[發(fā)明專利]一種3D NAND存儲器及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810829384.6
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108987408A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋雅麗
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157;H01L27/11582;H01L29/24
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙秀芹;王寶筠

本申請公開了一種3D NAND存儲器及其制造方法。該3D NAND存儲器中的溝道層包括二維材料層。因二維材料具有更高的電子遷移率，因此，由二維材料作為溝道層材料制成的3D NAND存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)3D NAND存儲器更好的電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D NAND存儲器及其制造方法。

背景技術(shù)

3D NAND存儲器是一種擁有三維堆疊結(jié)構(gòu)的閃存器件，其存儲核心區(qū)是由交替堆疊的金屬柵層和絕緣層結(jié)合垂直溝道管組成。相同面積條件下，垂直堆疊的金屬柵層越多，意味著閃存器件的存儲密度越大、容量越大。目前常見的存儲結(jié)構(gòu)的字線堆疊層數(shù)可達數(shù)十上百層。

然而，隨著字線堆疊層數(shù)的增加，現(xiàn)有的3D NAND存儲器存在電學(xué)性能較差的問題，例如，3D NAND存儲器目前采用多晶硅作為溝道材料，其開態(tài)電流會隨堆疊層數(shù)增加而迅速降低，這會導(dǎo)致讀寫障礙。目前改進多晶硅溝道的3D NAND存儲器的開態(tài)電流的方法是通過增加溝道多晶硅的晶粒尺寸，但這會導(dǎo)致不同存儲單元閾值電壓的波動變大，且分布變寬，容易引發(fā)可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N3D NAND存儲器及其制造方法，以解決現(xiàn)有3D NAND存儲器存在的上述缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請采用了如下技術(shù)方案：

一種3D NAND存儲器，包括：

襯底；

設(shè)置于所述襯底上層疊結(jié)構(gòu)；

以及貫穿所述層疊結(jié)構(gòu)的溝道孔；

其中，所述溝道孔的側(cè)壁上依次設(shè)置有阻擋層、電荷俘獲層、遂穿層和溝道層，所述溝道層包括二維材料層；所述二維材料層為由能夠穩(wěn)定生長的二維材料形成。

可選地，所述溝道層還包括設(shè)置于所述二維材料層上的襯底材料層。

可選地，所述二維材料為過渡金屬硫族化物。

可選地，所述過渡金屬硫化物中的過渡金屬為Mo、W、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf和V中的至少一種。

可選地，所述過渡金屬硫化物中的硫族元素為S、Se和Te中的至少一種。

可選地，所述二維材料中包括磷和氮化硼中的至少一種。

可選地，所述二維材料中包括摻雜元素。

可選地，形成襯底材料層的襯底材料為多晶硅。

一種3D NAND存儲器的制造方法，包括：

在襯底上形成層疊結(jié)構(gòu)；

刻蝕所述層疊結(jié)構(gòu)以形成貫穿所述層疊結(jié)構(gòu)的溝道孔；

在溝道孔側(cè)壁上依次形成阻擋層、電荷俘獲層、遂穿層；

在所述遂穿層上形成二維材料層，所述二維材料層作為3D NAND存儲器的溝道層，所述二維材料層為由能夠穩(wěn)定生長的二維材料形成。

可選地，形成二維材料層之后，還包括：

在所述二維材料層上形成襯底材料層，所述襯底材料層和所述二維材料層共同作為3D NAND存儲器的溝道層。

可選地，所述二維材料為過渡金屬硫族化物。

可選地，所述在所述遂穿層上形成二維材料層，具體包括：

在所述遂穿層上形成過渡金屬氧化物層；

對所述過渡金屬氧化物層進行硫化，將所述過渡金屬氧化物層硫化成過渡金屬硫族化物層。