[發明專利]三維存儲器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202110311888.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112968029B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 顏丙杰;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: H01L27/11556
• 分類號: H01L27/11556;H01L27/11521;H01L27/11582;H01L27/11568
• 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

本申請提供了一種三維存儲器件及其制造方法。該三維存儲器件包括：襯底，包括臺階區；堆疊結構，設置于襯底上，包括交替堆疊的柵極層和絕緣層，所述堆疊結構位于所述臺階區的部分包括多個臺階，所述臺階對應一個所述柵極層；絕緣介質層，覆蓋所述多個臺階；多個虛擬溝道結構，所述虛擬溝道結構貫穿所述絕緣介質層和所述堆疊結構的位于所述臺階區的部分，所述虛擬溝道結構包括保護層，所述保護層的材料與所述絕緣介質層的材料不同；以及多個導電柱，所述導電柱貫穿所述絕緣介質層，且與對應所述臺階的所述柵極層電連接。

技術領域

本申請涉及半導體領域，更具體的，涉及一種三維存儲器件和一種制造三維存儲器件的方法。

背景技術

三維存儲器件的存儲容量很大，但人們依舊追求更高的存儲容量。其中一個方法是增加三維存儲器件的堆疊層數。隨著堆疊層數的增加，堆疊厚度變厚，使得制造三維存儲器件時會出現一些問題。

例如圖1和圖2所示的三維存儲器件10的臺階區設置有大量的虛擬溝道結構14和導電柱15。這些虛擬溝道結構14和導電柱15按設計的位置排布。

在制造三維存儲器件10的過程中，需要在臺階區(ss區)蝕刻出虛擬溝道孔，繼而在虛擬溝道孔中形成虛擬溝道結構14。虛擬溝道孔通常需要貫穿臺階結構12中對應位置的臺階并延伸至襯底11。然而臺階區中尤其是底部的臺階相對于蝕刻工藝時的頂面過深，在中部和底部可能發生孔變形彎曲的現象，因此虛擬溝道孔底部的形態較難保持。

在制造三維存儲器件10的過程中，還需要在臺階區(ss區)蝕刻出導電通道孔。同樣是由于底部的臺階相對于蝕刻工藝時的頂面過深，這樣深度的蝕刻使得導電通道孔的底部形貌很難保持。在通過蝕刻工藝蝕刻臺階之上堆疊的氧化硅材料的絕緣介質層13以形成導電通道孔時，由于存在上文所述的孔變形問題，因此極易蝕刻到導電通道孔附近的虛擬溝道結構14。如此會在虛擬溝道結構14中蝕刻出一條延伸穿透絕緣層131而至下一層柵極層141的漏電通道。在形成導電柱時，會在漏電通道中形成漏電橋，使得兩層柵極層(121和141)之間短路。

為解決這一問題，通常采用的一個方法是將虛擬溝道孔之間的距離加大并使虛擬溝道孔與導電通道孔之間的距離加大，然而這會降低虛擬溝道結構的支撐作用，甚至可能造成柵極替換工序時發生坍塌。

發明內容

本申請的實施例提供了一種三維存儲器件，該三維存儲器件包括：襯底，包括臺階區；堆疊結構，設置于襯底上，包括交替堆疊的柵極層和絕緣層，所述堆疊結構位于所述臺階區的部分包括多個臺階，所述臺階對應一個所述柵極層；絕緣介質層，覆蓋所述多個臺階；多個虛擬溝道結構，所述虛擬溝道結構貫穿所述絕緣介質層和所述堆疊結構的位于所述臺階區的部分，所述虛擬溝道結構包括保護層，所述保護層的材料與所述絕緣介質層的材料不同；以及多個導電柱，所述導電柱貫穿所述絕緣介質層，且與對應所述臺階的所述柵極層電連接。

在一個實施方式中，所述絕緣介質層相對于所述保護層具有大于 10的蝕刻選擇比。

在一個實施方式中，每個所述導電柱與相鄰的所述虛擬溝道結構的保護層接觸。

在一個實施方式中，在垂直于所述堆疊結構的堆疊方向的平面內，所述導電柱的外周與所述虛擬溝道結構相接觸的部位的長度占所述導電柱的外周長度的一半以上。

在一個實施方式中，所述導電柱的外周與所述虛擬溝道結構相接觸的部位的長度占所述導電柱的外周長度的60％至80％。

在一個實施方式中，至少一個所述虛擬溝道結構包括彼此間隔設置的多個子虛擬溝道結構，每一所述子虛擬溝道結構包括所述保護層；在垂直于所述堆疊結構的堆疊方向的平面內，所述導電柱位于所述多個子虛擬溝道結構之間的間隔區域。

在一個實施方式中，所述子虛擬溝道結構在垂直于所述堆疊結構的堆疊方向的平面內的投影具有凹字形、三角形或四邊形。