[發(fā)明專利]三維存儲(chǔ)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110301510.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN112885842B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張坤;周文犀;夏志良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H10B43/27
• 分類號(hào): H10B43/27;H10B43/35
• 代理公司: 北京英思普睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16018
• 代理人: 劉瑩;聶國斌

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N三維存儲(chǔ)器及制備方法。制備方法包括：在襯底的第一側(cè)形成疊層結(jié)構(gòu)，在疊層結(jié)構(gòu)形成貫穿其中并延伸至襯底的溝道結(jié)構(gòu)，所述溝道結(jié)構(gòu)包括：依次形成在溝道孔的內(nèi)壁的功能層和溝道層，功能層包括電荷捕獲層；從襯底的與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)去除部分襯底；對(duì)去除部分襯底后暴露的溝道層進(jìn)行高摻雜；去除部分電荷捕獲層，以在功能層的、靠近第二側(cè)的部分形成空氣間隙層；在空氣間隙層的、靠近第二側(cè)的端部形成蓋層；以及在第二側(cè)形成連接溝道層的導(dǎo)電層。通過該制備方法，可在三維存儲(chǔ)器的功能層中形成空氣間隙層，防止執(zhí)行擦除操作時(shí)，生成的柵極?感應(yīng)?漏極?泄露(GIDL)輔助體偏壓過高而擊穿部分功能層。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種三維存儲(chǔ)器(3D?NAND)的結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

在常規(guī)的三維存儲(chǔ)器制備工藝中，需要將溝道孔內(nèi)形成的溝道層與襯底中的阱層連接以形成存儲(chǔ)單元工作的電路回路。

然而，目前三維存儲(chǔ)器的堆疊層數(shù)已大于200層，隨著堆疊層數(shù)的增加，溝道孔縱橫比增大，上述連接形成電路回路步驟使用的諸如深孔刻蝕工藝、在溝道孔底部形成外延層工藝以及在柵線間隙中去除襯底犧牲層和功能層延伸至襯底的部分所用到的干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝等都很難支持更多數(shù)目的疊層結(jié)構(gòu)的工藝要求。

此外，隨著堆疊層數(shù)的增加，疊層結(jié)構(gòu)中不同層之間的延展性變差，字線與公共源極之間的泄露電流也加大。進(jìn)一步地，由于疊層層數(shù)的增加，基于應(yīng)力等因素的影響，使得多個(gè)層彼此之間的套刻精度(OVL)變得難以控制。

上述這些技術(shù)問題最終影響制備的三維存儲(chǔ)器的電性能，導(dǎo)致其可靠性劣化或晶圓測(cè)試良率低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N可至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題的三維存儲(chǔ)器及其制備方法。

本申請(qǐng)一方面提供了一種制備三維存儲(chǔ)器的方法，所述方法包括：在襯底的第一側(cè)形成疊層結(jié)構(gòu)，在所述疊層結(jié)構(gòu)形成貫穿其中并延伸至所述襯底的溝道結(jié)構(gòu)，所述溝道結(jié)構(gòu)包括：依次形成在溝道孔內(nèi)壁的功能層和溝道層，所述功能層包括電荷捕獲層；從所述襯底的、與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)去除部分所述襯底；對(duì)去除部分所述襯底后暴露的所述溝道層進(jìn)行高摻雜；去除部分所述電荷捕獲層，以在所述功能層的、靠近所述第二側(cè)的部分形成空氣間隙層；在所述空氣間隙層的、靠近所述第二側(cè)的端部形成蓋層；以及在所述第二側(cè)形成連接所述溝道層的導(dǎo)電層。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，所述功能層還包括隧穿層，其中，在所述功能層的、靠近所述第二側(cè)的部分形成空氣間隙層還包括：去除所述隧穿層與部分所述電荷捕獲層對(duì)應(yīng)的部分，以在所述功能層的、靠近所述第二側(cè)的部分形成空氣間隙層。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中所述疊層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)堆疊層，每個(gè)所述堆疊層包括一對(duì)介質(zhì)層和柵極層，其中，在所述功能層的、靠近所述第二側(cè)的部分形成空氣間隙層包括：去除所述電荷捕獲層位于所述襯底和第一堆疊層的部分或分別去除所述電荷捕獲層和所述隧穿層位于所述襯底和第一堆疊層的部分以形成所述空氣間隙層，其中所述第一堆疊層在多個(gè)所述堆疊層中最靠近所述襯底。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一堆疊層包括至少一層源極選擇柵極層。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，在所述第二側(cè)形成連接所述溝道層的導(dǎo)電層包括：在所述第二側(cè)形成連接所述溝道層的高摻雜的半導(dǎo)體層。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，在所述第二側(cè)形成所述高摻雜半導(dǎo)體層還包括：對(duì)所述高摻雜半導(dǎo)體層實(shí)施準(zhǔn)分子激光退火工藝。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，從所述襯底的、與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)處理所述襯底之前，還包括：在所述疊層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)連接外圍電路芯片。

在本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式中，所述襯底包括依次設(shè)置的基板、刻蝕停止層和襯底半導(dǎo)體層，其特征在于，去除部分所述襯底包括：去除所述基板和所述蝕刻停止層，以及部分所述溝道結(jié)構(gòu)以停止在所述襯底半導(dǎo)體層。