[發明專利]三維存儲器以及形成三維存儲器的方法

有效

• 申請號: 201811209758.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109346480B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 王啟光;靳磊;劉紅濤
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發明提供了一種三維存儲器，包括：襯底；位于所述襯底上的沿與所述襯底垂直的方向交替層疊的柵極層和間隔層；沿與所述襯底垂直的方向貫穿所述交替層疊的柵極層和間隔層的溝道孔；多個電荷俘獲層，每一所述電荷俘獲層位于相鄰的兩個所述間隔層之間；位于所述溝道孔內的隧穿層；以及電荷阻擋層，位于所述電荷俘獲層與所述間隔層以及所述電荷俘獲層與所述柵極層之間。本發明的三位存儲器中的每個存儲單元對應一個獨立的電荷俘獲層，其隔絕了電荷俘獲層間的連接，阻止了電荷俘獲層中電荷沿溝道方向的遷移，提高了三維存儲器的保持特性。

技術領域

本發明主要涉及半導體領域，尤其涉及一種三維存儲器以及形成三維存儲器的方法。

背景技術

隨著市場對存儲密度要求的不斷提高，三維存儲器堆疊層數量不斷提高，為了減少應力影響并控制工藝成本，堆疊層單層厚度會隨之減小。由于在垂直方向上每個存儲單元間距縮短，臨近不同編擦狀態下的各存儲單元間相互影響增強，這就導致了電子在電荷俘獲層內沿溝道方向的擴散現象更明顯，從而降低了三維存儲器的保持特性。因此，有必要提升三維存儲器的保持特性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三維存儲器以及形成三維存儲器的方法，所述三維存儲器具有良好的保持特性。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種三維存儲器，包括：襯底；位于所述襯底上的沿與所述襯底垂直的方向交替層疊的柵極層和間隔層；沿與所述襯底垂直的方向貫穿所述交替層疊的柵極層和間隔層的溝道孔；多個電荷俘獲層，每一所述電荷俘獲層位于相鄰的兩個所述間隔層之間；位于所述溝道孔內的隧穿層；以及電荷阻擋層，位于所述電荷俘獲層與所述間隔層以及所述電荷俘獲層與所述柵極層之間。

在本發明的一實施例中，所述電荷俘獲層朝向所述溝道孔的一面與所述隧穿層接觸。

在本發明的一實施例中，所述間隔層朝向所述溝道孔的一面與所述隧穿層接觸。

在本發明的一實施例中，所述電荷阻擋層還位于所述隧穿層與所述間隔層之間。

在本發明的一實施例中，所述三維存儲器還包括：位于所述溝道孔內溝道層；其中，所述溝道層與所述隧穿層沿所述溝道孔的徑向由內向外的方向依次布置。

在本發明的一實施例中，所述電荷俘獲層包括氮化硅層、氮氧化硅層和高介電常數介質層中的一種或多種。

在本發明的一實施例中，所述電荷阻擋層包括二氧化硅層和/或高介電常數介質層。

在本發明的一實施例中，所述隧穿層包括二氧化硅層和/或高介電常數介質層。

本發明的另一方面提供了一種形成三維存儲器的方法，包括：提供半導體結構，所述半導體結構具有襯底、位于所述襯底上的堆疊結構，以及沿與所述襯底垂直的方向貫穿所述堆疊結構的溝道孔；所述堆疊結構由交替層疊的柵極層和間隔層構成，或者所述堆疊結構由交替層疊的偽柵極層和間隔層構成；去除所述柵極層或所述偽柵極層朝向所述溝道孔的部分以形成溝槽；在所述溝槽內形成電荷阻擋層以及覆蓋所述電荷阻擋層的電荷俘獲層；以及在所述溝道孔內形成隧穿層。

在本發明的一實施例中，所述電荷俘獲層朝向所述溝道孔的一面與所述隧穿層接觸。

在本發明的一實施例中，所述電荷俘獲層填充滿所述溝槽。

在本發明的一實施例中，在所述溝槽內形成電荷阻擋層以及覆蓋所述電荷阻擋層的電荷俘獲層的步驟包括：形成覆蓋所述溝槽內壁和所述間隔層朝向所述溝道孔的側壁的電荷阻擋層；在所述溝道孔側壁和所述溝槽內形成覆蓋所述電荷阻擋層的電荷俘獲材料層；去除所述溝道孔側壁的所述電荷俘獲材料層，剩余的所述電荷俘獲材料層構成電荷俘獲層。