三维存储器及其制备方法、存储系统技术方案

本公开提供了一种三维存储器及其制备方法、存储系统，涉及半导体芯片技术领域，旨在解决栅极隔槽在形成的过程中容易发生偏移，从而容易损伤沟道结构，从而导致沟道结构漏电的问题。该制备方法包括在衬底的一侧形成叠层结构；形成贯穿叠层结构的第一隔槽，第一隔槽沿第一方向延伸，且第一隔槽沿第一方向的一端靠近或落入核心区与阶梯区之间的分界区；在第一隔槽内形成第一分隔结构；形成贯穿堆叠结构的第二隔槽，第二隔槽沿第一方向延伸，第二隔槽与第一隔槽连通；以及，在第二隔槽内形成第二分隔结构，第二分隔结构与第一分隔结构共同构成一条栅极分隔结构。上述三维存储器可以实现数据的读取和写入操作。数据的读取和写入操作。数据的读取和写入操作。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制备方法、存储系统


[0001]本公开涉及半导体芯片
，尤其涉及一种三维存储器及其制备方法、存储系统。

技术介绍

[0002]随着存储单元的特征尺寸接近工艺下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性且成本高昂，这造成2D或者平面NAND闪存的存储密度接近上限。
[0003]为克服2D或者平面NAND闪存带来的限制，业界已经研发了具有三维结构的存储器(3D NAND)，通过三维地布置存储单元来提高存储密度。
[0004]在三维存储器结构中，包括垂直交错堆叠的多层栅极层和绝缘层构成的堆叠结构，在堆叠结构(或称“堆栈”)中形成有沟道孔，在沟道孔内形成有存储单元串，堆叠结构的栅极层作为每一层存储单元的栅线，从而实现堆叠式的三维存储器。
[0005]三维存储器的存储阵列包括核心(Core)区和阶梯(Stair Step，SS)区。上述存储单元串位于核心区。阶梯区用来供存储阵列各层中的栅极层引出接触部。其中，核心区和阶梯区可被多个栅线隔槽(Gate Line Slit，简称GLS，或称“栅极狭缝”、“栅极缝隙”)隔开，从而分隔为多个块结构(Block)。但是，该栅极隔槽在形成的过程中容易发生偏移，从而容易损伤沟道结构，从而导致沟道结构漏电。
[0006]因此，期望改进三维存储器的结构，以提高三维存储器的良率和可靠性，改善漏电问题。

