如，第一阻擋絕緣層132可以是單個氧化硅層。可選擇地，第一阻擋絕緣層132可以包括多個薄層，所述多個薄層包括氧化硅層、氧化鋁層和/或氧化鉿層中的至少一者。
[0128]電荷存儲層134可以是具有導(dǎo)電納米點的絕緣層或捕獲絕緣層。捕獲絕緣層可以包括例如氮化硅層。隧道絕緣層136可以是例如氧化硅層。第一阻擋絕緣層132和電荷存儲層134可以利用等離子體增強的CVD工藝或原子層沉積(ALD)工藝形成。隧道絕緣層136可以利用等離子體增強的CVD工藝、原子層沉積(ALD)工藝或熱CVD工藝形成。隧道絕緣層136可以與豎直溝道圖案140接觸。
[0129]可以將豎直柱140形成為與存儲圖案130接觸。豎直柱140可以形成為共形地覆蓋每個豎直孔124的內(nèi)表面。例如，豎直柱140可以是豎直地放置在水平有源層100上的襯里(liner)結(jié)構(gòu)。豎直柱140可以具有頂部開口的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，豎直柱140可以形成為具有頂部和底部開口的結(jié)構(gòu)、中空圓筒形結(jié)構(gòu)或通心粉形狀的結(jié)構(gòu)。在其他實施例中，豎直柱140可以形成為具有實心柱結(jié)構(gòu)，在這種情況下，可以不在豎直柱140中形成絕緣填隙圖案144。豎直柱140可以包括半導(dǎo)體材料。例如，豎直柱140可以是包括多晶半導(dǎo)體材料、非晶半導(dǎo)體材料和單晶半導(dǎo)體材料中的一種的圖案。在某些實施例中，豎直溝道圖案140可以包括硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、鎵砷(GaAs)、銦鎵砷(InGaAs)、鋁鎵砷(AlGaAs)和它們的混合物中的至少一種。豎直柱140可以由導(dǎo)電類型與水平有源層100的導(dǎo)電類型相同的摻雜的半導(dǎo)體材料或未摻雜的半導(dǎo)體材料形成。豎直柱140可以利用ALD工藝、CVD工藝或外延生長工藝形成。
[0130]可以形成絕緣填隙圖案144以填充設(shè)置有豎直柱140的豎直孔124。絕緣填隙圖案144可以包括氧化硅層或氮化硅層。在形成絕緣填隙圖案144之前，還可以執(zhí)行氫退火工藝以消除可能在豎直溝道圖案140中產(chǎn)生的晶體缺陷。
[0131]作為另一示例，豎直結(jié)構(gòu)200的豎直柱140可以用作豎直柱形狀的電極。參照圖14C，豎直結(jié)構(gòu)200可以包括豎直柱140和存儲圖案130。豎直柱140可以是連接到水平有源層100的豎直柱形狀的電極。此外，豎直結(jié)構(gòu)200可以包括絕緣填隙圖案144。
[0132]可以在豎直孔124的內(nèi)部側(cè)表面上順序地設(shè)置存儲圖案130和豎直柱140。豎直孔124可以包括至少一種導(dǎo)電材料。例如，豎直柱140可以由摻雜的半導(dǎo)體材料、金屬、導(dǎo)電的金屬氮化物、硅化物和納米結(jié)構(gòu)(例如，碳納米管)中的至少一種形成，或者包括摻雜的半導(dǎo)體材料、金屬、導(dǎo)電的金屬氮化物、硅化物和納米結(jié)構(gòu)(例如，碳納米管)中的至少一種。存儲圖案130可以設(shè)置在絕緣結(jié)構(gòu)300和豎直柱140之間。存儲圖案130可以是可變電阻圖案。例如，存儲圖案130可以由呈現(xiàn)可變電阻性質(zhì)的至少一種材料形成，或者包括呈現(xiàn)可變電阻性質(zhì)的至少一種材料。
[0133]作為示例，存儲圖案130可以包括能夠利用向其施加的熱能來改變其電阻的材料(例如，可相變的材料)。這里，經(jīng)過鄰近于存儲圖案130的電極的電流可以產(chǎn)生熱能?？上嘧兊牟牧峡梢园ㄤR(Sb)、碲(Te)和砸(Se)中的至少一種。例如，可相變的材料可以包括由具有大約20原子百分比濃度至80原子百分比濃度的碲(Te)、具有大約5原子百分比濃度至50原子百分比濃度的銻(Sb)和具有剩余濃度的鍺(Ge)形成的硫族化物。另外，可相變的材料還可以包括作為雜質(zhì)的N、0、C、B1、In、B、Sn、S1、T1、Al、N1、Fe、Dy和La中的至少一種。
[0134]作為另一示例，存儲圖案130可以被構(gòu)造成具有層狀結(jié)構(gòu)，其中，該層狀結(jié)構(gòu)的電阻可利用流過其的電流的自旋轉(zhuǎn)移現(xiàn)象來改變。存儲圖案130可以是呈現(xiàn)磁阻性質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)，并且可以被構(gòu)造成包括至少一種鐵磁材料和/或至少一種反鐵磁材料。
