[發明專利]一種三維存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110326987.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112909005B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 張中;張坤;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: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11551
• 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

一種三維存儲器的制備方法，包括：在襯底上設置包括多個階梯臺階的疊層結構；形成覆蓋每個階梯臺階頂面和側壁的緩沖層；去除覆蓋每個階梯臺階側壁的緩沖層，并在階梯臺階上方形成介質層；以及去除柵極犧牲層，并去除每個階梯臺階頂面的緩沖層；在去除柵極犧牲層所形成的空間內填充導電材料以形成柵極層；以及在去除緩沖層所形成的空間填充導電材料以形成浮動接觸結構。一種三維存儲器，包括：襯底；具有多個階梯臺階的疊層結構；浮動接觸結構，位于每個階梯臺階的頂面，并通過將形成在階梯臺階頂面的緩沖層置換為導電材料而形成；以及介質層，位于階梯臺階和浮動接觸結構上方，其中，浮動接觸結構與上一階梯臺階的側壁之間由介質層間隔開。

技術領域

本公開涉及半導體器件領域，更具體地，涉及一種三維存儲器及其制備方法。

背景技術

一般來說，三維存儲器包括由柵極層和層間絕緣層交替堆疊形成的疊層結構，其中，通過位于疊層結構的階梯區域的接觸部以實現外部電路與柵極的電連接。在三維存儲器的實際制備過程中，為了實現接觸部與堆疊結構中的柵極層之間的電連接，需要在覆蓋疊層結構的介質層中蝕刻形成顯露出階梯區域的各柵極層頂面的接觸孔，然后在接觸孔中填充導電材料以形成接觸部。

然而，隨著三維存儲器集成程度的提高以及堆疊層數的增加，接觸孔的深度日益加深，因而在形成接觸孔的過程中極易造成柵極層擊穿。在這種情況下，在接觸孔中填充用于形成接觸部的導電材料之后，會導致不同柵極層之間的短接(即不同層之間的字線橋接)，從而引發存儲器的失效。

因此，需要一種三維存儲器及其制備方法，有效地改善字線橋接問題，從而提高三維存儲器的電性能或良率。

應當理解，該背景技術部分旨在部分地為理解該技術提供有用的背景。然而，該背景技術部分也可以包括在本文中所公開的主題的相應有效申請日之前不屬于相關領域的技術人員已知或理解的內容的一部分的觀點、構思或認識。

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，本公開的一方面提供了一種三維存儲器的制備方法，所述方法可包括：在襯底上設置包括多個階梯臺階的疊層結構，每個階梯臺階包括柵極犧牲層和層間絕緣層，柵極犧牲層的上表面的至少一部分暴露；形成覆蓋每個階梯臺階頂面和側壁的緩沖層；去除覆蓋每個階梯臺階側壁的緩沖層，并在階梯臺階上方形成介質層；以及去除柵極犧牲層，并去除每個所述階梯臺階頂面的緩沖層；在去除柵極犧牲層所形成的空間內填充導電材料以形成柵極層；以及在去除緩沖層所形成的空間填充導電材料以形成浮動接觸結構。

在本公開的一個實施方式中，介質層可填充去除側壁的緩沖層所形成的空間，并可為疊層結構提供平坦的上表面。

在本公開的一個實施方式中，在襯底上設置包括多個階梯臺階的疊層結構可包括：在襯底上方交替堆疊柵極犧牲層和層間絕緣層以形成疊層結構；將柵極犧牲層和層間絕緣層形成為具有多個階梯臺階的階梯形式，每個所述階梯臺階的頂面分別暴露出相應的層間絕緣層的至少一部分；以及去除層間絕緣層的暴露的部分，以暴露出下方的柵極犧牲層的至少一部分。

在本公開的一個實施方式中，去除層間絕緣層的暴露的部分可包括：采用干法刻蝕工藝去除暴露的部分。

在本公開的一個實施方式中，緩沖層的材料可以為多晶硅，并且柵極犧牲層的材料可以為氮化硅。

在本公開的一個實施方式中，可以以磷酸作為刻蝕劑，采用濕法刻蝕工藝去除每個柵極犧牲層。

在本公開的一個實施方式中，可以以四甲基氫氧化銨(TMAH)作為刻蝕劑，采用濕法刻蝕工藝去除每個階梯臺階頂面的緩沖層。

在本公開的一個實施方式中，還可包括：形成貫穿所述介質層并延伸至所述浮動接觸結構的接觸孔，并在所述接觸孔填充導電材料形成接觸部。

在本公開的一個實施方式中，還可包括：形成貫穿所述介質層和所述疊層結構并延伸至所述襯底的虛擬溝道孔，并在所述虛擬溝道孔填充絕緣材料形成虛擬溝道結構。