技术实现思路

[0007]本公开的实施例提供一种三维存储器及其制备方法、存储系统，旨在解决栅极隔槽在形成的过程中容易发生偏移，从而容易损伤沟道结构，从而导致沟道结构漏电的问题。
[0008]为达到上述目的，本公开的实施例采用如下技术方案：
[0009]一方面，提供一种三维存储器的制备方法。该制备方法包括：在衬底的一侧形成叠层结构，所述叠层结构具有沿第一方向相邻的核心区和阶梯区；所述第一方向平行于所述衬底形成有所述叠层结构的侧面；形成贯穿所述堆叠结构的第一隔槽，所述第一隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第一隔槽沿所述第一方向的一端靠近或落入所述核心区与所述阶梯区之间的分界区；在所述第一隔槽内形成第一分隔结构；形成贯穿所述堆叠结构的第二隔槽，所述第二隔槽沿所述第一方向延伸，所述第二隔槽与所述第一隔槽连通；以及，在所述第二隔槽内形成第二分隔结构，所述第二分隔结构与所述第一分隔结构共同构成一条栅极分隔结构。
[0010]本公开的上述实施例提供的三维存储器的制备方法，由于依次形成第一隔槽、第一分隔结构、第二隔槽和第二分隔结构，且第一隔槽靠近或经过核心区与阶梯区之间的分界面，因此能够先在容易发生偏移的区域形成沿第一方向长度较短的第一隔槽以及第一分隔结构，以使第一隔槽不容易发生偏移，也即不容易损伤沟道结构。之后，再形成第二隔槽
和第二分隔结构，由于各个第二隔槽均主要处于一个区域(如核心区或阶梯区中)，也即第二隔槽所处环境中的应力分布更加均衡，所以后续在形成沿第一方向长度较长的第二隔槽时，第二隔槽也不容易发生偏移，也即不容易损伤沟道结构，因此，上述实施例提供的制备方法所制备出的三维存储器，不容易导致沟道结构漏电，例如不容易因沟道使沟道结构中的沟道层与叠层结构中栅极导电层接触，而发生短路的问题。
[0011]在一些实施例中，所述第一隔槽包括沿所述第一方向依次连接的第一槽部和第二槽部；所述第一槽部沿所述第一方向的长度大于所述第二槽部沿所述第一方向的长度；至少所述第一槽部位于所述核心区。
[0012]在一些实施例中，所述第二槽部位于所述核心区或分界区。
[0013]在一些实施例中，所述第一隔槽包括沿所述第一方向依次连接的第一槽部和第二槽部；所述第一槽部沿所述第一方向的长度大于所述第二槽部沿所述第一方向的长度；至少所述第一槽部位于所述阶梯区。
[0014]在一些实施例中，所述第二槽部位于所述分界区；或者，所述第二槽部同时位于所述分界区和所述核心区。
[0015]在一些实施例中，在形成所述第一隔槽之前，还包括：形成多个沟道结构，所述多个沟道结构贯穿所述叠层结构，且所述多个沟道结构位于所述核心区。其中，距离所述阶梯区最近的沟道结构的靠近所述阶梯区的切面为第一参考面。所述第二槽部沿所述第一方向远离所述第一槽部的一端与所述第一参考面之间的间距，小于所述沟道结构的最大径向尺寸。
[0016]在一些实施例中，所述第二槽部沿所述第一方向远离所述第一槽部的一端，与所述第一参考面平齐。
[0017]在一些实施例中，所述第二隔槽沿所述第一方向的长度，大于所述第一隔槽沿所述第一方向的长度。
[0018]在一些实施例中，所述形成所述第一分隔结构，包括：向所述第一隔槽内填充第一绝缘材料。
[0019]在一些实施例中，所述形成所述第二分隔结构，包括：向所述第二隔槽的内壁上形成绝缘膜层；在所述绝缘膜层的内侧填充导电材料。或者，所述形成所述第二分隔结构，包括：向所述第二隔槽内填充第二绝缘材料。
[0020]在一些实施例中，所述制备方法还包括：形成贯穿所述叠层结构的第三隔槽，所述第三隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第三隔槽位于所述阶梯区；在所述第三隔槽内形成第三分隔结构，所述第三分隔结构位于所述阶梯区；形成贯穿所述叠层结构的第四隔槽，所述第四隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第四隔槽与所述第三隔槽连通；以及，在所述第四隔槽内形成第四分隔结构，所述第四分隔结构从所述阶梯区延伸至所述核心区，所述第四分隔结构与所述第三分隔结构共同构成另一条栅极分隔结构，所述叠层结构中位于所述一条栅极分隔结构与所述另一条栅极分隔结构之间的部分为一个块结构。
[0021]在一些实施例中，所述第一隔槽与所述第三隔槽在同一工艺步骤中形成，所述第一分隔结构与所述第一分隔结构在同一工艺步骤中形成；和/或，所述第二隔槽与所述第四隔槽在同一工艺步骤中形成，所述第二分隔结构与所述第四分隔结构在同一工艺步骤中形成。
[0022]在一些实施例中，所述制备方法还包括：在所述块结构上形成多个第一子栅极分隔结构；所述多个第一子栅极分隔结构位于所述核心区；各个第一子栅极分隔结构沿所述第一方向延伸，且多个第一子栅极分隔结构同时沿第一方向以及与所述第一方向交叉的第二方向间隔排列；所述第二方向和所述第一方向均平行于所述衬底。其中，所述第一分隔结构沿所述第一方向的长度，小于或等于该第一分隔结构与最靠近该第一分隔结构的第一子栅极分隔结构之间、沿所述第二方向的间距的1.15倍。
