三维存储器以及三维存储器的制造方法技术

本发明专利技术提供一种三维存储器及其制造方法，提供栅极预留堆叠结构，所述栅极预留堆叠结构包括若干层间隔排列的栅极预留层、以及穿过所述栅极预留堆叠结构的柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；在所述柱状结构的上方形成漏极；所述漏极的侧壁与所述存储器层的外侧壁对齐，或者，所述漏极沿所述柱状结构的径向向外的方向突出于所述存储器层的外侧壁。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器以及三维存储器的制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种三维存储器以及该三维存储器的制造方法。
技术介绍
随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维存储器结构应运而生，通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。三维存储器、例如三维闪存的存储单元包括交替沉积的导电层和层间绝缘层以及穿通导电层和层间绝缘层的垂直沟道孔(下文简称为沟道孔)。沟道孔中通过PECVD、HDPCVD、UHVCVD、MOCVD、MBE、ALD等工艺形成有存储器层。存储器层包括隧穿层、电荷捕获层以及阻挡层。隧穿层起电荷F-N隧穿的能量势垒层的作用，可以由氧化硅形成。电荷捕获层可以是能够捕获电荷的氮化物层。阻挡层起防止储存在电荷捕获层中的电荷移动到栅极的作用，可以由氧化硅形成。以下将由隧穿层、电荷捕获层以及阻挡层构成的存储器层简称为ONO结构。在沟道孔中形成ONO结构之后，还需要形成沟道层、沟道氧化物以及漏极。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在形成漏极时，由于沟道孔的内壁已经形成有ONO结构，因此只能利用由顶部的ONO结构包围而成的空间来形成漏极。这使得漏极的尺寸受到限制，从而导致漏极电阻(接触电阻)升高。而且，在通过导电接触孔将漏极连接到位线时，导电接触孔的设置也将受到限制。本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种三维存储器以及该三维存储器的制造方法，能以低成本增大沟道孔顶部的漏极尺寸。解决技术问题所采用的技术手段为了实现专利技术目的，本专利技术的三维存储器的制造方法，包括：提供栅极预留堆叠结构，所述栅极预留堆叠结构包括若干层间隔排列的栅极预留层、以及穿过所述栅极预留堆叠结构的柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；在所述柱状结构的上方形成漏极；所述漏极的侧壁与所述存储器层的外侧壁对齐，或者，所述漏极沿所述柱状结构的径向向外的方向突出于所述存储器层的外侧壁。在本专利技术的至少一实施例中，在所述柱状结构的上方形成漏极的步骤包括：在所述柱状结构的上方及所述栅极预留堆叠结构的上方形成漏极材料层、以及位于所述漏极材料层之上的图形化刻蚀保护层，所述图形化刻蚀保护层用于定义所述漏极的形状；以所述图形化刻蚀保护层为掩模对所述漏极材料层进行刻蚀，以形成所述漏极。在本专利技术的至少一实施例中，所述刻蚀为干法刻蚀。在本专利技术的至少一实施例中，进行所述干法刻蚀时，对所述漏极的位于所述柱状结构的上方的部分施加偏置电场。在本专利技术的至少一实施例中，所述刻蚀后，还包括利用湿法刻蚀去除残留的所述图形化刻蚀保护层的步骤。在本专利技术的至少一实施例中，所述图形化刻蚀保护层为无定形碳层。在本专利技术的至少一实施例中，所述栅极预留堆叠结构的形成方法包括：在衬底上形成伪栅/介电层堆叠结构，所述伪栅/介电层堆叠结构包括交替堆叠的若干栅极预留层和若干介电层；在所述伪栅/介电层堆叠结构上形成图形化硬掩模层；以所述图形化硬掩模层为掩模对所述伪栅/介电层堆叠结构进行刻蚀，以形成沟道孔；在所述沟道孔内形成初始柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；去除所述图形化硬掩模层；去除所述初始柱状结构突出于所述伪栅/介电层堆叠结构的部分，以形成所述柱状结构。在本专利技术的至少一实施例中，所述栅极预留层、图形化硬掩模层的材料包括氮化硅。本专利技术的三维存储器包括：栅极堆叠结构，包括若干层间隔排列的栅极层；穿过所述栅极堆叠结构的柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；以及位于所述柱状结构上方的漏极，所述漏极的侧壁与所述存储器层的外侧壁对齐，或者，所述漏极沿所述柱状结构的径向向外的方向突出于所述存储器层的外侧壁。在本专利技术的至少一实施例中，所述漏极的上方形成有导电接触孔，所述导电接触孔与所述漏极电连接。在本专利技术的至少一实施例中，所述漏极的材料与所述沟道层的材料相同。