[發明專利]一種3D NAND存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810293143.4
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108461498A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 劉峻;霍宗亮
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11524
• 分類號: H01L27/11524;H01L27/11551;H01L29/49;H01L21/28
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發明提供了一種3D NAND存儲器及其制備方法，上述3D NAND存儲器包括襯底以及形成在上述襯底上的堆疊層，上述堆疊層包括若干金屬柵極層，上述若干金屬柵極層沿襯底的厚度方向間隔設置；形成在上述堆疊層中，垂直于上述襯底的若干溝道孔；位于上述溝道孔內的溝道層。本發明所提供的3D NAND的制備方法步驟簡單，可操作性強，所制備的3D NAND存儲器，柵極的電阻率較低，使得存儲器的控制更順暢，加快了編程和讀取的速度。

技術領域

本發明涉及三維半導體存儲器領域，尤其涉及三維NAND型存儲器領域。

背景技術

為了滿足高效及廉價的微電子產業的發展，半導體存儲器件需要具有更高的集成密度。關于半導體存儲器件，因為它們的集成密度在決定產品價格方面是非常重要的，即高密度集成是非常重要的。對于傳統的二維及平面半導體存儲器件，因為它們的集成密度主要取決于單個存儲器件所占的單位面積，集成度非常依賴于光刻、掩膜工藝的好壞。但是，即使不斷用昂貴的工藝設備來提高光刻、掩膜工藝精度，集成密度的提升依舊是非常有限的。

作為克服這種二維極限的替代，三維半導體存儲器件被提出。三維半導體存儲器件，需要具有可以獲得更低制造成本的工藝，并且能夠得到可靠的器件結構。

目前已有的3D NAND存儲器中，柵極由多晶硅材質構成，由于多晶硅材質的柵極的高電阻率，大大影響了3D NAND存儲器的編程以及讀取速度。

發明內容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

為了解決上述存在的問題，本發明提供了一種3D NAND存儲器，包括：襯底以及形成在上述襯底上的堆疊層，上述堆疊層包括若干金屬柵極層，上述若干金屬柵極層沿襯底的厚度方向間隔設置；形成在上述堆疊層中，垂直于上述襯底的若干溝道孔；位于上述溝道孔內的溝道層。

可選的，上述金屬柵極層的材質包括金屬鎢。

可選的，上述3D NAND存儲器還包括形成于上述堆疊層中的柵線隔槽，上述柵線隔槽在上述堆疊層與堆疊層之間形成絕緣隔離。

可選的，上述柵線隔槽中填充有氧化硅；或者，上述柵線隔槽為真空柵線隔槽。

可選的，上述3D NAND存儲器為浮柵型3D NAND存儲器，上述存儲器還包括：位于上述金屬柵極層與溝道層之間的浮柵。

可選的，上述3D NAND存儲器還包括：位于相鄰兩層上述金屬柵極層之間的層間絕緣層；在水平朝向上述溝道孔的方向上，上述層間絕緣層突出于相鄰的上述金屬柵極層，以使得上述金屬柵極層鄰近上述溝道孔的端部具有橫向溝槽；以及上述浮柵位于上述橫向溝槽中。

可選的，上述3D NAND存儲器為電荷捕獲型存儲器，上述存儲器還包括：在上述金屬柵極層與溝道層之間依次設置的阻擋層、電荷捕獲層、隧穿層。

本發明還提供了一種3D NAND存儲器的制備方法，包括：提供襯底；在上述襯底上形成堆疊層，上述堆疊層包括若干金屬柵極層，上述若干金屬柵極層沿襯底的厚度方向間隔設置；在上述堆疊層中形成溝道孔，上述溝道孔垂直于上述襯底；以及形成位于上述溝道孔內的溝道層。

可選的，形成上述堆疊層進一步包括：在上述襯底上沉積偽柵極層和層間絕緣層交替層疊的堆疊層；蝕刻上述堆疊層，以形成柵線隔槽；以及蝕刻上述偽柵極層，向已去除的上述偽柵極層區域填充金屬介質，以形成金屬柵極層。

可選的，上述金屬介質包括金屬鎢。

可選的，上述制備方法還包括：對上述柵線隔槽進行絕緣處理，以在上述堆疊層與堆疊層之間形成絕緣隔離。