[0135]作為另外的示例，存儲圖案130可以包括過渡金屬氧化物和鈣鈦礦化合物中的至少一種。例如，存儲圖案130可以由氧化銀、氧化鈦、氧化鎳、氧化錯、氧化銀、？010((?1.，Ca)Μη 03)、氧化鎖鈦、氧化鋇鎖鈦、氧化鎖錯、氧化鋇錯和氧化鋇鎖錯中的至少一種形成，或者包括氧化銀、氧化鈦、氧化鎳、氧化錯、氧化銀、PCMO ((Pr, Ca) Μη03)、氧化鎖鈦、氧化鋇鎖鈦、氧化鍶鋯、氧化鋇鋯和氧化鋇鍶鋯中的至少一種?？梢孕纬山^緣填隙圖案144以填充設(shè)置有豎直柱電極圖案140的豎直孔124。
[0136]可以分別在豎直結(jié)構(gòu)200上形成導(dǎo)電墊126。導(dǎo)電墊126可以由導(dǎo)電材料形成，或者包括導(dǎo)電材料。導(dǎo)電墊126可以以利用雜質(zhì)摻雜的圖案的形式設(shè)置。在示例實施例中，豎直結(jié)構(gòu)200的與導(dǎo)電墊126接觸的端部可以用作漏極區(qū)。
[0137]參照圖15，可以在絕緣結(jié)構(gòu)300中并且在單元陣列區(qū)CAA上形成溝槽150。溝槽150的形成可以包括使絕緣結(jié)構(gòu)300圖案化以暴露水平有源層100的第三有源半導(dǎo)體層106。例如，可以使溝槽150形成為平行于第一方向D1延伸，因此如圖1中所示，絕緣結(jié)構(gòu)300可以在第二方向D2上被劃分成多個部分。因此，如圖1中所示，豎直結(jié)構(gòu)200可以構(gòu)成多個組，每個組包括平行于第一方向D1布置的多個豎直結(jié)構(gòu)200。在示例實施例中，豎直結(jié)構(gòu)200的每個組可以設(shè)置在鄰近于其的一對溝槽150之間。豎直結(jié)構(gòu)200的每個組可以包括平行于第一方向D1布置的一行或更多行豎直結(jié)構(gòu)200。在某些實施例中，溝槽150可以形成為具有傾斜的側(cè)表面。
[0138]參照圖16，可以在絕緣結(jié)構(gòu)300中并且在單元陣列區(qū)CAA和連接區(qū)CTA上形成開口 160。例如，可以通過經(jīng)由溝槽150從絕緣結(jié)構(gòu)300去除犧牲層112來形成開口 160。例如，開口 160的形成可以包括利用各向同性蝕刻技術(shù)選擇性地去除犧牲層112。可以形成開口 160以暴露豎直結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁。
[0139]參照圖17，可以在單元陣列區(qū)CAA上形成單元陣列結(jié)構(gòu)CS。單元陣列結(jié)構(gòu)CS可以包括堆疊件400、豎直結(jié)構(gòu)200和共源極區(qū)166。堆疊件400中的每個可以包括豎直地堆疊在單元陣列區(qū)CAA上的電極GE，豎直結(jié)構(gòu)200可以形成為貫穿堆疊件400。
[0140]電極GE的形成可以包括沉積導(dǎo)電層以填充開口 160，然后使導(dǎo)電層圖案化?？梢詧?zhí)行使導(dǎo)電層圖案化的步驟以從溝槽150去除導(dǎo)電層。由于從溝槽去除了導(dǎo)電層，因此導(dǎo)電層可以豎直地分離以形成保留在開口 160中的電極GE。在示例實施例中，如圖3A中所示，在沉積導(dǎo)電層之前，可以在開口 160中形成第二阻擋絕緣層138。例如，第二阻擋絕緣層138可以形成為覆蓋電極GE的頂表面、底表面和側(cè)表面，并且與存儲圖案130的第一阻擋絕緣層132接觸。在其他實施例中，如圖3B中所示，電極GE可以與存儲圖案130直接接觸。
[0141]電極GE可以從單元陣列區(qū)CAA延伸到連接區(qū)CTA，并且可以具有位于連接區(qū)CTA上的墊部GEA。電極GE的墊部GEA可以形成為具有階梯式結(jié)構(gòu)。例如，電極GE的水平長度可以沿遠(yuǎn)離水平有源層100的向上的豎直方向減小。
[0142]S卩，堆疊件400可以包括沿豎直方向交替地且重復(fù)地堆疊在水平有源層100上的絕緣層110和電極GE。如圖1中所示，堆疊件400可以平行于第一方向D1延伸并且可在第二方向D2上彼此分離。可以將豎直結(jié)構(gòu)200形成為豎直地貫穿堆疊件400，因此，電極GE可以圍繞豎直結(jié)構(gòu)200。堆疊件400中的每個可以在連接區(qū)CTA上具有階梯式側(cè)壁輪廓。