[發明專利]一種非易失性3D NAND存儲器的納米線柵電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201910001812.0
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109860036B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 繆向水;楊哲;童浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L29/423;H01L27/11524;H01L27/11551;H01L27/1157;H01L27/11578;B82Y40/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種非易失性3D NAND存儲器的納米線柵電極的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)制備柵電極陣列

(1.1)在已經制備好字線和位線的襯底(100)上放置多孔氧化鋁模板(200)，所述多孔氧化鋁模板(200)的孔與所述字線對準；

(1.2)在所述多孔氧化鋁模板(200)內通過電化學沉積形成n個柵電極柱，依次為第一柵電極柱(110b)、第二柵電極柱(111b)、……第n柵電極柱(11(n-1)b)，所述第一柵電極柱(110b)、第二柵電極柱(111b)……第i柵電極柱(11(i-1)b)……以及第n柵電極柱(11(n-1)b)依次成階梯狀，高度由低到高；同一字線上形成m個柵電極柱，構成m*n的柵電極陣列；

其中i＝3、4、……n，n為字線的數目，n、m為正整數；

(1.3)通過酸性溶液腐蝕去除所述多孔氧化鋁模板(200)；

(2)制備與所述第一柵電極柱(110b)連接的第一控制柵層(110a)

(2.1)在所述柵電極陣列上沉積絕緣層(300)至覆蓋住第n柵電極柱(11(n-1)b)，通過CMP平整所述絕緣層(300)的上表面；

(2.2)與第一字線WL0對準進行一次光刻和刻蝕，直至裸露出第一柵電極柱(110b)；

(2.3)在所述裸露的第一柵電極柱(110b)的表面沉積與所述柵電極柱相同的導電材料，形成與襯底(100)表面平行且與第一柵電極柱(110b)相連的第一控制柵層(110a)；

(3)制備非易失性三維半導體存儲器的柵電極

重復上述步驟，在第i層控制柵層制備完成后沉積絕緣材料至完全覆蓋第n柵電極柱(11(n-1)b)，與第i+1條字線WL(i)對準進行一次光刻和刻蝕，并在裸露第i+1柵電極柱(11(i)b)的上表面沉積相同的導電材料形成與之連接的第i+1控制柵層(11(i)a)，形成了所述非易失性3D NAND存儲器的柵電極。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，第n控制柵層的制備中不用采用光刻，直接進行選擇性刻蝕，裸露出第n柵電極柱，并沉積與第n柵電極柱相同的導電材料形成第n控制柵層。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述多孔氧化鋁模板的孔徑為5nm～100nm，孔間距為10nm～500nm，孔深大于100nm。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述絕緣材料為二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述導電材料包括一種或多種導體或半導體材料：摻雜多晶硅、鎢、銅、鋁、鉭、鈦、鈷、氮化鈦或者它們的合金。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液為氫氧化鈉溶液。

7.一種采用權利要求1至6中任一項所述的制備方法形成的非易失性3D NAND存儲器的納米線柵電極，其特征在于，包括m*n個柵電極陣列，同一字線上形成m個高度相同的柵電極柱，沿字線方向的n個柵電極柱依次成階梯狀排列，每個柵電極柱為柱狀結構，所述柵電極的上表面用于連接柵層，下表面用于連接字線。