[發(fā)明專利]三維存儲裝置及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180003863.2
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114175253B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王啟光;蒲浩;李拓;趙英杰
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H10B43/35
• 分類號: H10B43/35;H10B43/27
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 林錦輝;劉景峰

提供了三維(3D)NAND存儲裝置和方法。在一個方面中，一種制造方法包括形成層堆疊體、溝道孔、阻擋層、電荷陷阱層、隧道絕緣層和溝道層。電荷陷阱層的表面區(qū)域包括碳區(qū)域，所述碳區(qū)域包括特定量的碳元素。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，并且具體而言，涉及三維(3D)存儲裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

非與(NAND)存儲器是一種非易失性存儲器，其不需要電源即可保留存儲的數(shù)據(jù)。消費(fèi)電子產(chǎn)品、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)需求的不斷增長帶來了對更大容量和更好性能的NAND存儲器的持續(xù)需求。隨著常規(guī)二維(2D)NAND存儲器接近其物理極限，三維(3D)NAND存儲器現(xiàn)在正在發(fā)揮重要作用。3D NAND存儲器在單個管芯上使用多個堆疊層，以實(shí)現(xiàn)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裝置的存儲單元包括沉積在電荷陷阱層上的隧道絕緣層。在沉積工藝期間，通常在隧道絕緣層和電荷陷阱層之間的界面中形成一些缺陷，并且隨后的退火工藝可能在界面中產(chǎn)生更多的缺陷。這些缺陷影響3DNAND裝置的可靠性，例如耐久性和電荷保持特性。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開的一個方面中，一種用于制造3D存儲裝置的方法包括：為3D存儲裝置提供襯底，在襯底的頂表面之上形成層堆疊體，形成延伸穿過層堆疊體的溝道孔，在溝道孔的側(cè)壁上形成阻擋層，在阻擋層的表面上形成電荷陷阱層，在電荷陷阱層的表面區(qū)域之上形成隧道絕緣層，在隧道絕緣層的表面上形成溝道層，以及穿過層堆疊體形成存儲單元。電荷陷阱層的表面區(qū)域包括包含特定量的碳元素的碳區(qū)域。每個存儲單元包括阻擋層、電荷陷阱層和隧道絕緣層的部分。

在本公開的另一方面中，一種3D存儲裝置包括襯底、形成在襯底之上的層堆疊體、延伸穿過層堆疊體的溝道層、延伸穿過層堆疊體并形成在溝道層和層堆疊體之間的功能層、以及穿過層堆疊體形成的存儲單元。功能層包括阻擋層、電荷陷阱層和隧道絕緣層。電荷陷阱層包括包含特定量的碳元素的碳區(qū)域。每個存儲單元包括功能層的一部分。

在本公開的另一方面中，一種存儲設(shè)備包括用于接收輸入的輸入/輸出(I/O)部件、用于緩沖信號的緩沖器、用于實(shí)施操作的控制器、以及3D存儲裝置。該3D存儲裝置包括襯底、形成在襯底之上的層堆疊體、延伸穿過層堆疊體的溝道層、延伸穿過層堆疊體并形成在溝道層和層堆疊體之間的功能層、以及穿過層堆疊體形成的存儲單元。功能層包括阻擋層、電荷陷阱層和隧道絕緣層。電荷陷阱層包括包含特定量的碳元素的碳區(qū)域。每個存儲單元包括功能層的一部分。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本公開的說明書、權(quán)利要求和附圖來理解本公開的其他方面。

附圖說明

圖1和圖2示出了根據(jù)本公開的各方面的制造工藝期間的某些階段處的示例性三維(3D)陣列裝置的截面圖；

圖3和圖4示出了根據(jù)本公開的各方面的在形成溝道孔之后的圖2中所示的3D陣列裝置的俯視圖和截面圖；

圖5A和圖5B示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖4中所示的3D存儲裝置的示例性部分的放大視圖；

圖6和圖7示出了根據(jù)本公開的各方面的在形成柵極線縫隙之后的圖3和圖4中所示的3D陣列裝置的俯視圖和截面圖；

圖8、圖9和圖10示出了根據(jù)本公開的各方面的在制造工藝中的某些階段處的圖6和圖7中所示的3D陣列裝置的截面圖；

圖11和圖12示出了根據(jù)本公開的各方面的在制造工藝中的某些階段處的圖10中所示的3D陣列裝置的截面圖；

圖13示出了根據(jù)本公開的各方面的示例性外圍裝置的截面圖；

圖14示出了根據(jù)本公開的各方面的在圖12中所示的3D陣列裝置與圖13中所示的外圍裝置鍵合之后的3D存儲裝置的截面圖；

圖15示出了根據(jù)本公開的各方面的3D存儲裝置的制造的示意性流程圖；以及