具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层的存储堆叠体及其形成方法技术

公开了3D存储器件的实施例及其形成方法。在示例中，一种3D存储器件包括衬底、存储堆叠体以及NAND存储器串。所述存储堆叠体包括衬底上方的多个交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。每个所述栅极到栅极电介质层包括氮氧化硅层。所述NAND存储器串垂直延伸穿过所述存储堆叠体的交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。

Storage stack with silicon nitride gate to gate dielectric layer and its formation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层的存储堆叠体及其形成方法
技术介绍
本公开的实施例涉及三维(3D)存储器件及其制造方法。通过改善工艺技术、电路设计、编程算法以及制造工艺，平面存储单元被缩放到更小的尺寸。然而，随着存储单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性并且成本高昂。结果，平面存储单元的存储密度接近上限。3D存储架构可以解决平面存储单元中的密度限制。3D存储架构包括存储器阵列以及外围器件，所述外围器件用于控制至存储器阵列的信号以及控制来自存储器阵列的信号。
技术实现思路
本文公开了3D存储器件的实施例及其形成方法。在一个示例中，一种3D存储器件包括衬底、存储堆叠体以及NAND存储器串。所述存储堆叠体包括位于所述衬底上方的多个交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。所述栅极到栅极电介质层中的每一个包括氮氧化硅层。所述NAND存储器串垂直延伸穿过所述存储堆叠体的交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。在另一示例中，公开了一种用于形成3D存储器件的方法。形成垂直延伸穿过电介质堆叠体的NAND存储器串，所述电介质堆叠体包括所述衬底上方的多个交错牺牲层和电介质层。形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠体的所述交错牺牲层和电介质层的缝隙开口。通过所述缝隙开口去除所述牺牲层形成多个横向凹部。通过所述缝隙开口和所述横向凹部氧化所述电介质层，形成多个栅极到栅极电介质层。通过所述缝隙开口将栅极导电层沉积到所述横向凹部中，来形成包括多个交错所述栅极导电层和所述栅极到栅极电介质层的存储堆叠体。在再一示例中，公开了一种用于形成3D存储器件的方法。在衬底上方交替沉积多个多晶硅层和多个氮化硅层。形成垂直延伸穿过所述多晶硅层和氮化硅层的沟道结构。相对于所述氮化硅层选择性蚀刻所述多晶硅层，以形成多个横向凹部。所述氮化硅层被氧化，使得每个所述氮化硅层至少变为氮氧化硅层。多个金属层被沉积到所述横向凹部中。附图说明并入本文并且形成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本公开的原理，并且使得本领域技术人员能够制造和使用本公开。图1A示出了根据本公开的一些实施例具有存储堆叠体的示例性3D存储器件的截面图，所述存储堆叠体具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层。图1B示出了根据本公开的一些实施例具有存储堆叠体的另一示例性3D存储器件的截面图，所述存储堆叠体具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层。图2A示出了根据本公开的一些实施例的示例性氮氧化硅栅极到栅极电介质层的截面图。图2B示出了根据本公开的一些实施例的另一示例性氮氧化硅栅极到栅极电介质层的截面图。图3A示出了根据本公开的一些实施例具有存储堆叠体的示例性3D存储器件的截面图，所述存储堆叠体具有氮化硅栅极到栅极电介质层。图3B示出了根据本公开的一些实施例具有存储堆叠体的另一示例性3D存储器件的截面图，所述存储堆叠体具有氮化硅栅极到栅极电介质层。图4A-4C示出了根据本公开的一些实施例用于形成NAND存储器串的示例性制造工艺。图5A-5D示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的3D存储器件的示例性制造工艺，所述存储堆叠体具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层。图6A和6B示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的3D存储器件的示例性制造工艺，所述存储堆叠体具有氮化硅栅极到栅极电介质层。图7A-7C示出了根据本公开的一些实施例用于形成另一NAND存储器串的示例性制造工艺。图8A-8D示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的另一3D存储器件的示例性制造工艺，所述存储堆叠体具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层。图9A和9B示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的另一3D存储器件的示例性制造工艺，所述存储堆叠体具有氮化硅栅极到栅极电介质层。图10示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的3D存储器件的示例性方法的流程图，所述存储堆叠体具有氮氧化硅栅极到栅极电介质层。图11示出了根据本公开的一些实施例用于形成具有存储堆叠体的3D存储器件的示例性方法的流程图，所述存储堆叠体具有氮化硅栅极到栅极电介质层。将参考附图描述本公开的实施例。具体实施方式尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本公开还可以用于各种其他应用中。