一种三维存储器及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种三维存储器及其制作方法。该三维存储器，包括衬底和层叠结构，层叠结构设置在衬底上，层叠结构中设置有存储结构、栅极层叠结构、绝缘层和共源极柱，栅极层叠结构和共源极柱通过绝缘层绝缘设置，该共源极柱包括由外向内依次设置的导电层和柱芯，柱芯包括沿远离衬底方向叠置的多晶硅柱和钨金属柱，钨金属柱位于栅极层叠结构的最顶层栅极层所在水平面上方。通过将钨金属柱位于栅极层叠结构的最顶层栅极层所在水平面上方，即将现有常规的钨金属柱的高度大幅缩短，从而有效减小了钨金属柱所产生的缩应力，有效缓解了上述开裂的产生，同时可以通过在此基础上调整钨金属柱的高度，进而避免其导电性受到影响。

【技术实现步骤摘要】
一种三维存储器及其制作方法
本专利技术涉及三维存储
，具体而言，涉及一种三维存储器及其制作方法。
技术介绍
快闪存储器(FlashMemory)又称为闪存，闪存的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因此成为非挥发性存储器的主流存储器。根据结构的不同，闪存分为非门闪存(NORFlashMemory)和与非门闪存(NANDFlashMemory)。相比NORFlashMemory，NANDFlashMemory能提供及高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也更快。随着平面型存储器的发展，其存储能力已接近可实际扩展的极限。为了解决平面型存储器遇到的困难，具有以水平和垂直阵列布置的三维存储器应运而生，三维存储器通过垂直堆叠多层数据存储单元，能够在更小的空间内实现更高的存储容量。在相关技术中，三维存储器一般包括叠层结构以及贯穿叠层结构的沟道结构和公共源极柱，公共源极柱位于叠层结构的栅线缝隙中，公共源极柱通常包括填充在栅线缝隙中的芯部和位于芯部上方的导电柱，其中芯部通常采用多晶硅形成。而且，三维存储器中叠层结构的层叠数目越多，三维存储器的存储容量也越大。目前通常采用金属钨塞形成导电柱，并且为了提高导电效率并且利用金属钨的缩应力低效一部分多晶硅的张应力，金属钨塞的高度通常与多晶硅的高度相当。但是，金属钨的缩应力会导致对与之相邻的绝缘层的拉力，尤其是在对金属钨进行CMP之后，会发现绝缘层和栅极层之间出现开裂(crack)。专利
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种三维存储器及其制作方法，以解决现有技术中的公共源极柱上方的金属钨导致的层间开裂的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种三维存储器，包括衬底和栅极层叠结构，栅极层叠结构设置在衬底上，栅极层叠结构中设置有存储结构、绝缘层和共源极柱，栅极层叠结构包括交替层叠设置的栅极层和栅绝缘层，存储结构和共源极柱垂直贯穿栅极层叠结构设置，栅极层叠结构和共源极柱通过绝缘层绝缘设置，该共源极柱包括由外向内依次设置的导电层和柱芯，柱芯包括沿远离衬底方向叠置的多晶硅柱和钨金属柱，钨金属柱位于栅极层叠结构的最顶层栅极层所在水平面上方。进一步地，上述钨金属柱的高度为70～110nm。进一步地，上述多晶硅柱的高度为8500～8600nm，优选为8560～8600nm。进一步地，上述导电层包括钛层。进一步地，上述导电层包括由外向内设置的钛层和氮化钛层。进一步地，上述导电层与柱芯之间设置有应力调节层。进一步地，上述应力调节层为钨金属层。进一步地，上述钨金属层的厚度为进一步地，上述栅极层和栅绝缘层在栅极层远离存储结构的一端形成容纳槽，绝缘层包括：第一绝缘部，填充在容纳槽中；第二绝缘部，与第一绝缘部一体设置且设置在共源极柱的侧面。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述任一种的三维存储器的制作方法，该制作方法包括：提供具有堆叠结构的衬底，堆叠结构包括依次交替设置在衬底上的牺牲层和隔离层；在堆叠结构中形成垂直贯穿至衬底的存储结构；去除堆叠结构中的牺牲层并在牺牲层所在位置设置栅极层，栅极层和隔离层构成栅极层叠结构；在栅极层叠结构中设置绝缘层和共源极柱，栅极层叠结构和共源极柱通过绝缘层绝缘设置，共源极柱包括由外向内依次设置的导电层和柱芯，柱芯包括沿远离衬底方向叠置的多晶硅柱和钨金属柱，钨金属柱位于栅极层叠结构的最顶层栅极层所在水平面上方。进一步地，上述去除堆叠结构中的牺牲层并在牺牲层所在位置设置栅极层的过程包括：在堆叠结构远离衬底的表面上设置介质层和硬掩膜层；对硬掩膜层、介质层和堆叠结构进行刻蚀，形成贯穿至衬底的通孔；刻蚀堆叠结构中的牺牲层，形成牺牲间隙；在牺牲间隙中填充导电材料；对导电材料进行回刻，形成栅极层且使远离存储结构一端的栅极层和隔离层形成容纳槽。进一步地，上述在栅极层叠结构中设置绝缘层和共源极柱的过程包括：在容纳槽和通孔侧壁上设置介电材料以形成绝缘层；在通孔中依次形成导电层和多晶硅预备柱；对多晶硅预备柱进行回刻得到多晶硅柱；沉积金属钨并对沉积后的金属钨和硬掩膜进行化学机械抛光处理，得到钨金属柱。进一步地，上述在通孔中形成导电层和多晶硅预备柱之间，制作方法还包括在导电层上设置应力调节层，多晶硅预备柱设置在应力调节层上。