[發(fā)明專利]三維存儲器及其制備方法、存儲系統(tǒng)、電子設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210335624.3
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114823698A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜小龍;高庭庭;孫昌志;劉小欣;夏志良
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157;H01L27/11582
• 代理公司: 北京英思普睿知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16018
• 代理人: 劉瑩;聶國斌

本申請?zhí)峁┝艘环N三維存儲器及其制備方法、存儲系統(tǒng)、電子設(shè)備。三維存儲器的制備方法包括：交替疊置柵極層和犧牲層以形成疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿所述疊層結(jié)構(gòu)的溝道結(jié)構(gòu)，所述溝道結(jié)構(gòu)包括在溝道孔的內(nèi)壁上依次形成的阻擋層、電荷捕獲層和隧穿層；依次去除所述犧牲層、所述阻擋層的與所述犧牲層對應(yīng)的部分，以形成犧牲間隙；經(jīng)所述犧牲間隙將所述電荷捕獲層中對應(yīng)于相鄰的所述柵極層之間的部分隔斷；在所述犧牲間隙內(nèi)形成柵極介質(zhì)層；其中，所述柵極層靠近所述柵極介質(zhì)層的表面形成有輔助導(dǎo)電層。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及三維存儲器及其制備方法、存儲系統(tǒng)、電子設(shè)備。

背景技術(shù)

三維存儲器通過使用垂直存儲器陣列來增加存儲密度。三維存儲器的制備工藝主要包括：首先在介質(zhì)層和柵極層交替疊置的疊層結(jié)構(gòu)中形成溝道孔，然后在溝道孔依次沉積功能層和溝道層以形成具有存儲功能的溝道結(jié)構(gòu)。

溝道結(jié)構(gòu)中的功能層是三維存儲器完成存儲功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。具體地，功能層包括在溝道結(jié)構(gòu)的外壁上依次形成的氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)結(jié)構(gòu)，每個柵極層可與對應(yīng)的ONO結(jié)構(gòu)功能層相接觸。并且柵極層可控制對應(yīng)的ONO結(jié)構(gòu)以捕獲電荷的方式實現(xiàn)存儲功能。

在現(xiàn)有技術(shù)中，采用例如氮化硅層作為電荷陷阱(SiN charge trap)，使電荷(空穴或電子)保持在電荷捕獲層。然而，在存儲過程中，存儲于電荷陷阱的電荷會向溝道結(jié)構(gòu)的軸向方向擴散，這會造成每個柵極層對應(yīng)的電荷捕獲層的存儲可靠性降低，從而降低三維存儲器的保持(retention)特性。如何改善電荷陷阱中的電荷橫向擴散(lateral chargespreading)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于解決的技術(shù)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N三維存儲器的制備方法，該三維存儲器的制備方法包括：交替疊置柵極層和犧牲層以形成疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿所述疊層結(jié)構(gòu)的溝道結(jié)構(gòu)，所述溝道結(jié)構(gòu)包括在所述溝道孔的內(nèi)壁上依次形成的阻擋層、電荷捕獲層和隧穿層；依次去除所述犧牲層、所述阻擋層的與所述犧牲層對應(yīng)的部分，以形成犧牲間隙；經(jīng)所述犧牲間隙將所述電荷捕獲層中對應(yīng)于相鄰的所述柵極層之間的部分隔斷；在所述犧牲間隙內(nèi)形成柵極介質(zhì)層；其中，所述柵極層靠近所述柵極介質(zhì)層的表面形成有輔助導(dǎo)電層。

在一個實施方式中，經(jīng)所述犧牲間隙將所述電荷捕獲層中對應(yīng)于相鄰的所述柵極層之間的部分隔斷，包括：刻蝕去除所述電荷捕獲層被所述犧牲間隙暴露的部分。

在一個實施方式中，氧化所述電荷捕獲層被所述犧牲間隙暴露的部分以形成氧化層。

在一個實施方式中，所述柵極層包括依次疊置的第一導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電層，交替疊置柵極層和犧牲層以形成疊層結(jié)構(gòu)，包括：交替疊置所述第一導(dǎo)電層、所述半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層以及所述犧牲層以形成疊層結(jié)構(gòu)。

在一個實施方式中，所述方法包括：對所述柵極層執(zhí)行退火工藝，以使所述柵極層靠近所述柵極介質(zhì)層的表面形成有輔助導(dǎo)電層。

在一個實施方式中，所述方法還包括：在去除所述電荷捕獲層所暴露的區(qū)域中填充氧化層。

在一個實施方式中，所述方法還包括：在所述柵極層暴露于所述犧牲間隙的表面上形成導(dǎo)電層。

在一個實施方式中，所述方法包括：對所述導(dǎo)電層和所述柵極層執(zhí)行退火工藝，以使所述柵極層靠近所述柵極介質(zhì)層的表面形成有輔助導(dǎo)電層。

在一個實施方式中，在所述柵極層暴露于所述犧牲間隙的表面上形成導(dǎo)電層，包括：在所述柵極層暴露于所述犧牲間隙的表面以及所述氧化層上形成導(dǎo)電層；以及去除所述氧化層上的所述導(dǎo)電層。

在一個實施方式中，所述犧牲層的材質(zhì)包括氮化硅；所述半導(dǎo)體層的材質(zhì)包括硅；所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的材質(zhì)包括金屬；以及所述輔助導(dǎo)電層的材質(zhì)包括金屬硅化物。