在本专利技术的至少一实施例中，所述材料包括多晶硅。专利技术效果通过采用本专利技术的漏极形成方法，能够将沟道孔顶部的隧穿层、电荷捕获层、以及阻挡层去除，从而能利用沟道孔上方的所有空间形成漏极。因此，能够增大漏极的横向尺寸，从而降低漏极电阻。由于漏极的横向尺寸得到提高，因此连接到漏极导电接触孔的布局余量也相应提高。利用上述形成方法或的三维存储器中，由于沟道孔、即柱状结构上方的所有空间均能用于形成漏极，因此具有较低的漏极电阻和优异的布局性能。附图说明图1A至图1C是作为参考例的三维存储器在不同制造阶段的截面图。图2是作为参考例的三维存储器的结构的剖视图。图3是作为参考例的三维存储器的结构的俯视图。图4至图10是本专利技术实施方式所涉及的三维存储器在不同制造过程中的截面图。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的三维存储器及其制造方法的实施方式及其变形例进行说明，在各图中对相同或相当部件、部位标注相同标号来进行说明。本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个专利技术实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。图1(A)至图1(C)示出作为参考例的三维存储器在不同制造阶段的截面图。如图1(A)所示，NO堆叠501内形成有沟道孔CH，该NO堆叠501由氧化物层502和氮化物层503交替层叠形成，氧化物层502作为层间介电层。氮化物层503作为栅极预留层，会在后续工艺中去除，并由栅极层取代。根据垂直方向所需形成的存储单元的个数来确定层叠结构的层数，层叠结构的层数例如可以为8层、32层、64层等，层叠结构的层数越多，越能提高集成度。其中一层氮化物层503与其一侧相邻的氧化物层502为层叠结构的一层结构。此外，在形成NO堆叠501时还在其上方形成有硬掩模HM以保护下方的NO堆叠501，之后再进行沟道孔CH的刻蚀。沟道孔CH内壁形成有存储器层3，该存储器层3包括隧穿层301、电荷捕获层302以及阻挡层303，下文有时也称为ONO结构。在形成漏极202时，利用设置在NO堆叠501上方的硬掩模HM保护下方的NO堆叠501，例如通过CVD(化学气相沉积)在沟道孔CH内侧形成沟道层201。之后，例如通过ALD(原子层沉积法)在沟道孔CH中形成沟道氧化物4。如图1(B)所示，在形成沟道氧化物4之后，将顶部的一部分沟道氧化物4去除，沟道层201的顶部围成一开孔(未标识)，然后如图1(C)所示，在沟道层201顶部的该开孔内形成漏极，并使多晶硅层与沟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器的制造方法，其特征在于，包括：提供栅极预留堆叠结构，所述栅极预留堆叠结构包括若干层间隔排列的栅极预留层、以及穿过所述栅极预留堆叠结构的柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；在所述柱状结构的上方形成漏极；所述漏极的侧壁与所述存储器层的外侧壁对齐，或者，所述漏极沿所述柱状结构的径向向外的方向突出于所述存储器层的外侧壁。

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器的制造方法，其特征在于，包括：提供栅极预留堆叠结构，所述栅极预留堆叠结构包括若干层间隔排列的栅极预留层、以及穿过所述栅极预留堆叠结构的柱状结构，所述柱状结构包括沟道层以及至少环绕所述沟道层的存储器层；在所述柱状结构的上方形成漏极；所述漏极的侧壁与所述存储器层的外侧壁对齐，或者，所述漏极沿所述柱状结构的径向向外的方向突出于所述存储器层的外侧壁。2.如权利要求1所述的三维存储器的制造方法，其特征在于，在所述柱状结构的上方形成漏极的步骤包括：在所述柱状结构的上方及所述栅极预留堆叠结构的上方形成漏极材料层、以及位于所述漏极材料层之上的图形化刻蚀保护层，所述图形化刻蚀保护层用于定义所述漏极的形状；以所述图形化刻蚀保护层为掩模对所述漏极材料层进行刻蚀，以形成所述漏极。3.如权利要求2所述的三维存储器的制造方法，其特征在于，所述刻蚀为干法刻蚀。4.如权利要求3所述的三维存储器的制造方法，其特征在于，进行所述干法刻蚀时，对所述漏极的位于所述柱状结构的上方的部分施加偏置电场。5.如权利要求2所述的三维存储器的制造方法，其特征在于，所述刻蚀后，还包括利用湿法刻蚀去除残留的所述图形化刻蚀保护层的步骤。6.如权利要求2所述的三维存储器的制造方法，其特征在于，所述图形化刻蚀保护层为无定形碳层。7.如权利要求1所述的三维存储器的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤召辉，肖莉红，陶谦，胡禺石，王恩博，
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