[0023]在一些实施例中，所述制备方法还包括：在所述块结构上形成多个第二子栅极分隔结构；所述多个第一子栅极分隔结构位于所述阶梯区；各个第二子栅极分隔结构均沿所述第一方向延伸，且多个第一子栅极分隔同时沿所述第一方向和所述第二方向间隔排列。
[0024]另一方面，提供一种三维存储器。该三维存储器包括：堆叠结构、第一分隔结构和第二分隔结构。其中，堆叠结构，具有沿第一方向相邻的核心区和阶梯区。第一分隔结构，沿所述第一方向延伸，且所述第一分隔结构沿所述第一方向的一端靠近或落入所述核心区与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器的制备方法，其特征在于，包括：在衬底的一侧形成叠层结构，所述叠层结构具有沿第一方向相邻的核心区和阶梯区；所述第一方向平行于所述衬底形成有所述叠层结构的侧面；形成贯穿所述堆叠结构的第一隔槽，所述第一隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第一隔槽沿所述第一方向的一端靠近或落入所述核心区与所述阶梯区之间的分界区；在所述第一隔槽内形成第一分隔结构；形成贯穿所述堆叠结构的第二隔槽，所述第二隔槽沿所述第一方向延伸，所述第二隔槽与所述第一隔槽连通；以及，在所述第二隔槽内形成第二分隔结构，所述第二分隔结构与所述第一分隔结构共同构成一条栅极分隔结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一隔槽包括沿所述第一方向依次连接的第一槽部和第二槽部；所述第一槽部沿所述第一方向的长度大于所述第二槽部沿所述第一方向的长度；至少所述第一槽部位于所述核心区。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二槽部位于所述核心区或分界区。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一隔槽包括沿所述第一方向依次连接的第一槽部和第二槽部；所述第一槽部沿所述第一方向的长度大于所述第二槽部沿所述第一方向的长度；至少所述第一槽部位于所述阶梯区。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二槽部位于所述分界区；或者，所述第二槽部同时位于所述分界区和所述核心区。6.根据权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，在形成所述第一隔槽之前，还包括：形成多个沟道结构，所述多个沟道结构贯穿所述叠层结构，且所述多个沟道结构位于所述核心区；其中，距离所述阶梯区最近的沟道结构的靠近所述阶梯区的切面为第一参考面；所述第二槽部沿所述第一方向远离所述第一槽部的一端与所述第一参考面之间的间距，小于所述沟道结构的最大径向尺寸。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二槽部沿所述第一方向远离所述第一槽部的一端，与所述第一参考面平齐。8.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二隔槽沿所述第一方向的长度，大于所述第一隔槽沿所述第一方向的长度。9.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括：形成贯穿所述叠层结构的第三隔槽，所述第三隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第三隔槽位于所述阶梯区；在所述第三隔槽内形成第三分隔结构，所述第三分隔结构位于所述阶梯区；
形成贯穿所述叠层结构的第四隔槽，所述第四隔槽沿所述第一方向延伸，且所述第四隔槽与所述第三隔槽连通；以及，在所述第四隔槽内形成第四分隔结构，所述第四分隔结构从所述阶梯区延伸至所述核心区，所述第四分隔结构与所述第三分隔结构共同构成另一条栅极分隔结构，所述叠层结构中位于所述一条栅极分隔结构与所述另一条栅极分隔结构之间的部分为一个块结构；其中，所述第一隔槽与所述第三隔槽在同一工艺步骤中形成，所述第一分隔结构与所述第一分隔结构在同一工艺步骤中形成；和/或，所述第二隔槽与所述第四隔槽在同一工艺步骤中形成，所述第二分隔结构与所述第四分隔结构在同一工艺步骤中形成。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述块结构上形成多个第一子栅极分隔结...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚丽，霍宗亮，徐伟，许波，刘思敏，陈斌，
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：