[發明專利]一種三維存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011388016.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112490247B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 王人焱;吳智鵬;韓凱;尹航;張強威;徐偉
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11551;H01L27/11568;H01L27/11578
• 代理公司: 北京英思普睿知識產權代理有限公司 16018
• 代理人: 劉瑩;聶國斌

本申請公開了一種三維存儲器及其制備方法，三維存儲器包括具有交替堆疊的柵極層和層間絕緣層的疊層結構，疊層結構包括臺階區。該三維存儲器還包括：字線接觸結構，在臺階區內穿過疊層結構延伸至柵極層，并具有導電層和圍繞導電層的絕緣阻隔層。三維存儲器的制備方法包括：在臺階區形成穿過疊層結構并延伸至柵極層的字線接觸孔；在字線接觸孔的內側壁形成絕緣阻隔層；以及在字線接觸孔的剩余空間內形成連接至柵極層的導電層。

技術領域

本申請涉及半導體設計及制備領域，更具體地，涉及一種三維存儲器及其制備方法。

背景技術

在現有三維存儲器的制備工藝中，隨著疊層結構數量的大幅增加，通常采用雙堆疊技術或多堆疊技術來制備三維存儲器。隨著三維存儲器中沿垂直方向堆疊的存儲單元層數越來越多，在采用臺階結構時，疊層結構中臺階區的柵級層和絕緣層之間的應力對字線接觸孔造成擠壓，從而導致字線接觸孔容易受損的問題。

為了解決上述問題，在上述雙堆疊或多堆疊工藝中，可以在字線接觸孔周圍設置一個或多個虛擬溝道孔，以對字線接觸孔起到保護支撐作用。圖1示出了現有技術中臺階區的柵線縫隙221、虛擬溝道孔300與字線接觸孔400之間的理論布局圖。從圖1中可以看出，柵線縫隙221可以分割成多條柵線縫隙線，多個字線接觸孔400和多個虛擬溝道孔300分布于相鄰的柵線縫隙線之間。為了加強虛擬溝道孔300的保護支撐作用，字線接觸孔400和虛擬溝道孔300可以設置為如圖1所示的三角形結構，其中，虛擬溝道孔300位于三角形頂點處，以將字線接觸孔400圍繞在中心形成穩定的支撐，多個這樣的三角形結構重復排列最終可以形成三角形陣列排布，以進一步解決臺階區的字線接觸孔400容易受損的問題。其中多個字線接觸孔400和多個虛擬溝道孔300的大小僅為示意，實際應用中，多個字線接觸孔400和多個虛擬溝道孔300尺寸可以相等也可以不等。

然而在實際應用中，由于內部應力分布等原因，柵線縫隙221中的部分柵線縫隙線的關鍵尺寸可能會被撐大，而將虛擬溝道孔300朝向字線接觸孔400的方向擠壓。圖2示出了現有技術中臺階區的柵線縫隙221、虛擬溝道孔300與字線接觸孔400之間的實際布局圖。從圖2中可以看出，柵線縫隙221的關鍵尺寸的變化對虛擬溝道孔300的擠壓作用極可能導致字線接觸孔400與虛擬溝道孔300的重疊，這種高重疊風險會造成漏電流的問題，從而影響三維存儲器的電性能，使其可靠性劣化。

因此，需要解決字線接觸孔和虛擬溝道孔重疊帶來的漏電流問題，從而提高三維存儲器的電性能或良率。

發明內容

為了解決或部分解決現有技術中存在的上述問題中的至少一個，本申請提供了一種制備三維存儲器的方法以及相應的三維存儲器。

本申請的一方面提供了一種制備三維存儲器的方法，所述三維存儲器包括具有交替堆疊的柵極層和層間絕緣層的疊層結構，所述疊層結構包括臺階區，所述方法可以包括：在臺階區形成穿過疊層結構并延伸至柵極層的字線接觸孔；在字線接觸孔的剩余空間內形成連接至柵極層的導電層。

在本申請的一個實施方式中，絕緣阻隔層包括由不完全相同的材料構成的多層。

在本申請的一個實施方式中，絕緣阻隔層的材料選自由氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鑭、氧化釔、氧化鉭及其任意組合組成的組。

在本申請的一個實施方式中，在形成導電層之前，還包括：在絕緣阻隔層的遠離內側壁的表面上形成黏合層。

在本申請的一個實施方式中，黏合層的材料選自由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭及其任意組合組成的組。

在本申請的一個實施方式中，在形成黏合層之前，所述方法還包括：在絕緣阻隔層上形成犧牲保護層；以及去除絕緣阻隔層和犧牲保護層位于字線接觸孔底部的部分，以暴露柵極層。

在本申請的一個實施方式中，在形成黏合層之前，所述方法還包括：去除絕緣阻隔層上的犧牲保護層。