[發(fā)明專利]3D存儲(chǔ)器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010418528.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111540753B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫中旺;張中;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): H01L27/1157
• 分類號(hào): H01L27/1157;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: 張靖琳

公開(kāi)了一種3D存儲(chǔ)器件及其制造方法，器件包括：襯底；存儲(chǔ)單元陣列，位于所述襯底上，所述存儲(chǔ)單元陣列包括柵疊層結(jié)構(gòu)以及貫穿所述柵疊層結(jié)構(gòu)的多個(gè)溝道柱，所述柵疊層結(jié)構(gòu)包括交替堆疊的多個(gè)柵極導(dǎo)體層和多個(gè)層間絕緣層，所述多個(gè)溝道柱的底端和所述襯底連接；多個(gè)字線導(dǎo)電通道，所述多個(gè)字線導(dǎo)電通道至少貫穿部分所述柵極導(dǎo)體層和層間絕緣層，每個(gè)字線導(dǎo)電通道分別與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層電連接。本申請(qǐng)的3D存儲(chǔ)器件中，字線導(dǎo)電通道通過(guò)孔接觸的方式與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層連接，不僅降低了字線導(dǎo)電通道受到的應(yīng)力，而且字線導(dǎo)電通道的位置將不再限于臺(tái)階區(qū)域的位置和結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種3D存儲(chǔ)器件及其制造方法。

背景技術(shù)

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(lái)越小，存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)密度越來(lái)越高。為了進(jìn)一步提高存儲(chǔ)密度，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出三維結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件(即，3D存儲(chǔ)器件)。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NAND結(jié)構(gòu)的3D存儲(chǔ)器件中，參考圖1和圖2，分為核心區(qū)域10和臺(tái)階區(qū)域20。核心區(qū)域10用于形成存儲(chǔ)單元串，臺(tái)階區(qū)域20用于形成字線(WL)，由于3D存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元層數(shù)越來(lái)越多，因此在臺(tái)階區(qū)域20形成的字線通道受到的應(yīng)力和膨脹也越來(lái)越大，使字線導(dǎo)電通道容易出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致器件的良率和可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種3D存儲(chǔ)器件及其制造方法，將現(xiàn)有的臺(tái)階的端部形成字線導(dǎo)電通道改為孔接觸方式形成導(dǎo)電通道，不僅降低了字線導(dǎo)電通道受到的應(yīng)力，而且字線導(dǎo)電通道的位置將不再限于臺(tái)階區(qū)域的位置和結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種3D存儲(chǔ)器件，包括：襯底；存儲(chǔ)單元陣列，位于所述襯底上，所述存儲(chǔ)單元陣列包括柵疊層結(jié)構(gòu)以及貫穿所述柵疊層結(jié)構(gòu)的多個(gè)溝道柱，所述柵疊層結(jié)構(gòu)包括交替堆疊的多個(gè)柵極導(dǎo)體層和多個(gè)層間絕緣層，所述多個(gè)溝道柱的底端和所述襯底連接；多個(gè)字線導(dǎo)電通道，所述多個(gè)字線導(dǎo)電通道至少貫穿部分所述柵極導(dǎo)體層和層間絕緣層，每個(gè)字線導(dǎo)電通道分別與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層電連接。

優(yōu)選地，所述字線導(dǎo)電通道的側(cè)壁與所述柵疊層結(jié)構(gòu)之間還包括：介質(zhì)層，所述字線導(dǎo)電通道的側(cè)壁與所述柵疊層結(jié)構(gòu)之間經(jīng)由所述介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)隔離。

優(yōu)選地，所述字線導(dǎo)電通道的底部與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層的上表面接觸。

優(yōu)選地，所述字線導(dǎo)電通道的底部與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層的內(nèi)部接觸。

優(yōu)選地，所述字線導(dǎo)電通道與所述字線導(dǎo)電通道側(cè)壁的介質(zhì)層沿襯底表面方向的截面形狀包括圓形、矩形、三角形或圓角矩形。

優(yōu)選地，所述字線導(dǎo)電通道與所述字線導(dǎo)電通道側(cè)壁的介質(zhì)層的最大直徑均小于所述柵極導(dǎo)體層的最小直徑。

優(yōu)選地，所述多個(gè)字線導(dǎo)電通道分別位于所述柵疊層結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域和/或臺(tái)階區(qū)域。

優(yōu)選地，分別與任意兩個(gè)相鄰柵極導(dǎo)體層電連接的兩個(gè)所述字線導(dǎo)電通道分別位于所述柵疊層結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域和/或臺(tái)階區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種一種3D存儲(chǔ)器件的制造方法，包括，在襯底上形成絕緣疊層結(jié)構(gòu)，所述絕緣疊層結(jié)構(gòu)包括交替堆疊的多個(gè)犧牲層和多個(gè)層間絕緣層；形成貫穿所述絕緣疊層的多個(gè)溝道柱；形成柵線縫隙，所述柵線縫隙從所述絕緣疊層結(jié)構(gòu)的表面延伸至所述襯底表面附近；經(jīng)由所述柵線縫隙將所述多個(gè)犧牲層置換為多個(gè)柵極導(dǎo)體層，形成柵疊層結(jié)構(gòu)；在所述柵疊層結(jié)構(gòu)中形成分別到達(dá)多個(gè)柵極導(dǎo)體層的多個(gè)字線導(dǎo)電通道，每個(gè)字線導(dǎo)電通道分別與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體層電連接。