[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>: 202110490067.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN113206106B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊遠(yuǎn)程;劉磊;周文犀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H10B43/35
• 分類號(hào): H10B43/35;H10B43/27
• 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(guó)斌

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N三維存儲(chǔ)器及其制備方法。該方法包括：在襯底上形成包括交替疊置的電介質(zhì)層和第一犧牲層的疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)的溝道孔并在溝道孔的側(cè)壁上依次形成功能層和溝道層，以形成溝道結(jié)構(gòu)；形成貫穿至少一個(gè)第一犧牲層的頂部選擇柵切口；經(jīng)由頂部選擇柵切口，依次去除至少一個(gè)第一犧牲層和功能層的與至少一個(gè)第一犧牲層對(duì)應(yīng)的部分，以形成選擇柵極間隙；在選擇柵極間隙內(nèi)形成第二犧牲層；以及將疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一犧牲層和第二犧牲層置換為包括柵極阻擋層和導(dǎo)電層的柵極層。該三維存儲(chǔ)器及其制備方法能夠提高頂部選擇晶體管的閾值電壓的穩(wěn)定性，并提高頂部選擇晶體管的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及三維儲(chǔ)存器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著NAND閃存技術(shù)的發(fā)展，3D?NAND架構(gòu)可在不犧牲數(shù)據(jù)完整性的情況下擴(kuò)展到更高的存儲(chǔ)密度，從而實(shí)現(xiàn)更大的存儲(chǔ)容量。

在3D?NAND存儲(chǔ)器中，通常由溝道結(jié)構(gòu)形成存儲(chǔ)陣列，并且溝道結(jié)構(gòu)可包括在垂直方向上的多個(gè)存儲(chǔ)單元，從而在三維方向上形成陣列布置的存儲(chǔ)單元(cell)。每個(gè)溝道結(jié)構(gòu)的兩端可分別與位線(BL)和公共源極線(CSL)連接，使溝道結(jié)構(gòu)能夠形成電路回路。此外，溝道結(jié)構(gòu)的頂部可包括至少一個(gè)頂部選擇晶體管，并通過(guò)該頂部選擇晶體管控制溝道結(jié)構(gòu)中電路的接通或者切斷。

為實(shí)現(xiàn)3D?NAND存儲(chǔ)器編程、讀取或者擦除等操作，頂部選擇晶體管通常由對(duì)應(yīng)的柵極層控制?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)對(duì)應(yīng)的柵極層對(duì)頂部選擇晶體管施加電壓時(shí)，頂部選擇晶體管會(huì)存在被編程或者擦除的風(fēng)險(xiǎn)。換言之，頂部選擇晶體管的閾值電壓Vt會(huì)產(chǎn)生漂移，從而使頂部選擇晶體管的功能異?；蚴?，進(jìn)而影響三維存儲(chǔ)器的電氣性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N三維存儲(chǔ)器的制備方法。該制備方法包括：在襯底上形成包括交替疊置的電介質(zhì)層和第一犧牲層的疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)的溝道孔并在溝道孔的側(cè)壁上依次形成功能層和溝道層，以形成溝道結(jié)構(gòu)；形成貫穿至少一個(gè)第一犧牲層的頂部選擇柵切口；經(jīng)由頂部選擇柵切口，依次去除至少一個(gè)第一犧牲層和功能層的與至少一個(gè)第一犧牲層對(duì)應(yīng)的部分，以形成選擇柵極間隙；在選擇柵極間隙內(nèi)形成第二犧牲層；以及將疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一犧牲層和第二犧牲層置換為包括柵極阻擋層和導(dǎo)電層的柵極層。

在一些實(shí)施方式中，將疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一犧牲層和第二犧牲層置換為包括柵極阻擋層和導(dǎo)電層的柵極層的步驟可包括：形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)并延伸至襯底的柵極縫隙；經(jīng)由柵極縫隙去除疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一犧牲層和第二犧牲層，以形成犧牲間隙；以及在犧牲間隙的內(nèi)壁上形成柵極阻擋層；以及在形成有柵極阻擋層的犧牲間隙內(nèi)形成導(dǎo)電層，以形成柵極層。

在一些實(shí)施方式中，在犧牲間隙內(nèi)依次形成柵極阻擋層和導(dǎo)電層，以形成柵極層的步驟可包括：在柵極阻擋層和導(dǎo)電層之間形成粘合層。

在一些實(shí)施方式中，柵極阻擋層的材料包括氧化鋁，粘合層的材料可包括氮化鈦，導(dǎo)電層的材料可包括鎢。

在一些實(shí)施方式中，將疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一犧牲層和第二犧牲層置換為包括柵極阻擋層和導(dǎo)電層的柵極層的步驟之后，該方法還可包括：在柵極縫隙的側(cè)壁上形成隔離層；以及在形成有隔離層的柵極縫隙內(nèi)填充導(dǎo)電材料，以形成柵極縫隙結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方式中，在選擇柵極間隙內(nèi)形成第二犧牲層的步驟可包括：形成填充選擇柵極間隙且覆蓋頂部選擇柵切口內(nèi)壁的第二犧牲層；以及去除第二犧牲層的位于頂部選擇柵切口內(nèi)壁的部分。

在一些實(shí)施方式中，該方法還可包括：在頂部選擇柵切口內(nèi)填充電介質(zhì)材料，以形成頂部選擇柵切口結(jié)構(gòu)。