[發(fā)明專利]形成三維存儲(chǔ)器的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811404743.X
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN109524409B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖莉紅;胡斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L27/11524
• 分類號(hào): H01L27/11524;H01L27/11556;H01L27/1157;H01L27/11582
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發(fā)明提供了一種形成三維存儲(chǔ)器的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有第一襯底、位于第一襯底上的堆疊的第一堆棧以及穿過所述第一堆棧的多個(gè)第一溝道層；在所述第一堆棧的表面覆蓋與所述第一堆棧鍵合的剝離層，所述剝離層的材料為單晶硅；圖案化所述剝離層形成導(dǎo)電圖案層，所述導(dǎo)電圖案層包括多個(gè)相互隔離的中間導(dǎo)電部；形成覆蓋所述導(dǎo)電圖案層的第二堆棧；形成穿過所述第二堆棧的多個(gè)第二溝道層，每一第二溝道層通過中間導(dǎo)電部電連接至對(duì)應(yīng)的第一溝道層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體制造方法，尤其涉及一種形成三維存儲(chǔ)器的方法。

背景技術(shù)

為了克服二維存儲(chǔ)器件的限制，業(yè)界已經(jīng)研發(fā)并大規(guī)模量產(chǎn)了具有三維(3D)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件，其通過將存儲(chǔ)器單元三維地布置在襯底之上來提高集成密度。

在例如3D NAND閃存的三維存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)陣列可包括具有溝道結(jié)構(gòu)的核心(core)區(qū)。溝道結(jié)構(gòu)形成于垂直貫穿三維存儲(chǔ)器件的堆疊層(stack)的溝道孔中。通常通過單次刻蝕來形成堆疊層的溝道孔。但是為了提高存儲(chǔ)密度和容量，三維存儲(chǔ)器的層數(shù)(tier)繼續(xù)增大，例如從64層增長到96層、128層或更多層。在這種趨勢(shì)下，單次刻蝕的方法在處理成本上越來越高，在處理能力上越來越?jīng)]有效率。

一些改進(jìn)的方法嘗試將堆疊層分為多個(gè)相互堆疊的堆棧(deck)。在形成一個(gè)堆棧后，先刻蝕溝道孔和形成溝道結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)堆疊堆棧。堆棧之間通過位于二者之間共用的導(dǎo)電部連接。導(dǎo)電部的材料通常為多晶硅。當(dāng)導(dǎo)電部的位置或者形態(tài)不佳時(shí)，容易導(dǎo)致多晶硅反型(inversion)失敗，從而造成多晶硅電阻過高、電子遷移率過低。這導(dǎo)致溝道電流降低，從而嚴(yán)重影響三維存儲(chǔ)器的編程/寫入/擦除等性能。為解決這一問題，一些進(jìn)一步的改進(jìn)方法在形成下堆棧后先刻蝕下溝道孔，再堆疊上堆棧且刻蝕上溝道孔，然后形成填充上、下溝道孔的溝道結(jié)構(gòu)。然而這種方式在濕法刻蝕步驟容易損壞堆棧的堆疊層。并且當(dāng)上、下溝道孔對(duì)準(zhǔn)不良時(shí)，填充溝道結(jié)構(gòu)的過程中的等離子體也會(huì)損壞堆棧的堆疊層。另外，填充溝道層和介質(zhì)層時(shí)還容易導(dǎo)致孔的堵塞，引入空氣隙而影響存儲(chǔ)單元性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種形成三維存儲(chǔ)器的方法，以降低電阻，提高電子遷移率，提升三維存儲(chǔ)器的電氣性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種形成三維存儲(chǔ)器的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有第一襯底、位于第一襯底上的堆疊的第一堆棧以及穿過所述第一堆棧的多個(gè)第一溝道層；在所述第一堆棧的表面覆蓋與所述第一堆棧鍵合的剝離層，所述剝離層的材料為單晶硅；圖案化所述剝離層形成導(dǎo)電圖案層，所述導(dǎo)電圖案層包括多個(gè)相互隔離的中間導(dǎo)電部；形成覆蓋所述導(dǎo)電圖案層的第二堆棧；形成穿過所述第二堆棧的多個(gè)第二溝道層，每一第二溝道層通過中間導(dǎo)電部電連接至對(duì)應(yīng)的第一溝道層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成與所述第一堆棧鍵合的剝離層的步驟包括：在第二襯底的表面形成剝離層，鍵合所述第二襯底與所述第一堆棧，所述第二襯底具有所述剝離層的一面接觸所述第一堆棧；將所述剝離層與所述第二襯底分離。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，采用等離子體注入工藝在所述第二襯底的表面形成剝離層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述等離子體為氫等離子體。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，圖案化所述剝離層形成導(dǎo)電圖案層的步驟之后還包括：在所述多個(gè)中間導(dǎo)電部之間填充絕緣材料，以形成隔離所述多個(gè)中間導(dǎo)電部的層間絕緣層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成穿過所述第二堆棧的多個(gè)第二溝道層的步驟包括：在所述第二溝道層的底部形成硅外延層，所述硅外延層的至少一部分嵌入到所述中間導(dǎo)電部中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成穿過所述第二堆棧的多個(gè)第二溝道層時(shí)，對(duì)齊所述第二溝道層的中心線與所述第一溝道層的中心線。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，采用光學(xué)對(duì)準(zhǔn)法對(duì)齊所述第二溝道層的中心線與所述第一溝道層的中心線。