[發明專利]3D NAND存儲器及其形成方法

有效

• 申請號: 201910522875.0
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110112134B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 霍宗亮;歐文;楊號號;徐偉;嚴萍;黃攀;周文斌
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11524
• 分類號: H01L27/11524;H01L27/11556;H01L27/1157;H01L27/11582
• 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

一種3D NAND存儲器及其形成方法，其中所述3D NAND存儲器的形成方法通過在柵極隔槽區中形成至少一個貫穿堆疊結構的偽共源極，后續在偽共源極兩側的柵極隔槽區形成貫穿堆疊結構的柵極隔槽，且所述偽共源極兩側的形成柵極隔槽暴露出偽共源極對應的側壁，即后續在形成柵極隔槽的過程中以及形成柵極隔槽之后去除犧牲層的過程中以及形成控制柵和陣列共源極的過程中，所述偽共源極能支撐柵極隔槽的兩側側壁，防止柵極隔槽的兩側側壁變形或傾斜，從而保證形成的柵極隔槽的特征尺寸的穩定性，提高3D NAND存儲器的性能。

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，尤其涉及一種降低3D NAND存儲器及其方法。

背景技術

NAND閃存是一種功耗低、質量輕和性能佳的非易失存儲產品，在電子產品中得到了廣泛的應用。目前，平面結構的NAND閃存已近實際擴展的極限，為了進一步的提高存儲容量，降低每比特的存儲成本，提出了3D結構的3D NAND存儲器。

現有3D NAND存儲器的形成過程一般包括：在襯底上形成隔離層和犧牲層交替層疊的堆疊結構；刻蝕所述堆疊結構，在堆疊結構中形成溝道通孔，在形成溝道通孔后，刻蝕溝道通孔底部的襯底，在襯底中形成凹槽；在溝道通孔底部的凹槽中，通過選擇性外延生長(Selective Epitaxial Growth)形成外延硅層，通常該外延硅層也稱作SEG；在所述溝道通孔中形成電荷存儲層和溝道層，所述溝道層與外延硅層連接；去除犧牲層，在去除犧牲層的位置形成控制柵或字線。

現有的存儲器一般包括若干存儲塊(Block)，存儲塊與存儲塊之間一般通過沿垂直方向貫穿堆疊結構的柵極隔槽，且所述偽共源極兩側的柵極隔槽暴露出偽共源極對應的側壁(Gate Line Slit，GLS)隔開，但是現有3D NAND存儲器制作過程中，柵極隔槽的特征尺寸容易波動，影響存儲器的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是在怎樣保持3D NAND存儲器制作過程中柵極隔槽的特征尺寸的穩定性。

本發明提供了一種3D NAND存儲器的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有犧牲層和隔離層交替層疊的堆疊結構，所述堆疊結構包括若干平行的柵極隔槽區，相鄰柵極隔槽區之間為通孔區；

在所述柵極隔槽區中形成至少一個垂直貫穿堆疊結構的偽共源極孔；

在所述偽共源極孔中填充支撐材料，形成偽共源極；

刻蝕所述偽共源極兩側的柵極隔槽區中的堆疊結構，形成貫穿堆疊結構的柵極隔槽，且所述偽共源極兩側的柵極隔槽暴露出偽共源極對應的側壁；

在所述柵極隔槽中形成陣列共源極。

可選的，所述偽共源極的材料為氧化硅或多晶硅。

可選的，在所述通孔區中形成若干垂直貫穿堆疊結構的溝道通孔和偽溝道通孔。

可選的，在形成所述偽共源極孔的同時，形成所述溝道通孔和偽溝道通孔。

可選的，形成所述偽共源極孔、溝道通孔和偽溝道通孔之后，在所述溝道通孔中填充溝道通孔的通孔犧牲材料層；在所述偽共源極孔和偽溝道通孔中填充支撐材料，在偽共源極孔中形成偽共源極的同時，在偽溝道通孔中形成偽溝道結構；去除所述通孔犧牲層，暴露出溝道通孔，在所述溝道通孔中形成存儲結構。

可選的，形成存儲結構后，刻蝕所述偽共源極兩側的柵極隔槽區中的堆疊結構，形成貫穿堆疊結構的柵極隔槽，且所述偽共源極兩側的柵極隔槽暴露出偽共源極對應的側壁；沿柵極隔槽去除所述犧牲層；在去除犧牲層的位置形成控制柵或字線；形成控制柵或字線后，在柵極隔槽中形成陣列共源極。

可選的，所述存儲結構包括位于溝道通孔側壁表面上的電荷存儲層和位于電荷存儲層側壁表面的溝道層。