[發明專利]3D垂直NAND以及通過前側工藝和后側工藝制造其的方法

有效

• 申請號: 201280028751.3
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103620789A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: J.阿爾斯梅爾
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L29/788;H01L27/115;H01L21/764;H01L29/66;H01L21/336;H01L21/8247
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 萬里晴

1.一種制造單片式三維NAND串的方法，包括：

在基板上方形成第一材料和第二材料的交替層的疊層，其中所述第一材料包括導電的控制柵極材料或半導體控制柵極材料，其中第二材料包括第一犧牲材料；

蝕刻所述疊層以在所述疊層中形成后側開口；

在所述后側開口中沉積第二犧牲材料；

蝕刻所述疊層以在所述疊層中形成前側開口；

通過所述前側開口選擇性地去除所述第二材料以形成第一凹陷；

在所述第一凹陷中形成第一阻擋電介質以部分地填充所述第一凹陷；

在所述第一凹陷的位于所述第一阻擋電介質上方的剩余未填充部分中形成彼此分離的多個間隔開的虛設層分段；

在所述前側開口中的所述第一阻擋電介質上方形成電荷儲存材料層；

在所述前側開口中的所述電荷儲存材料層上方形成隧道電介質層；

在所述前側開口中的所述隧道電介質層上方形成半導體溝道層；

從所述后側開口選擇性地去除所述第二犧牲層；

通過所述后側開口選擇性地去除所述多個虛設層分段以暴露在所述后側開口中的所述第一凹陷；

通過所述后側開口和所述第一凹陷選擇性地去除所述電荷儲存材料層的多個部分以形成多個間隔開的電荷儲存分段；和

通過所述后側開口在所述第一凹陷中和所述間隔開的電荷儲存分段之間形成第二阻擋電介質。

2.如權利要求1所述的方法，其中在所述間隔開的電荷儲存分段之間形成所述第二阻擋電介質的步驟部分地填充所述間隔開的電荷儲存分段之間的空間，以在相鄰的電荷儲存分段之間留下空氣間隙。

3.如權利要求1所述的方法，還包括：

在選擇性地去除所述第二材料的步驟之后，通過所述第一凹陷蝕刻在所述第二犧牲材料中的第二凹陷；

在所述第一凹陷中形成第一阻擋電介質的步驟期間，在所述第二凹陷中形成第一阻擋電介質；

在從所述后側開口選擇性地去除所述第二犧牲層的步驟之后以及在選擇性地去除所述多個虛設層分段的步驟之前，通過所述后側開口從所述第二凹陷選擇性地去除所述第一阻擋電介質；以及

在選擇性地去除所述電荷儲存材料的多個部分的步驟之后，在含氫、氧或氮的至少一個的環境中執行溝道晶粒邊界鈍化退火，使得所述環境通過所述后側開口以及通過所述第一凹陷到達所述溝道。

4.如權利要求1所述的方法，還包括：

在形成所述電荷儲存材料層的步驟之前，在所述前側開口中的所述第一阻擋電介質以及所述多個虛設層分段上方形成蝕刻停止層，使得形成所述電荷儲存材料層的步驟在所述前側開口中的蝕刻停止層上形成所述電荷儲存材料層；以及

在選擇性地去除所述多個虛設層分段的步驟之后以及在選擇性地去除所述電荷儲存材料層的多個部分的步驟之前，通過所述后側開口選擇性地去除所述蝕刻停止層的多個部分。

5.如權利要求1所述的方法，其中：

所述半導體溝道的至少一個端部在基本上與所述基板的主表面垂直的方向垂直地延伸；以及

所述多個間隔開的電荷儲存分段包括多個垂直地間隔開的浮置柵極或多個垂直地間隔開的電介質電荷儲存分段。

6.如權利要求1所述的方法，其中在所述前側開口中形成所述半導體溝道層的步驟用所述半導體溝道層來完全填充所述前側開口。

7.如權利要求1所述的方法，其中在所述前側開口中形成所述半導體溝道層的步驟在所述前側開口的側壁上而不是在所述前側開口的中心部分中形成所述半導體溝道層，使得所述半導體溝道層不完全填充所述前側開口。

8.如權利要求7所述的方法，還包括在所述前側開口的所述中心部分中形成絕緣填充材料以完全填充所述前側開口。

9.如權利要求1所述的方法，還包括在所述半導體溝道上方形成上電極。

10.如權利要求9所述的方法，還包括在形成所述疊層之前在所述半導體溝道層下面提供下電極。