应当注意到，在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性都在相关领域的技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分地从上下文中的用法来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，如本文所使用的术语“一个或多个”可用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或可用于以复数意义描述特征、结构或特征的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”、“一个”或“所述”等术语同样可以被理解为表达单数用法或表达复数用法。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在表达一组排他性的因素，而是可以替代地，同样至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。应当容易理解的是，本公开中的“在……上”、“在……上方”和“在……之上”的含义应以最宽泛的方式来解释，使得“在……上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还包括其间具有中间特征或层的“在某物上”的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上方”的含义，而且还可以包括其间没有中间特征或层的“在某物之上”或“在某物上方”的含义(即，直接在某物上)。此外，为了便于描述，可以在本文使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相对术语来描述如图所示的一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的关系。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语旨在涵盖器件在使用或操作中的不同取向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向上)并且同样可以相应地解释本文使用的空间相关描述词。如本文所使用的，术语“衬底”是指在其上添加后续材料层的材料。衬底本身可以被图案化。添加在衬底顶部上的材料可以被图案化或可以保持未图案化。此外，衬底可以包括各种各样的半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。可替换地，可以由非导电材料(例如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆)制成衬底。如本文所使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上方延伸，或者其范围可以小于下层或上层结构的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间的任何一对水平平面之间或在顶表面和底表面处。层可以水平、垂直和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，衬底可以在其中包括一层或多层，和/或衬底可以在其上、上方和/或其下具有一层或多层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触部层(其中形成有互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维(3D)存储器件，包括：衬底；存储堆叠体，所述存储堆叠体包括所述衬底上方的多个交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层，其中每个所述栅极到栅极电介质层包括氮氧化硅层；以及NAND存储器串，所述NAND存储器串垂直延伸穿过所述存储堆叠体的所述交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维(3D)存储器件，包括：衬底；存储堆叠体，所述存储堆叠体包括所述衬底上方的多个交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层，其中每个所述栅极到栅极电介质层包括氮氧化硅层；以及NAND存储器串，所述NAND存储器串垂直延伸穿过所述存储堆叠体的所述交错栅极导电层和栅极到栅极电介质层。2.根据权利要求1所述的3D存储器件，其中每个所述栅极到栅极电介质层由氮氧化硅层组成。3.根据权利要求1所述的3D存储器件，其中每个所述栅极到栅极电介质层包括所述氮氧化硅层和至少一个氧化硅层。4.根据权利要求3所述的3D存储器件，其中每个栅极到栅极电介质层包括堆叠在两个氧化硅层之间的所述氮氧化硅层。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的3D存储器件，其中所述存储堆叠体包括所述衬底上方的第一存储叠层以及所述第一存储叠层上方的第二存储叠层。6.根据权利要求5所述的3D存储器件，其中所述NAND存储器串包括垂直延伸穿过所述第一存储叠层的第一沟道结构、垂直延伸穿过所述第二存储叠层的第二沟道结构、以及垂直位于所述第一沟道结构与所述第二沟道结构之间并且分别与所述第一沟道结构和所述第二沟道结构接触的叠层间插塞。7.根据权利要求5所述的3D存储器件，其中所述NAND存储器串包括垂直延伸穿过所述第一存储叠层和所述第二存储叠层的单沟道结构。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的3D存储器件，其中每个所述栅极导电层包括金属层。9.根据权利要求1-7中的任一项所述的3D存储器件，其中每个所述栅极导电层包括掺杂多晶硅层。10.一种用于形成三维(3D)存储器件的方法，包括：形成垂直延伸穿过电介质堆叠体的NAND存储器串，所述电介质堆叠体包括衬底上方的多个交错牺牲层和电介质层；形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠体的所述交错牺牲层和电介质层的缝隙开口；通过所述缝隙开口去除所述牺牲层来形成多个横向凹部；通过所述缝隙开口和所述横向凹部氧化所述电介质层来形成多个栅极到栅极电介质层；以及通过所述缝隙开口将栅极导电层沉积到所述横向凹部中，来形成包括多个交错所述栅极导电层和所述栅极到栅极电介质层的存储堆叠体。11.根据权利要求10所述的方法，其中每个所述牺牲层包括多晶硅层，并且每个所述电介质层包括氮化硅层。12.根据权利要求11所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖莉红，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42