应用本专利技术的技术方案，通过将钨金属柱设置于栅极层叠结构的最顶层栅极层所在水平面上方，即将现有常规的钨金属柱的高度大幅缩短，从而有效减小了钨金属柱所产生的缩应力，有效缓解了上述开裂的产生，同时可以通过在此基础上调整钨金属柱的高度，进而避免其导电性受到影响。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种实施例提供的三维存储器的剖面结构示意图；图2示出了根据本专利技术的一种实施例提供的三维存储器制作时对堆叠结构进行刻蚀形成沟道通孔后的基体剖面结构示意图；图3示出了在图2所示的沟道通孔中形成SONO结构层后的基体剖面结构示意图；图4示出了在图3所示的沟道通孔中形成存储结构后的基体剖面结构示意图；图5示出了在图4所示的基体中形成栅极层和绝缘层后的基体剖面结构示意图；图6示出了在图5所示的基体中形成共源极柱后的基体剖面结构示意图；以及图7示出了本申请实施例1至4、对比例1的三维存储器的部分结构的TEM图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、衬底；21、存储结构；211、第一介质层；212、电荷存储层；213、第二介质层；214沟道层；22、栅极层叠结构；221、栅极层；222、栅绝缘层；23、绝缘层；24、共源极柱；241、导电层；242、应力调节层；243、钨金属柱；244、多晶硅柱；20’、沟道通孔；21’、SONO结构层；22’、堆叠结构；221’、牺牲层；222’、隔离层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器，包括衬底(10)和栅极层叠结构(22)，所述栅极层叠结构(22)设置在所述衬底(10)上，所述栅极层叠结构(22)中设置有存储结构(21)、绝缘层(23)和共源极柱(24)，所述栅极层叠结构(22)包括交替层叠设置的栅极层(221)和栅绝缘层(222)，所述存储结构(21)和所述共源极柱(24)垂直贯穿所述栅极层叠结构设置，所述栅极层叠结构(22)和所述共源极柱(24)通过所述绝缘层(23)绝缘设置，其特征在于，所述共源极柱(24)包括由外向内依次设置的导电层(241)和柱芯，所述柱芯包括沿远离所述衬底(10)方向叠置的多晶硅柱(244)和钨金属柱(243)，所述钨金属柱(243)位于所述栅极层叠结构(22)的最顶层栅极层(221)所在水平面上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器，包括衬底(10)和栅极层叠结构(22)，所述栅极层叠结构(22)设置在所述衬底(10)上，所述栅极层叠结构(22)中设置有存储结构(21)、绝缘层(23)和共源极柱(24)，所述栅极层叠结构(22)包括交替层叠设置的栅极层(221)和栅绝缘层(222)，所述存储结构(21)和所述共源极柱(24)垂直贯穿所述栅极层叠结构设置，所述栅极层叠结构(22)和所述共源极柱(24)通过所述绝缘层(23)绝缘设置，其特征在于，所述共源极柱(24)包括由外向内依次设置的导电层(241)和柱芯，所述柱芯包括沿远离所述衬底(10)方向叠置的多晶硅柱(244)和钨金属柱(243)，所述钨金属柱(243)位于所述栅极层叠结构(22)的最顶层栅极层(221)所在水平面上方。


2.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述钨金属柱(243)的高度为70～110nm。


3.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述多晶硅柱(244)的高度为8500～8600nm，优选为8560～8600nm。


4.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述导电层(241)包括钛层。


5.根据权利要求4所述的三维存储器，其特征在于，所述导电层(241)包括由外向内设置的所述钛层和氮化钛层。


6.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述导电层(241)与所述柱芯之间设置有应力调节层(242)。


7.根据权利要求6所述的三维存储器，其特征在于，所述应力调节层(242)为钨金属层。


8.根据权利要求7所述的三维存储器，其特征在于，所述钨金属层的厚度为


9.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述栅极层(221)和所述栅绝缘层(222)在所述栅极层(221)远离所述存储结构(21)的一端形成容纳槽，所述绝缘层(23)包括：
第一绝缘部，填充在所述容纳槽中；
第二绝缘部，与所述第一绝缘部一体设置且设置在所述共源极柱(24)的侧面。


10.一种三维存储器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供具有堆叠结构(22’)的衬底(10)，所述堆叠结构(22’)包括依次交替设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢刚，曾最新，豆海清，刘青松，张光轩，
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