[發(fā)明專利]3DNAND存儲器件的結(jié)構(gòu)及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010919497.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN112002696B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖莉紅;顧立勛
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H10B43/35
• 分類號: H10B43/35;H10B43/27;H01L21/02;H01L21/28;H01L21/311
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 張殿慧;劉健

提供了一種3D?NAND存儲器件的結(jié)構(gòu)和制造方法，所述3D?NAND存儲器件的結(jié)構(gòu)包括：襯底；所述襯底上的第一堆疊層；所述第一堆疊層上的第二堆疊層；所述第一堆疊層與所述第二堆疊層之間的阻隔層；以及延伸穿過所述第一堆疊層、所述阻隔層和所述第二堆疊層的溝道結(jié)構(gòu)，其中，所述溝道結(jié)構(gòu)包括功能層和由所述功能層圍繞的溝道層。

本申請是申請日為2018年10月26日、申請?zhí)枮?01880002276.X、名稱為“3DNAND存儲器件的結(jié)構(gòu)及其形成方法”的申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地涉及三維(3D)NAND存儲器件的結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

計算機環(huán)境范例已經(jīng)變化為任何時間以及任何地方都能夠使用的無處不在的計算系統(tǒng)。歸因于此事實，諸如移動電話、數(shù)字相機、以及筆記本電腦的便攜式電子設(shè)備的使用已得到迅速的增張。這些便攜式電子設(shè)備通常使用具有存儲器件的存儲系統(tǒng)，存儲器件即數(shù)據(jù)儲存器件。數(shù)據(jù)儲存器件用作這些便攜式電子設(shè)備中的主存儲器件或輔助存儲器件。從而，諸如存儲系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)儲存器的可靠性和性能是關(guān)鍵的。使用存儲器件的這些數(shù)據(jù)儲存器件提供極好的穩(wěn)定性、耐用性、高信息存取速度、以及低功耗。具有這些優(yōu)點的數(shù)據(jù)儲存器件的范例包括通用串行總線(USB)存儲器件、具有各種接口的存儲卡、以及固態(tài)驅(qū)動器(SSD)。

以上提到的數(shù)據(jù)儲存器件可以包括各種閃存部件。兩種主要類型的閃存部件以NAND和NOR邏輯門命名，其中NAND類型的閃存可以被以塊(或頁)進(jìn)行寫入和讀取，塊通常比整個器件小得多，從而其用于包括移動電話、數(shù)字相機、以及固態(tài)硬盤驅(qū)動器的寬廣范圍的應(yīng)用中。NAND閃存的高儲存密度，特別是在與NOR閃存相比時，在其市場滲透方面起大的作用。

NAND串拓?fù)洚?dāng)前已經(jīng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展以實現(xiàn)更大的儲存密度。該努力已經(jīng)導(dǎo)致三維(3D)NAND閃存的發(fā)展，三維(3D)NAND閃存中，存儲單元在交替的氧化物/金屬層的多個對中垂直堆疊在彼此之上。隨著3D?NAND存儲器件在一個堆疊體中增加(scale)更多的氧化物/金屬層以提高其容量，變得更難以使用單個蝕刻工藝來在3D存儲器件中形成具有實質(zhì)(substantial)深度的溝道孔。在溝道孔的縱橫比增大時，溝道孔蝕刻指數(shù)地變慢，并且形成的溝道孔的工藝能力控制，包括無弓形、直的輪廓、關(guān)鍵尺寸(critical?dimension，CD)一致性、最小翹曲等，也往往更具挑戰(zhàn)性。

為了克服上述瓶頸，發(fā)展了雙堆棧(dual-deck)或三堆棧高級3D?NAND閃存架構(gòu)。利用連接至彼此的交替的氧化物/金屬層的兩個或多個堆棧，節(jié)點/對的數(shù)量可以顯著增大到超出工藝能力的限制。

盡管如此，在制造多堆棧3D?NAND存儲器件中仍然存在許多要克服的工藝問題。例如：(1)形成于堆棧之間的基于多晶硅的堆棧間插塞(IDP)可以遭受ONO(氧化物-氮化物-氧化物)電介質(zhì)殘余問題(稱為“L足”缺陷)，該問題還可以包括多層反轉(zhuǎn)的故障。通過使用鎢(W)和多晶硅來形成混合IDP層以提高蝕刻測定控制，諸如單元器件的讀取/擦除速度和數(shù)據(jù)保持的電氣性能甚至更差；以及(2)通過使用穿過多個堆棧的單個溝道蝕刻，而無IDP形成的介入，單溝道形成(SCF)技術(shù)可以解決上述問題。然而，此工藝可能涉及多個堆棧的溝道對準(zhǔn)，這可能進(jìn)一步使堆棧對準(zhǔn)/疊蓋的工藝窗口變窄。另外，在工藝期間，堆棧中的層對可能容易受到損傷。需要改進(jìn)以解決高級3D?NAND存儲器件的制造中的這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的一些實施例，提供了一種三維(3D)存儲器件的結(jié)構(gòu)及其形成方法。

本公開的一方面提供了一種3D?NAND存儲器件的結(jié)構(gòu)。所述3D?NAND存儲器件包括：襯底；所述襯底上的第一堆疊層；所述第一堆疊層上的第二堆疊層；所述第一堆疊層與所述第二堆疊層之間的阻隔層；以及延伸穿過所述第一堆疊層、所述阻隔層和所述第二堆疊層的溝道結(jié)構(gòu)，其中，所述溝道結(jié)構(gòu)包括功能層和由所述功能層圍繞的溝道層。