三维存储器及其制备方法技术

本申请提供了一种三维存储器及其制备方法。制备三维存储器的方法包括：在叠层结构上形成预设孔，其中，所述叠层结构包括交替堆叠的电介质层和牺牲层，所述预设孔延伸至对应牺牲层并将所述对应牺牲层的一部分暴露；在所述预设孔内形成与所述牺牲层的暴露部分连接的预设层；去除所述预设层和所述牺牲层的至少部分形成空隙；以及在所述空隙中填充导电材料，形成彼此连接的导电层和栅极层。形成彼此连接的导电层和栅极层。形成彼此连接的导电层和栅极层。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体设计及制造领域，更具体地，涉及一种三维存储器(3D NAND)的结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，人们对电子产品的核心零部件—存储芯片的要求越来越高。3D NAND作为一种新兴的存储器件，具有三维层叠的结构特点，可通过增加三维结构中的存储单元的堆叠层数来提升存储器的存储性能。
[0003]在3D NAND制备工艺中，将不同结构进行合并加工，能够减少工艺步骤并释放不同结构之间的设计窗口，从而降低加工难度、节约生产成本。
[0004]应当理解，该
技术介绍
部分描述的内容仅用于帮助理解本申请公开的技术方案，而并非一定属于本申请的申请日之前的现有技术。

