[發明專利]三維存儲器結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202011392043.0
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112614848A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 孔翠翠;張坤;吳林春;張中;周文犀
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11565
• 分類號: H01L27/11565;H01L27/1157;H01L27/11573;H01L27/11582
• 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結構及其制備方法，所該三維存儲器結構包括半導體層，包括沿第一方向依次設置的核心區域、臺階區域及外圍區域；底部選擇柵堆疊結構，形成于所述半導體層上；介質支撐結構，位于所述臺階區域內，所述介質支撐結構依次貫穿所述底部選擇柵堆疊結構和所述半導體層；存儲柵堆疊結構，形成于所述底部選擇柵極堆疊結構上；柵線間隙，沿所述第一方向延伸，所述柵線間隙依次貫穿所述存儲柵堆疊結構和所述底部選擇柵堆疊結構并延伸進入所述半導體層中。利用本發明，在基于柵線間隙蝕刻去除半導體犧牲層時介質支撐結構不會被破壞，介質支撐結構起到支撐作用，改善三維存儲器結構的蝕刻過程中的坍塌現象。

技術領域

本發明屬于半導體設計及制造領域，特別是涉及三維存儲器結構及其制備方法。

背景技術

三維存儲器的半導體襯底上具有堆疊結構，垂直溝道結構位于堆疊結構中并貫穿堆疊結構，在半導體襯底上沉積堆疊結構(包括疊置的氮化硅和氧化物薄膜)時，會在半導體襯底與堆疊結構之間引入犧牲多晶硅層，完成柵線縫隙蝕刻后，需要在柵線縫隙里面多次沉積各種保護膜并進行多次蝕刻，然后基于柵線縫隙將該犧牲多晶硅層和被所述犧牲多晶硅層包圍位置的垂直溝道結構的功能側壁(該功能側壁是由氧化硅-氮化硅-氧化硅組成的ONO結構)去除以形成犧牲間隙，最后于該犧牲間隙內形成多晶硅層以實現垂直溝道結構的溝道層的側壁底部引出。在該過程中，由于位于臺階區域的偽溝道孔中填充的是氧化硅，在對核心區域的垂直溝道結構底部的ONO結構移除時，臺階區域的偽溝道孔中氧化硅也會被一起移除，從而使臺階區域的臺階支撐出現問題。

另外，在基于背部選擇的三維存儲器中，容易出現金屬接觸和與金屬接觸連接的外圍導電柱會存在底部高摻雜多晶硅直接接觸的問題，這會影響器件的可靠性。

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結構及其制備方法，用于解決現有技術中基于柵線間隙移除犧牲多晶硅層和被所述犧牲多晶硅層包圍位置的垂直溝道結構的功能側壁以形成犧牲間隙時會引起器件坍塌、以及在基于背部選擇的三維存儲器中金屬接觸和與金屬接觸連接的外圍導電柱會存在底部高摻雜多晶硅直接接觸的風險的技術問題。

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結構，所述三維存儲器結構包括：

半導體層，包括沿第一方向依次設置的核心區域、臺階區域及外圍區域；

底部選擇柵堆疊結構，形成于所述半導體層上；

介質支撐結構，位于所述臺階區域內，所述介質支撐結構依次貫穿所述底部選擇柵堆疊結構和所述半導體層；

存儲柵堆疊結構，形成于所述底部選擇柵極堆疊結構上；

柵線間隙，沿所述第一方向延伸，所述柵線間隙依次貫穿所述存儲柵堆疊結構和所述底部選擇柵堆疊結構并延伸進入所述半導體層中。

在一可選實施例中，所述柵線間隙包括用于分隔塊存儲區的第一柵線間隙及用于分割塊所述存儲區內部指存儲區的第二柵線間隙；所述三維存儲器結構還包括底柵切槽填充結構，所述底柵切槽填充結構貫穿所述底部選擇柵堆疊結構，所述底柵切槽填充結構沿所述第二柵線間隙的長度方向間隔設置，位于所述底部選擇柵堆疊結構中的所述第二柵線間隙在所述底柵切槽填充結構處間斷。

在一可選實施例中，所述介質支撐結構包括環狀介質支撐結構，圍繞部分所述半導體層及部分所述底部選擇柵堆疊結構設置。

在一可選實施例中，所述介質支撐結構包括實心介質支撐結構。

在一可選實施例中，所述介質支撐結構的材料包括氧化硅、氮氧化硅或正硅酸乙酯。

在一可選實施例中，所述底部選擇柵堆疊結構和所述存儲柵堆疊結構在所述臺階區域形成有多級臺階。

在一可選實施例中，所述三維存儲器結構還包括，形成于各級所述臺階上的若干連接柱。