[發(fā)明專利]三維存儲器及形成三維存儲器的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910144771.0
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109904166B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖莉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L27/11551
• 分類號: H01L27/11551;H01L27/11556;H01L27/11526;H01L27/11578;H01L27/11582;H01L27/11573
• 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)明提供一種形成三維存儲器的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有襯底，所述襯底包括存儲陣列區(qū)和非存儲陣列區(qū)，所述存儲陣列區(qū)上具有堆疊結(jié)構(gòu)以及穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的溝道孔，所述溝道孔中具有垂直溝道結(jié)構(gòu)；形成穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的絕緣孔，在所述絕緣孔中形成絕緣部；形成穿過所述非存儲陣列區(qū)到達所述襯底的硅穿孔，摻雜所述硅穿孔底部的襯底形成陣列共源極，以及用導(dǎo)電材料填充所述硅穿孔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維存儲器領(lǐng)域，尤其涉及一種三維存儲器及形成三維存儲器的方法。

背景技術(shù)

為了克服二維存儲器件的限制，業(yè)界已經(jīng)研發(fā)并大規(guī)模量生產(chǎn)了具有三維(3D)結(jié)構(gòu)的存儲器件，其通過將存儲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閃存的三維存儲器件中，存儲陣列可包括具有垂直溝道結(jié)構(gòu)的核心(core)區(qū)以及具有階梯結(jié)構(gòu)的階梯區(qū)，多個存儲陣列之間通過柵線隙(Gate Line Slit，GLS)隔開，柵線隙沿Y軸方向延伸。

由于柵線隙沿Y軸方向延伸，占用了較大的晶圓表面的空間，意味著能夠用于形成存儲陣列的空間變小，將會降低存儲空間的電荷存儲密度。并且柵線隙沿Y軸方向延伸，使得晶圓在X軸方向(垂直于柵線隙的方向)和Y軸方向不均衡，導(dǎo)致晶圓發(fā)生翹曲。此外，由于柵線隙占用了較大的晶圓表面的空間，形成與柵線隙中的源極導(dǎo)線的面積也會相應(yīng)增加，使得存儲陣列中柵極與源極導(dǎo)線的短接泄露風(fēng)險增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三維存儲器及形成三維存儲器的方法，以提高存儲空間的電荷存儲密度，避免晶圓發(fā)生翹曲，降低柵極與源極導(dǎo)線的短接泄露風(fēng)險。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一方面提供了一種形成三維存儲器的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有襯底，所述襯底包括存儲陣列區(qū)和非存儲陣列區(qū)，所述存儲陣列區(qū)上具有堆疊結(jié)構(gòu)以及穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的溝道孔，所述溝道孔中具有垂直溝道結(jié)構(gòu)；形成穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的絕緣孔，在所述絕緣孔中形成絕緣部；形成穿過所述非存儲陣列區(qū)到達所述襯底的硅穿孔，摻雜所述硅穿孔底部的襯底形成陣列共源極，以及用導(dǎo)電材料填充所述硅穿孔。

在本發(fā)明的一實施例中，在所述絕緣孔中形成絕緣部的步驟包括：對所述絕緣孔抽真空形成空氣隙，并用絕緣材料密封所述空氣隙的頂端。

在本發(fā)明的一實施例中，在所述絕緣孔中形成絕緣部的步驟包括：用絕緣材料填充所述絕緣孔形成絕緣部。

在本發(fā)明的一實施例中，所述絕緣材料為絕緣導(dǎo)熱材料。

在本發(fā)明的一實施例中，所述堆疊結(jié)構(gòu)中的絕緣孔與周圍的溝道孔排列成重復(fù)單元。

在本發(fā)明的一實施例中，所述重復(fù)單元為正N邊形結(jié)構(gòu)，其中N為不小于3的自然數(shù)。

本發(fā)明的另一方面提供一種三維存儲器，所述三維存儲器包括：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有襯底，所述襯底包括存儲陣列區(qū)和非存儲陣列區(qū)，所述存儲陣列區(qū)上具有堆疊結(jié)構(gòu)以及穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的溝道孔，所述溝道孔中具有垂直溝道結(jié)構(gòu)；穿過所述堆疊結(jié)構(gòu)的絕緣孔，以及位于所述絕緣孔中的絕緣部；穿過所述非存儲陣列區(qū)到達所述襯底的陣列共源極的硅穿孔，所述硅穿孔中填充有導(dǎo)電材料。

在本發(fā)明的一實施例中，所述絕緣部為空氣隙。

在本發(fā)明的一實施例中，所述絕緣部為填充于所述絕緣孔中的絕緣材料。

在本發(fā)明的一實施例中，所述絕緣材料為絕緣導(dǎo)熱材料。

在本發(fā)明的一實施例中，所述堆疊結(jié)構(gòu)中的絕緣孔與周圍的溝道孔排列成重復(fù)單元。

在本發(fā)明的一實施例中，所述重復(fù)單元為正N邊形結(jié)構(gòu)，其中N為不小于3的自然數(shù)。