[發明專利]一種三維存儲器的制備方法及其結構

在審

• 申請號: 201710759970.3
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107706186A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 邵明;徐強;李廣濟;宋豪杰
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11551
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司11619
• 代理人: 董李欣

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造領域，尤其涉及一種三維存儲器的制備方法及其結構。

背景技術

隨著市場需求對存儲器容量的不斷提高，傳統的基于平面或二維結構的存儲器在單位面積內可提供的存儲單元數量已經接近極限，無法進一步滿足市場對更大容量存儲器的需求。就如同在一塊有限的平面上建立的數間平房，這些平房整齊排列，但是隨著需求量的不斷增加，平房的數量不斷井噴，可最終這塊面積有限的平面只能容納一定數量的平房而無法繼續增加。平面結構的存儲器已接近其實際擴展極限，給半導體存儲器行業帶來嚴峻挑戰。

為了解決上述困難，業界提出了三維存儲器(3D NAND)的概念，其是一種新興的閃存類型，通過把內存顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND閃存帶來的限制。不同于將存儲芯片放置在單面，新的3D NAND技術，垂直堆疊了多層數據存儲單元，具備卓越的精度?；谠摷夹g，可打造出存儲容量比同類NAND技術高達數倍的存儲設備。該技術可支持在更小的空間內容納更高存儲容量，進而帶來很大的成本節約、能耗降低，以及大幅的性能提升以全面滿足眾多消費類移動設備和要求最嚴苛的企業部署的需求。利用新的技術使得顆粒能夠進行立體式的堆疊，從而解決了由于晶圓物理極限而無法進一步擴大單晶片可用容量的限制，在同樣體積大小的情況下，極大的提升了存儲器顆粒單晶片的容量體積，進一步推動了存儲顆?？傮w容量的飆升。

圖1-5示出了現有的三維存儲器的制備工藝流程示意圖。如圖1所示，首先提供一基板10，所述基板10可以是任何半導體襯底，例如硅晶圓，在所述基板10上交替沉積二氧化硅層11和氮化硅層12的多層層疊結構13；如圖2所示，在所述多層層疊結構13中形成通孔14，并進一步將所述氮化硅層12刻蝕掉；如圖3所示，在上述被去掉的氮化硅層12的位置填充鎢金屬，并進行隔離刻蝕，形成隔離的金屬柵層15；如圖4所示，在所述通孔14的側壁上沉積二氧化硅層介質層16，并在通孔內形成溝道區17，如圖5所示，在多層層疊結構13頂部繼續沉積金屬層并通過光刻工藝以形成陣列共源極18，再沉積二氧化硅層19以覆蓋多層層疊結構的頂部，并在二氧化硅層19中形成陣列共源極通孔20，并在通孔20中填充金屬以電連接陣列共源極引線18。

通孔(via)為相鄰的金屬層之間提供了電連接通路，通孔中有導電金屬填充，以形成金屬層間的導電通路。如圖6所示，在現有工藝中，陣列共源極1(ACS，Array Common Source)上方的通孔20工藝窗口(window)受到陣列共源極18的線寬的影響，其通孔20窗口的大小不能超過陣列共源極18線寬的尺度，由于陣列共源極18線寬的不斷減小，導致通孔20的直徑隨之減小，而過小的通孔20直徑會影響通孔中導電金屬的填充，導致通孔內的導電金屬填充不充分，出現短路現象，從而影響存儲器件的正常工作。

發明內容

本發明的目的就是為了解決以上問題，本發明的目的通過以下技術方案實現的。

一種三維存儲器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供一基板，在所述基板上形成三維存儲器的陣列存儲區；

在所述陣列存儲區形成陣列共源極，以及與所述陣列共源極電連接的接觸孔，所述陣列共源極位于所述接觸孔處的寬度大于陣列共源極其它位置處的寬度。

優選地，所述接觸孔的孔徑小于所述陣列共源極位于該接觸孔處的寬度，并且所述接觸孔的孔徑等于或大于所述陣列共源極其它位置處的寬度。

優選地，所述陣列共源極位于所述接觸孔處的形狀與所述接觸孔的形狀相似。

優選地，所述陣列共源極位于所述接觸孔處的形狀為矩形，菱形，圓形，橢圓形，多邊形。

優選地，所述陣列共源極位于所述接觸孔處的寬度為100埃至5000埃。

優選地，所述形成三維存儲器的陳列存儲區包括在所述基板上交替形成氮化硅層和二氧化硅層的多層堆疊結構；在所述多層層疊結構中形成通孔，所述通孔的底部暴露所述基板，并將所述氮化硅層刻蝕掉；在上述被去掉的氮化硅層的位置填充金屬，例如金屬鎢，并進行隔離刻蝕，形成金屬柵層；在所述通孔的的側壁上沉積二氧化硅層介質層，并在通孔內形成存儲單元的溝道區，在多層層疊結構頂部繼續沉積金屬層，并通過光刻工藝形成陣列共源極引線，再沉積二氧化硅層覆蓋所述多層層疊結構的頂部，并在二氧化硅層中形成陣列共源極通孔，并填充金屬以電連接陣列共源極引線。

本發明還提供一種三維存儲器結構，其特征在于，所述三維存儲器結構是由如上述任意一項所述的方法制備得到的。