[發明專利]用于三維存儲器的具有單晶硅的選擇柵極晶體管

有效

• 申請號: 201680053930.0
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN108028255B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: M.喬杜里;張艷麗;J.劉;R.S.馬卡拉;J.阿爾斯梅爾
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157;H01L27/11573;H01L27/11582;H01L21/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

3D存儲器結構的制造工藝使用激光熱退火(LTA)提供漏極側選擇柵極(SGD)晶體管的單晶硅溝道。該3D存儲器結構包含由交替的導電層和電介質層的陣列形成的堆疊體。通過用存儲器膜填充存儲器孔來形成NAND串，其包含電荷捕獲材料、隧道氧化物以及多晶硅溝道。在一種情況下，分開的氧化物和多晶硅分別形成SGD晶體管柵極氧化物和溝道，其中在多晶硅上執行LTA。在另一種情況下，對于SGD晶體管和存儲器單元使用相同的氧化物和多晶硅。多晶硅的一部分轉化為單晶硅。單晶硅的背側經由控制柵極層中的空隙經受外延生長和熱氧化。

技術領域

本技術涉及存儲器器件。

背景技術

半導體存儲器器件在各種電子器件中的使用已經變得日益流行。例如，非易失性半導體存儲器使用在蜂巢電話、數碼相機、個人數字助理、移動計算裝置、非移動計算裝置以及其他裝置中。

諸如電荷捕獲材料的電荷儲存材料可以使用在這樣的存儲器器件中，以儲存表示數據狀態的電荷。電荷捕獲材料可以垂直布置為三維(3D)堆疊存儲器結構，或水平布置為二維(2D)存儲器結構。3D存儲器結構的一個示例是位成本可規模化(Bit Cost Scalable，BiCS)架構，其包括交替的導電層和電介質層的堆疊體。

存儲器器件包含可以布置為串的存儲器單元，例如，在串的端部處提供選擇柵極晶體管，以將串的溝道選擇性地連接到源極線或位線。然而，在提供這樣的存儲器器件中存在各種挑戰。

附圖說明

圖1是示例性存儲器器件的框圖。

圖2是包括圖1的存儲器陣列126的示例性三維配置的塊的集合的存儲器器件600的立體圖。

圖3圖示了圖2的塊中的一個的一部分的示例性截面圖。

圖4圖示了圖3的堆疊體中的存儲器孔直徑的曲線圖。

圖5圖示了圖3的堆疊體的區域622的特寫圖。

圖6圖示了圖3的堆疊體的示例性字線層WLL10的俯視圖。

圖7圖示了圖3的堆疊體的示例性頂部電介質層DL19的俯視圖。

圖8圖示了圖6的子塊SBa-SBd中的示例性NAND串。

圖9A圖示了示例性制造工藝，其中提供單晶硅作為選擇柵極晶體管的溝道。

圖9B圖示了根據圖9A的步驟906和908在控制柵極層中用金屬取代犧牲材料的示例性工藝。

圖9C圖示了SGD晶體管的漏極電流對控制柵極電壓的曲線圖。

圖10A-10J描述了圖9A的第一方法。

圖10A圖示了初始配置的堆疊體1000a。

圖10B圖示了通過使圖10A的堆疊體1000a的芯氧化物凹陷而形成的堆疊體1000b。

圖10C圖示了通過回蝕刻圖10B的堆疊體1000b的存儲器膜和芯氧化物以在存儲器孔的頂部處產生開口而形成的堆疊體1000c。

圖10D圖示了通過在圖10C的堆疊體1000c的開口中沉積柵極氧化物而形成的堆疊體1000d。

圖10E圖示了通過在圖10D的堆疊體1000d的開口中提供多晶硅的封閉的圓柱并且進行多晶硅的激光熱退火(LTA)而形成的堆疊體1000e。

圖10F圖示了結晶深度對LTA劑量的曲線圖。

圖10G圖示了最大結晶深度對溝道長度的曲線圖。

圖10H圖示了通過在圖10D的堆疊體1000d的開口中提供具有芯氧化物的多晶硅的開放的圓柱并且進行多晶硅的激光熱退火而形成的堆疊體1000h，其作為圖10E的替代。