[發(fā)明專利]三維存儲器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210801822.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN115206988A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳林春;張坤;周文犀
• 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;H01L29/08
• 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。該方法包括：在襯底上依次形成停止層以及疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)并延伸至襯底的溝道孔，并在溝道孔的內(nèi)壁依次形成功能層和溝道層，以形成溝道結(jié)構(gòu)；去除襯底和溝道結(jié)構(gòu)的延伸至襯底的部分至停止層；以及在停止層的遠(yuǎn)離疊層結(jié)構(gòu)的一側(cè)形成多晶硅層，其中，停止層和多晶硅層構(gòu)成源極層。該三維存儲器的制備方法有助于控制去除襯底過程中的工藝均勻性，同時有利于改善溝道層摻雜的均勻性，還有利于增加摻雜的溝道層與源極層的接觸可靠性以及完成制備后的三維存儲器的電學(xué)性能。

分案申請聲明

本申請是2021年03月05日遞交的發(fā)明名稱為“三維存儲器及其制備方法”、申請?zhí)枮?02110243810.X的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

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

背景技術(shù)

在三維存儲器(3D NAND)的制備工藝中，具有存儲功能的溝道結(jié)構(gòu)通常需要先在疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)形成溝道孔，然后在溝道孔內(nèi)依次沉積氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)結(jié)構(gòu)的功能層以及多晶硅犧牲層來形成。

隨著堆疊層數(shù)的增加，在采用深孔刻蝕工藝去除溝道孔底部的多晶硅犧牲層和功能層，以實(shí)現(xiàn)溝道結(jié)構(gòu)的存儲單元的電路回路的步驟中，存在例如上下兩層溝道孔的套刻精度窗口(Overlay Window)存在偏移(shift)，導(dǎo)致上下堆疊結(jié)構(gòu)的結(jié)合處的功能層側(cè)壁破壞，從而影響最終的存儲單元電性，并且導(dǎo)致晶圓測試(Wafer Sort)良率低或可靠性失效等問題。

無深孔蝕刻(SONO Less)結(jié)構(gòu)可以避免三維存儲器由于層數(shù)增加帶來的深孔蝕刻的工藝挑戰(zhàn)。BSS(Backside SONO Etch，背部深孔刻蝕)結(jié)構(gòu)還可以避免在柵線縫隙中填充導(dǎo)電材料出現(xiàn)WL(Word Line，字線)和ACS(Array Common Source，陣列共源線)短接漏電(short leakage)的問題，同時還可以避免在三維存儲器正面設(shè)置ACS的拾取區(qū)域，從而可以增加存儲區(qū)的密度，降低成本。

現(xiàn)有的BSS結(jié)構(gòu)大多從襯底背部(遠(yuǎn)離疊層結(jié)構(gòu)一側(cè))采用機(jī)械化學(xué)研磨(CMP)工藝去除溝道結(jié)構(gòu)底部的ONO結(jié)構(gòu)的功能層，以實(shí)現(xiàn)溝道結(jié)構(gòu)中的存儲單元的電路回路。在該工藝過程中，難以控制工藝均勻性，從而影響三維存儲器的后續(xù)制備工藝及制備完成后的三維存儲器的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N三維存儲器的制備方法。該制備方法包括：在襯底上依次形成停止層以及疊層結(jié)構(gòu)；形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)并延伸至襯底的溝道孔，并在溝道孔的內(nèi)壁依次形成功能層和溝道層，以形成溝道結(jié)構(gòu)；去除襯底和溝道結(jié)構(gòu)的延伸至襯底的部分至停止層；以及在停止層的遠(yuǎn)離疊層結(jié)構(gòu)的一側(cè)形成多晶硅層，其中，停止層和多晶硅層構(gòu)成源極層。

在一些實(shí)施方式中，停止層的材料可包括多晶硅。

在一些實(shí)施方式中，在停止層的遠(yuǎn)離疊層結(jié)構(gòu)的一側(cè)形成多晶硅層包括：形成多晶硅層，以覆蓋溝道結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)離疊層結(jié)構(gòu)的端面。

在一些實(shí)施方式中，襯底可包括依次堆疊的基底、第一犧牲氧化硅層、犧牲多晶硅層以及第二犧牲氧化硅層，其中，去除襯底和溝道結(jié)構(gòu)的延伸至襯底的部分至停止層包括：依次去除基底、第一犧牲氧化硅層、犧牲多晶硅層以及第二犧牲多晶硅層。

在一些實(shí)施方式中，疊層結(jié)構(gòu)可包括臺階區(qū)，疊層結(jié)構(gòu)包括交替疊置的多個柵極介質(zhì)層和多個柵極犧牲層，該方法還可包括：在臺階區(qū)形成貫穿至少部分疊層結(jié)構(gòu)并延伸至襯底的虛擬溝道結(jié)構(gòu)；形成貫穿疊層結(jié)構(gòu)并延伸至襯底的柵極縫隙，其中，柵極縫隙與溝道結(jié)構(gòu)具有間距；經(jīng)由柵極縫隙去除柵極犧牲層，以形成犧牲間隙；在犧牲間隙內(nèi)形成柵極層；以及在柵極縫隙中填充導(dǎo)電材料，以形成柵極縫隙結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方式中，在犧牲間隙內(nèi)形成柵極層可包括：在犧牲間隙和柵極縫隙的內(nèi)壁上形成柵極阻擋層；以及在柵極阻擋層位于犧牲間隙內(nèi)的表面形成用于粘合柵極層的粘合層。