[發明專利]3D NAND存儲器的形成方法

有效

• 申請號: 201910114036.5
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109887924B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 霍宗亮;薛家倩
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11578
• 分類號: H01L27/11578;H01L27/11568
• 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;高德志

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，所述半導體襯底上形成有堆疊結構，所述堆疊結構包括若干交替層疊的犧牲層和隔離層，所述堆疊結構中具有第一溝道孔和第二溝道孔，所述第二溝道孔與第一溝道孔連通，且所述第二溝道孔相對于第一溝道孔存在對準偏移，在所述第一溝道孔和第二溝道孔的交界處形成臺階，所述的第一溝道孔中填充滿犧牲材料層；

在所述第二溝道孔的側壁形成側墻；

形成側墻后，去除部分所述犧牲材料層，暴露出臺階下方的第一溝道孔側壁；

刻蝕臺階下方的第一溝道孔，使得臺階下方的第一溝道孔的寬度變寬，使得臺階的寬度變小；

在臺階的寬度變小后，去除所述側墻和犧牲材料層，在所述第一溝道孔和第二溝道孔側壁和底部上形成電荷存儲層；在所述電荷存儲層上形成溝道孔犧牲層；

依次刻蝕第一溝道孔底部上的溝道孔犧牲層和電荷存儲層，形成開口。

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，刻蝕所述第一溝道孔使得第一溝道孔的寬度變寬采用濕法刻蝕或干法刻蝕。

3.如權利要求1所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述堆疊結構包括第一堆疊結構和位于第一堆疊結構上的第二堆疊結構，所述第一堆疊結構和第二堆疊結構均包括若干交替層疊的犧牲層和隔離層，所述第一堆疊結構中具有貫穿第一堆疊結構厚度的第一溝道孔，所述第一溝道孔底部的半導體襯底中具有凹槽，所述凹槽中形成有半導體外延層；所述第二堆疊結構中形成有貫穿第二堆疊結構厚度的第二溝道孔；所述開口暴露出半導體外延層的表面。

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，所述第一堆疊結構和第二堆疊結構的形成過程包括：在所述半導體襯底上形成有第一堆疊結構；刻蝕所述第一堆疊結構，形成貫穿第一堆疊結構厚度的第一溝道孔；在所述第一溝道孔底部的半導體襯底中形成凹槽；在所述凹槽中形成有半導體外延層；在第一溝道孔中填充滿犧牲材料層；在第一堆疊結構和犧牲材料層上形成第二堆疊結構；刻蝕所述第二堆疊結構，形成有貫穿第二堆疊結構厚度的第二溝道孔，所述第二溝道孔與第一溝道孔連通，且所述第二溝道孔相對于第一溝道孔存在對準偏移，在所述第一溝道孔和第二溝道孔的交界處形成臺階。

5.如權利要求3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述側墻與第一堆疊結構和第二堆疊結構的材料不相同，所述犧牲材料層與第一堆疊結構和第二堆疊結構的材料不相同，所述側墻與犧牲材料層的材料不相同。

6.如權利要求3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述側墻的形成過程為：在所述第二堆疊結構表面、第二溝道孔側壁表面以及犧牲材料層表面形成側墻材料層；無掩膜刻蝕去除所述第二堆疊結構和犧牲材料層表面的側墻材料層，在第二溝道孔的側壁形成側墻。

7.如權利要求3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，去除所述犧牲材料層采用各向異性的干法刻蝕。

8.如權利要求3所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，在刻穿電荷存儲層時，所述溝道孔犧牲層被同步刻蝕去除，或者在形成所述開口后，去除所述溝道孔犧牲層。

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，在電荷存儲層的表面上以及開口中形成溝道層；在溝道層上形成填充層，所述填充層填充滿第一溝道孔和第二溝道孔。

10.如權利要求9所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，形成溝道層或形成填充層后，去除第一堆疊結構和第二堆疊結構中的犧牲層；在去除犧牲層的位置對應形成控制柵。

11.如權利要求1所述的3D NAND存儲器的形成方法，其特征在于，所述電荷存儲層包括阻擋氧化層、位于阻擋氧化層上的電荷捕獲層以及位于電荷捕獲層上的隧穿氧化層。