[發(fā)明專利]3D存儲器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811207913.5
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109346479B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華文宇;劉藩東
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;李向英

本申請公開了一種3D存儲器件及其制造方法。該3D存儲器件包括：半導(dǎo)體襯底；柵疊層結(jié)構(gòu)，位于半導(dǎo)體襯底上，包括交替堆疊的多個(gè)柵極導(dǎo)體與多個(gè)層間絕緣層；以及多個(gè)溝道柱，貫穿柵疊層結(jié)構(gòu)，并與半導(dǎo)體襯底電相連；3D存儲器件還包括導(dǎo)電柱，貫穿柵疊層結(jié)構(gòu)，與半導(dǎo)體襯底電相連，并分布在多個(gè)溝道柱之間，每個(gè)導(dǎo)電柱用于通過半導(dǎo)體襯底向周圍的溝道柱供電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲器技術(shù)，更具體地，涉及一種3D存儲器件及其制造方法。

背景技術(shù)

存儲器件的存儲密度的提高與半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步密切相關(guān)。隨著半導(dǎo)體制造工藝的特征尺寸越來越小，存儲器件的存儲密度越來越高。為了進(jìn)一步提高存儲密度，已經(jīng)開發(fā)出三維結(jié)構(gòu)的存儲器件(即，3D存儲器件)。3D存儲器件包括沿著垂直方向堆疊的多個(gè)存儲單元，在單位面積的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。

現(xiàn)有的3D存儲器件主要用作非易失性的閃存。兩種主要的非易失性閃存技術(shù)分別采用NAND和NOR結(jié)構(gòu)。與NOR存儲器件相比，NAND存儲器件中的讀取速度稍慢，但寫入速度快，擦除操作簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)更小的存儲單元，從而達(dá)到更高的存儲密度。因此，采用NAND結(jié)構(gòu)的3D存儲器件獲得了廣泛的應(yīng)用。

NAND結(jié)構(gòu)的3D存儲器件包括：柵疊層結(jié)構(gòu)、貫穿柵疊層結(jié)構(gòu)的溝道柱以及導(dǎo)電通道，采用柵疊層結(jié)構(gòu)提供選擇晶體管和存儲晶體管的柵極導(dǎo)體，采用溝道柱提供選擇晶體管和存儲晶體管的溝道層與柵介質(zhì)疊層，以及采用導(dǎo)電通道實(shí)現(xiàn)存儲單元串的互連。然而，在3D存儲器件中，導(dǎo)電通道僅僅對位于其兩側(cè)的溝道柱供電，需要先形成多個(gè)柵線隔槽，在形成溝道柱之后，再填充柵線隔槽形成導(dǎo)電通道，不僅工藝復(fù)雜，而且導(dǎo)電通道需要占據(jù)大量3D存儲器件中的空間，此外，由于導(dǎo)電通道導(dǎo)電通道需要填充整個(gè)柵線隔槽，不僅晶片翹曲度難以控制，而且耗材較多、成本較高。

期望進(jìn)一步改進(jìn)3D存儲器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法，在實(shí)現(xiàn)對溝道柱進(jìn)行供電實(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步提高器件的良率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的3D存儲器件及其制造方法，通過導(dǎo)電柱向其周圍的溝道柱供電，實(shí)現(xiàn)了提高器件的良率和可靠性的目的。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種3D存儲器件，包括：半導(dǎo)體襯底；柵疊層結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上，包括交替堆疊的多個(gè)柵極導(dǎo)體與多個(gè)層間絕緣層；以及多個(gè)溝道柱，貫穿所述柵疊層結(jié)構(gòu)，并與所述半導(dǎo)體襯底電相連；所述3D存儲器件還包括多個(gè)導(dǎo)電柱，貫穿所述柵疊層結(jié)構(gòu)，與所述半導(dǎo)體襯底電相連，并分布在所述多個(gè)溝道柱之間，每個(gè)所述導(dǎo)電柱用于通過所述半導(dǎo)體襯底向其周圍的所述溝道柱供電。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電柱包括導(dǎo)電芯部與圍繞所述導(dǎo)電芯部的絕緣層，其中，所述導(dǎo)電芯部與所述半導(dǎo)體襯底接觸，并通過所述絕緣層與所述多個(gè)柵極導(dǎo)體隔開。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電芯部的材料包括鎢和/或多晶硅。

優(yōu)選地，所述多個(gè)溝道柱呈陣列排布，每列溝道柱與相鄰列的溝道柱交錯(cuò)排布。

優(yōu)選地，每隔兩行溝道柱設(shè)置一組導(dǎo)電柱，在每組所述導(dǎo)電柱中，每隔兩列溝道柱設(shè)置一個(gè)導(dǎo)電柱。

優(yōu)選地，每個(gè)所述導(dǎo)電柱周圍具有一組溝道柱，所述一組溝道柱呈菱形分布。

優(yōu)選地，所述一組溝道柱的數(shù)量包括8個(gè)。

優(yōu)選地，每個(gè)所述導(dǎo)電柱周圍具有一組溝道柱，所述一組溝道柱呈六邊形分布。

優(yōu)選地，所述一組溝道柱的數(shù)量包括6個(gè)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電柱的形狀呈圓柱和/或橢圓柱。