[發明專利]3D NAND存儲器及其形成方法

有效

• 申請號: 201811423518.0
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109524417B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 肖莉紅
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11573
• 分類號: H01L27/11573;H01L27/11578
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳

1.一種3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底包括外圍區和核心陣列區；

在所述半導體襯底的外圍區和核心陣列區上形成堆疊結構，所述堆疊結構包括交替層疊的絕緣層和犧牲層；

刻蝕所述外圍區上的堆疊結構，在外圍區上的堆疊結構中形成深度不同的若干接觸通孔，所述若干接觸通孔的底部分別暴露出不同層的犧牲層表面；

在所述若干接觸通孔的側壁和底部表面以及堆疊結構的表面上形成支撐材料層；

形成所述支撐材料層后，去除所述犧牲層，形成若干空腔；

在形成所述若干空腔后，去除所述若干接觸通孔底部的支撐材料層，使得每個接觸通孔與底部對應的一個空腔連通；

向所述若干接觸通孔及其對應連通的空腔中填充導電材料，形成控制柵和與控制柵連接的導電接觸部。

2.如權利要求1所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，還包括：

在形成支撐材料層之后，刻蝕所述支撐材料層和堆疊結構，在外圍區和核心陣列區上的堆疊結構中形成若干暴露出半導體襯底表面的偽溝道通孔，在核心陣列區上的堆疊結構中形成若干暴露出半導體襯底表面的溝道通孔；

在所述溝道通孔中形成存儲結構；

在所述偽溝道通孔中形成偽溝道結構；

形成所述存儲結構和偽溝道結構后，去除所述犧牲層，形成若干空腔。

3.如權利要求2所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述接觸通孔的形成過程包括：在所述堆疊結構的表面上形成第一圖形化的掩膜層，所述第一圖形化的掩膜層中具有暴露出外圍區上的堆疊結構表面的若干開口，若干開口從外圍區指向核心陣列區的方向上依次排列；在所述第一圖形化的掩膜層上形成光刻膠層；進行光刻膠圖形化工藝，使所述光刻膠層暴露出第一圖形化的掩膜層中離核心陣列區最遠的一個開口；進行刻蝕工藝，以所述光刻膠層和第一圖形化的掩膜層為掩膜，沿所述最遠的開口，刻蝕所述堆疊結構中最頂層的絕緣層，形成第一接觸通孔，所述第一接觸通孔暴露出最頂層絕緣層底部的犧牲層的表面；進行光刻膠圖形化工藝，使所述光刻膠層暴露出第一圖形化的掩膜層中離核心陣列區第二遠的一個開口；進行刻蝕工藝，以所述光刻膠層和第一圖形化的掩膜層為掩膜，沿所述第二遠的開口，刻蝕所述堆疊結構中最頂層的絕緣層，形成第二接觸通孔，所述第二接觸通孔暴露出最頂層絕緣層底部的犧牲層的表面，同時沿第一接觸通孔繼續刻蝕底部犧牲層和絕緣層，使得第一接觸通孔的底部暴露出倒數第二層的犧牲層的表面；循環進行光刻膠圖形化工藝和刻蝕工藝，依次暴露出從外圍區指向核心陣列區的方向上的若干開口，并依次刻蝕相應層的絕緣層和犧牲層，直至形成若干接觸通孔。

4.如權利要求3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述支撐材料層位于第一圖形化的掩膜層表面

5.如權利要求1或3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，在去除犧牲層時，所述犧牲層相對于支撐材料層具有高的刻蝕選擇比。

6.如權利要求5所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述支撐材料層為單層或多層堆疊結構。

7.如權利要求5所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述支撐材料層為單層的氧化硅，或者氧化硅和多晶硅的雙層堆疊結構。

8.如權利要求2所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，在形成所述偽溝道通孔和溝道通孔之前，在所述支撐材料層表面上形成第二圖形化的掩膜層，所述第二圖形化的掩膜層填充滿接觸通孔。

9.如權利要求8所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，在形成所述偽溝道通孔和溝道通孔之后，去除所述第二圖形化的掩膜層。

10.如權利要求2所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，在所述溝道通孔中形成存儲結構之前，在所述溝道通孔的底部形成半導體外延層。