[發(fā)明專利]3D存儲(chǔ)器件及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010220516.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN111508964A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳林春;張坤;黃波;張中;孫中旺;周文犀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L27/11565
• 分類號(hào): H01L27/11565;H01L27/1157;H01L27/11573;H01L27/11582
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;楊思雨

本申請(qǐng)公開了一種3D存儲(chǔ)器件及其制造方法。該制造方法包括：在具有多個(gè)凹槽的襯底上形成停止層和犧牲層，每個(gè)凹槽被犧牲層填充，襯底與犧牲層被停止層隔開；在犧牲層上形成疊層結(jié)構(gòu)；形成穿過疊層結(jié)構(gòu)的溝道柱，溝道柱向襯底方向延伸，溝道柱的側(cè)壁與犧牲層接觸，溝道柱包括溝道層；形成多個(gè)柵線隙，每個(gè)柵線隙向襯底方向延伸至犧牲層內(nèi)；經(jīng)多個(gè)柵線隙依次去除犧牲層和停止層，以便于在疊層結(jié)構(gòu)與襯底之間形成第一間隙，溝道柱的部分側(cè)壁被第一間隙露出；經(jīng)第一間隙去除溝道柱的部分側(cè)壁，以使部分溝道層被露出；以及在第一間隙中形成外延層，溝道層經(jīng)外延層與襯底電連接，每個(gè)柵線隙分別與相應(yīng)的凹槽的位置對(duì)應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器技術(shù)，更具體地，涉及3D存儲(chǔ)器件及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展方向是特征尺寸的減小和集成度的提高。對(duì)于存儲(chǔ)器件而言，存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)密度的提高與半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步密切相關(guān)。隨著半導(dǎo)體制造工藝的特征尺寸越來越小，存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)密度越來越高。

為了進(jìn)一步提高存儲(chǔ)密度，已經(jīng)開發(fā)出三維結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件(即，3D存儲(chǔ)器件)。該3D存儲(chǔ)器件包括沿著垂直方向堆疊的多個(gè)存儲(chǔ)單元，在單位面積的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。

在3D存儲(chǔ)器件中，一般采用柵疊層結(jié)構(gòu)以及溝道柱提供選擇晶體管和存儲(chǔ)晶體管，采用導(dǎo)電通道形成外圍電路與存儲(chǔ)串的互聯(lián)。其中，溝道柱形成在溝道孔內(nèi)，每個(gè)溝道孔的底部形成外延結(jié)構(gòu)，用于電連接溝道柱的溝道層和半導(dǎo)體襯底。然而，為了使溝道層與外延層接觸，須要通過蝕刻工藝去除外延結(jié)構(gòu)上形成的硅-氧-氮-氧(S-O-N-O)結(jié)構(gòu)的一部分，從而暴露外延結(jié)構(gòu)，蝕刻工藝可能會(huì)導(dǎo)致S-O-N-O結(jié)構(gòu)損傷，隨著3D存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)容量越來越大，柵疊層結(jié)構(gòu)的層數(shù)會(huì)逐步增多，進(jìn)一步增加了蝕刻的難度。

因此，希望進(jìn)一步改進(jìn)3D存儲(chǔ)器件的制造工藝，從而提高3D存儲(chǔ)器件的良率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的3D存儲(chǔ)器件及其制造方法，不必在溝道孔中形成外延結(jié)構(gòu)，也不蝕刻溝道孔底部的S-O-N-O結(jié)構(gòu)就可以形成使溝道層與襯底電連接的外延層。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種3D存儲(chǔ)器件的制造方法，包括：在襯底上形成停止層和犧牲層，所述襯底具有多個(gè)凹槽且每個(gè)所述凹槽被所述犧牲層填充，所述襯底與所述犧牲層被所述停止層隔開；在所述犧牲層上形成疊層結(jié)構(gòu)，包括交替堆疊的層間犧牲層與層間介質(zhì)層；形成穿過所述疊層結(jié)構(gòu)的溝道柱，所述溝道柱向所述襯底方向延伸，所述溝道柱的側(cè)壁與所述犧牲層接觸，所述溝道柱包括溝道層；形成多個(gè)柵線隙，每個(gè)所述柵線隙向所述襯底方向延伸至所述犧牲層內(nèi)；經(jīng)所述多個(gè)柵線隙依次去除所述犧牲層和所述停止層，以便于在所述疊層結(jié)構(gòu)與所述襯底之間形成第一間隙，所述溝道柱的部分側(cè)壁被所述第一間隙露出；經(jīng)所述第一間隙去除所述溝道柱的部分側(cè)壁，以使部分所述溝道層被露出；以及在所述第一間隙中形成外延層，所述溝道層經(jīng)所述外延層與所述襯底電連接，其中，每個(gè)所述柵線隙分別與相應(yīng)的所述凹槽的位置對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，所述襯底表面包括存儲(chǔ)區(qū)域、臺(tái)階區(qū)域以及外圍區(qū)域，每個(gè)所述凹槽穿過所述存儲(chǔ)區(qū)域與所述臺(tái)階區(qū)域延伸至所述外圍區(qū)域，所述制造方法還包括：去除部分所述疊層結(jié)構(gòu)形成位于所述臺(tái)階區(qū)域上方的多個(gè)臺(tái)階，并使所述外圍區(qū)域上方的犧牲層被露出；去除所述外圍區(qū)域上方的所述犧牲層與所述停止層，在所述凹槽中的所述犧牲層與所述停止層被保留；以及在所述臺(tái)階區(qū)域與所述外圍區(qū)域上方形成第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋所述多個(gè)臺(tái)階與所述襯底，其中，所述柵線隙向所述襯底方向分別穿過所述疊層結(jié)構(gòu)與所述第一絕緣層。

優(yōu)選地，所述凹槽的橫向尺寸不小于所述柵線隙的橫向尺寸。

優(yōu)選地，在形成所述外延層的步驟中，所述外延層從所述襯底表面向所述疊層結(jié)構(gòu)方向生長(zhǎng)，在與所述疊層結(jié)構(gòu)間隔預(yù)設(shè)距離時(shí)停止生長(zhǎng)，保留部分所述第一間隙，所述制造方法還包括：在所述外延層表面形成第二絕緣層。