[發明專利]一種三維存儲器及其制作方法

有效

• 申請號: 202011246529.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112466886B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 吳林春
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H10B43/35
• 分類號: H10B43/35;H10B43/27
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發明提供一種三維存儲器及其制作方法，該方法包括以下步驟：提供一基底結構；形成垂直溝道結構及柵線縫隙于基底結構中；去除柵極犧牲層，得到多條柵極橫向縫隙；形成導電層于柵極橫向縫隙中；形成側墻保護層于柵線縫隙的側壁；去除底部多晶硅層，得到底部橫向縫隙；經由底部橫向縫隙去除存儲疊層的一部分以暴露出溝道層的一部分；形成底部多晶硅層于底部橫向縫隙中；形成陣列公共源極結構于柵線縫隙中。本發明先形成柵極導電層，再進行底部犧牲層和此處存儲疊層的去除，可以極大改善柵線縫隙側壁保護層的工藝窗口，顯著減小側壁被濕法刻蝕損傷所造成的不利影響，此外，柵極導電層形成過程中沉積的粘附層有利于對底部拐角的保護。

技術領域

本發明屬于半導體集成電路技術領域，涉及一種三維存儲器及其制作方法。

背景技術

三維存儲器包括3D?NOR(3D或非)閃存和3D?NAND(3D與非)閃存。在3D?NOR閃存中，存儲單元在位線和地線之間并聯排列，而在3D?NAND閃存中，存儲單元在位線和地線之間串列排列。3D?NAND閃存具有較低的讀取速度，但是卻具有較高的寫入速度，適合用于存儲數據，其優點在于體積小、容量大。

閃存器件根據電荷存儲層的形狀劃分包括一種硅-氧化物-氮化物-氧化物(SONO)器件，SONO型閃存器件具有較高的可靠性，并能夠以較低的電壓執行編程和擦除操作，且SONO型閃存器件具有很薄的單元，便于制造。SONO刻蝕是SONO型閃存器件制作中一個很重要的工藝步驟，具體為：溝道孔的側壁和底部形成有SONO堆疊結構層，通過SONO刻蝕步驟刻蝕去除位于溝道孔底部的SONO堆疊結構層，以暴露出硅外延層。SONO刻蝕形貌決定溝道孔上下連接的結構的功能以及影響良率大小，因此在3D?NAND工藝中是非常重要的步驟。

然而，隨著3D?Nand層數增加，SONO刻蝕也開始面臨較大的挑戰。目前，出現一種新的閃存器件，其不采用SONO型閃存器件從溝道結構底部引出溝道層的方式，而是從溝道結構側面引出溝道層，可以避免3D?Nand由于層數增加帶來的SONO?Etch的挑戰。

溝道側面引出層的形成需要預先去除其形成位置的底部犧牲層，蝕刻劑由柵線縫隙導入。在底部犧牲層去除的時候會對柵線縫隙側壁產生負面影響，若側壁保護層被破壞而暴露出兩側的疊層結構，形成溝道側面引出層時會在暴露的疊層結構側壁形成硅缺陷，進而影響后續疊層結構中柵線犧牲層的去除，使得氮化硅去除不徹底，后續形成的柵線層無法電連接溝道結構側壁。另外，柵線縫隙與底部犧牲層交界處的底部拐角容易受到損傷，形成結構脆弱點。

因此，對于柵線縫隙側壁的保護至關重要，如何提供一種新的三維存儲器的制作方法以提高產品良率，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種三維存儲器及其制作方法，用于解決現有技術中三維存儲器制造過程中由于工藝窗口的限制，柵線縫隙側墻保護層在底部犧牲層去除過程中容易被損壞，導致對器件產生不良影響，并且底部拐角的位置容易受到損傷，形成脆弱點的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種三維存儲器的制作方法，包括以下步驟：

提供一基底結構，所述基底結構自下而上依次包括襯底、底部犧牲層、底部介質層及疊層結構，所述疊層結構包括在垂直方向上堆疊的柵極犧牲層，相鄰所述柵極犧牲層之間設有電介質層；

形成垂直溝道結構于所述基底結構中，所述垂直溝道結構上下貫穿所述疊層結構，并往下延伸至所述襯底中，所述垂直溝道結構包括溝道層及環繞于所述溝道層外側面及外底面的存儲疊層；

形成柵線縫隙于所述基底結構中，所述柵線縫隙上下貫穿所述疊層結構，并至少往下延伸至所述底部犧牲層中；

去除所述柵極犧牲層，得到多條柵極橫向縫隙；

形成導電層于所述柵極橫向縫隙中；