技术实现思路

[0005]本申请一方面提供了一种制备三维存储器的方法。所述方法包括：在叠层结构上形成预设孔，其中，所述叠层结构包括交替堆叠的电介质层和牺牲层，所述预设孔延伸至对应牺牲层并将所述对应牺牲层的一部分暴露；在所述预设孔内形成与所述牺牲层的暴露部分连接的预设层；去除所述预设层和所述牺牲层的至少部分形成空隙；以及在所述空隙中填充导电材料，形成彼此连接的导电层和栅极层。
[0006]在一个实施方式中，所述叠层结构包括贯穿有沟道结构的核心区和贯穿有虚设沟道结构的虚设台阶区，所述预设孔位于所述虚设台阶区内，以及在形成所述空隙之前，所述方法还包括：形成贯穿所述叠层结构的多条栅线缝隙，其中，所述栅线缝隙中的至少一条由所述核心区延伸至所述虚设台阶区。
[0007]在一个实施方式中，所述牺牲层的至少部分包括牺牲层第一部分和牺牲层第二部分，其中，所述牺牲层第一部分包括所述牺牲层的位于所述虚设台阶区且靠近所述栅线缝隙的部分，以及所述牺牲层第二部分包括所述牺牲层的位于所述核心区的部分和所述牺牲层的靠近所述预设层的部分，以及形成所述空隙的步骤包括：去除所述牺牲层第一部分形成第一空隙；以及去除所述预设层和所述牺牲层第二部分形成第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙彼此连通构成所述空隙。
[0008]在一个实施方式中，在形成所述预设层之后，所述牺牲层的暴露部分中与所述预设层不连接的剩余部分暴露，所述方法还包括：去除所述剩余部分，以暴露所述剩余部分下方的电介质层的一部分；以及在去除所述剩余部分后形成的间隙内以及所述预设孔的剩余空间内形成填充层，其中，所述填充层与所述电介质层的暴露部分连接。
[0009]在一个实施方式中，形成所述第一空隙的步骤包括：在形成所述填充层后，经由所述栅线缝隙的位于所述虚设台阶区的部分去除所述牺牲层第一部分并在去除所述牺牲层第一部分后形成的间隙内填充第二保护层；以及在形成所述第二空隙后，去除位于所述间
隙内的第二保护层形成所述第一空隙。
[0010]在一个实施方式中，在去除所述牺牲层第一部分之前，所述方法还包括：形成覆盖所述填充层、所述预设层以及所述栅线缝隙的位于所述核心区部分的第一保护层。
[0011]在一个实施方式中，形成所述第二空隙的步骤包括：将所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分以及所述预设层暴露；以及经由所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分去除所述牺牲层第二部分，并经由所述预设层暴露的部分去除所述预设层，形成所述第二空隙。
[0012]在一个实施方式中，将所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分以及所述预设层暴露的步骤包括：去除所述第一保护层将所述栅线缝隙和所述预设层暴露；以及在所述栅线缝隙的位于所述虚设台阶区的部分内形成所述第二保护层。
[0013]在一个实施方式中，形成所述导电层和所述栅极层的步骤包括：
[0014]在所述第一空隙和所述第二空隙内同时填充导电材料，其中，所述导电材料位于两层相邻电介质层之间的部分形成所述栅极层，以及所述导电材料位于所述预设孔内的部分形成所述导电层，其中，所述两层相邻电介质层中的一层与所述填充层相连。
[0015]在一个实施方式中，所述虚设沟道结构的关键尺寸小于所述预设孔的关键尺寸。
[0016]在一个实施方式中，形成所述预设孔的步骤包括：在所述叠层结构上形成初始预设孔，所述初始预设孔延伸至电介质层并将所述电介质层的一部分暴露；在所述初始预设孔的侧壁形成隔离层；以及去除所述电介质层暴露的部分形成将所述牺牲层暴露的所述预设层。
[0017]本申请另一方面提供了一种三维存储器，包括：堆叠结构，包括交替叠置的电介质层和栅极层；以及多个导电结构，穿过所述堆叠结构的第一表面并分别延伸至堆叠层数不同的栅极层，其中，每个所述导电结构包括导电层和填充层，所述导电层与所述堆叠层数不同的栅极层中的一层连接并围绕所述填充层，并且位于所述填充层的远离所述第一表面一侧的电介质层分别与所述填充层和第一栅极层连接，所述第一栅极层为所述栅极层中与所述导电层连接的栅极层。
[0018]在一个实施方式中，所述第一栅极层的靠近所述电介质层的整个表面覆盖有高介电常数层。
[0019]在一个实施方式中，所述三维存储器包括核心区和虚设台阶区，所述核心区内具有贯穿所述堆叠结构的沟道结构，所述虚设台阶区内具有贯穿所述堆叠结构的虚设沟道结构，以及所述导电结构位于所述虚设台阶区内，其中，所述虚设沟道结构的关键尺寸小于所述导电结构的关键尺寸。
[0020]在一个实施方式中，所述导电结构还包括：隔离层，位于所述堆叠结构和所述导电结构之间，并围绕所述导电层，以及由所述第一表面延伸至与所述第一栅极层连接且位于所述第一栅极层上的电介质层。
[0021]在一个实施方式中，所述堆叠结构位于所述核心区的部分包括交替堆叠的所述电介质层和所述栅极层，以及在所述台阶区，所述栅极层与牺牲层位于同一堆叠层上，所述电介质层与所述栅极层交替堆叠，以及所述电介质层与所述牺牲层交替堆叠。
[0022]本申请再一方面提供了一种三维存储器系统，包括：如上述任一实施方式所述三维存储器，其中，所述三维存储器包括存储串，用于存储数据；以及控制器，与所述三维存储器电连接，并被配置为控制所述存储串的操作。
[0023]在一个实施方式中，所述三维存储器包括3D NAND存储器。
[0024]本申请提供的三维存储器的制备方法可具有以下至少一个有益效果：
[0025]根据本申请的一些实施方式，可在一道加工工序中形成导电层和栅极层，减少了加工步骤，从而节约成本。
[0026]根据本申请的一些实施方式，将栅极层和导电层合并加工，可释放不同结构之间的设计窗口，降低加工难度。
[0027]根据本申请的一些实施方式，可避免导电结构形成过程中，因栅极层外围的高介电常数层被刻蚀而造成的栅极层翘曲缺陷。
附图说明
[0028]结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
[0029]图1是根据示例性实施方式的三维存储器的局部结构示意图；
[0030]图2至图3是根据示例性实施方式的三维存储器的制备方法的工艺示图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器的制备方法，包括：在叠层结构上形成预设孔，其中，所述叠层结构包括交替堆叠的电介质层和牺牲层，所述预设孔延伸至对应牺牲层并将所述对应牺牲层的一部分暴露；在所述预设孔内形成与所述牺牲层的暴露部分连接的预设层；去除所述预设层和所述牺牲层的至少部分形成空隙；以及在所述空隙中填充导电材料，形成彼此连接的导电层和栅极层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述叠层结构包括贯穿有沟道结构的核心区和贯穿有虚设沟道结构的虚设台阶区，所述预设孔位于所述虚设台阶区内，以及在形成所述空隙之前，所述方法还包括：形成贯穿所述叠层结构的多条栅线缝隙，其中，所述栅线缝隙中的至少一条由所述核心区延伸至所述虚设台阶区。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述牺牲层的至少部分包括牺牲层第一部分和牺牲层第二部分，其中，所述牺牲层第一部分包括所述牺牲层的位于所述虚设台阶区且靠近所述栅线缝隙的部分，以及所述牺牲层第二部分包括所述牺牲层的位于所述核心区的部分和所述牺牲层的靠近所述预设层的部分，以及形成所述空隙的步骤包括：去除所述牺牲层第一部分形成第一空隙；以及去除所述预设层和所述牺牲层第二部分形成第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙彼此连通构成所述空隙。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在形成所述预设层之后，所述牺牲层的暴露部分中与所述预设层不连接的剩余部分暴露，所述方法还包括：去除所述剩余部分，以暴露所述剩余部分下方的电介质层的一部分；以及在去除所述剩余部分后形成的间隙内以及所述预设孔的剩余空间内形成填充层，其中，所述填充层与所述电介质层的暴露部分连接。5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述第一空隙的步骤包括：在形成所述填充层后，经由所述栅线缝隙的位于所述虚设台阶区的部分去除所述牺牲层第一部分并在去除所述牺牲层第一部分后形成的间隙内填充第二保护层；以及在形成所述第二空隙后，去除位于所述间隙内的第二保护层形成所述第一空隙。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在去除所述牺牲层第一部分之前，所述方法还包括：形成覆盖所述填充层、所述预设层以及所述栅线缝隙的位于所述核心区部分的第一保护层。7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成所述第二空隙的步骤包括：将所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分以及所述预设层暴露；以及经由所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分去除所述牺牲层第二部分，并经由所述预设层暴露的部分去除所述预设层，形成所述第二空隙。8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述栅线缝隙的位于所述核心区的部分以及所述预设层暴露的步骤包括：
去除所述第一保护层将所述栅线缝隙和所述预设层暴露；以及在所述栅线缝隙的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢景涛，王迪，周文犀，吴林春，
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：