[發明專利]用于增強可靠性的三維存儲器件和制造方法

在審

• 申請號: 202180003833.1
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114207822A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王啟光;蒲浩;李勁昊
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157;H01L27/11582
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 林錦輝;劉景峰

提供了三維(3D)NAND存儲器件和方法。在一方面，一種制造方法包括：在襯底之上形成電介質堆疊體；穿過電介質堆疊體形成功能層和半導體溝道；基于電介質堆疊體形成導體/絕緣體堆疊體；以及穿過導體/絕緣體堆疊體形成存儲單元。每個存儲單元包括功能層和半導體溝道的部分。功能層和半導體溝道中的至少一者包括一定量的氘元素。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體而言，涉及用于增強可靠性的三維(three-dimensional，3D)存儲器件及制造方法。

背景技術

與非(Not-AND，NAND)存儲器是一種不需要電力來保持存儲的數據的非易失性類型的存儲器。對消費電子設備、云計算和大數據的不斷增長的需求帶來了對更大容量和更好性能的NAND存儲器的持續需求。隨著傳統二維(two-dimensional，2D)NAND存儲器接近其物理極限，三維(3D)NAND存儲器現在正發揮著重要作用。3D NAND存儲器在單個管芯上使用多個堆疊體層，以實現更高的密度、更高的容量、更快的性能、更低的功耗和更好的成本效率。

3D NAND器件的存儲單元包括半導體溝道和隧穿層。在制造工藝期間，典型地會在半導體溝道、隧穿層以及半導體溝道和隧穿層之間的界面中形成一些缺陷。然后通過氫鈍化修復缺陷。然而，氫鈍化鍵會在升高的溫度或電應力下斷裂。斷裂的鍵重新激活一些缺陷并導致可靠性問題。

發明內容

在本公開的一方面，一種用于制造3D存儲器件的方法包括：提供用于3D存儲器件的襯底；在襯底的頂表面之上形成電介質堆疊體；形成穿過電介質堆疊體的溝道孔；在溝道孔的側壁上形成阻擋層；在阻擋層的表面上形成電荷捕獲層；在電荷捕獲層的表面上形成隧穿層；在隧穿層的表面上形成半導體溝道；基于電介質堆疊體形成導體/絕緣體堆疊體；以及穿過導體/絕緣體堆疊體形成存儲單元。每個存儲單元包括阻擋層、電荷捕獲層、隧穿層和半導體溝道的部分。阻擋層、電荷捕獲層、隧穿層和半導體溝道中的至少一者包括一定量的氘元素。

在本公開的另一方面，一種3D存儲器件包括：襯底；形成在襯底之上的導體/絕緣體堆疊體；延伸穿過導體/絕緣體堆疊體的半導體溝道；延伸穿過導體/絕緣體堆疊體并且形成在半導體溝道和導體/絕緣體堆疊體之間的功能層；以及穿過導體/絕緣體堆疊體形成的存儲單元。每個存儲單元包括功能層的部分和半導體溝道的部分。功能層包括阻擋層、電荷捕獲層和隧穿層。阻擋層、電荷捕獲層、隧穿層和半導體溝道中的至少一者包括一定量的氘元素。

在本公開的另一方面中，一種存儲裝置包括：用于接收輸入的輸入/輸出(input/output，I/O)組件；用于緩沖信號的緩沖器；用于實現操作的控制器；以及3D存儲器件。3D存儲器件包括：襯底；形成在襯底之上的導體/絕緣體堆疊體；延伸穿過導體/絕緣體堆疊體的半導體溝道；以及延伸穿過導體/絕緣體堆疊體并形成在半導體溝道和導體/絕緣體堆疊體之間的功能層。功能層包括阻擋層、電荷捕獲層和隧穿層。阻擋層、電荷捕獲層、隧穿層和半導體溝道中的至少一者包括一定量的氘元素。

根據本公開的說明書、權利要求和附圖，本領域技術人員可以理解本公開的其他方面。

附圖說明

圖1和圖2示出了根據本公開的各個方面的在制造工藝期間的某些階段的示例性三維(3D)陣列器件的截面視圖；

圖3和圖4示出了根據本公開的各個方面的圖2所示的3D陣列器件在溝道孔和功能層形成之后的俯視圖和截面視圖；

圖5A和5B示出了根據本公開的各個實施例的圖4中所示的3D存儲器件的示例性部分的放大視圖；

圖6示出了根據本公開的各個方面的圖3和圖4中所示的3D陣列器件在溝道孔被填充之后的截面視圖；

圖7和圖8示出了根據本公開的各個方面的圖6中所示的3D陣列器件在柵極線縫隙形成之后的俯視圖和截面視圖；