形成三维存储器中阶梯结构及其分区的方法及阶梯结构技术

本发明专利技术涉及形成三维存储器中阶梯结构及其分区的方法及阶梯结构。分区方法包括：提供衬底；在衬底上形成存储阵列叠层，其中存储阵列叠层在第一方向上包括核心区域和至少一个台阶区域，至少一个台阶区域在第一方向上包括第一区域和第二区域，第一区域介于第二区域与核心区域之间；在第二区域形成第二方向上的一次分区，其中第二方向垂直于第一方向；以及在第二区域形成第二方向上的二次分区，其中，一次分区中的至少一个分区和二次分区中的至少一个分区在第二方向上部分地叠加，从而形成阶梯结构的复合分区。

The Method and Step Structure of Forming Step Structure and Its Partition in Three-Dimensional Memory

The invention relates to a method for forming a ladder structure in a three-dimensional memory and its partition and a ladder structure. The partitioning method includes: providing a substrate; forming a storage array stack on the substrate, in which the storage array stack includes a core area and at least one step area in the first direction, and at least one step area includes a first area and a second area in the first direction, and the first area is between the second area and the core area; A primary partition in the second direction is formed in the second area, where the second direction is perpendicular to the first direction; and a secondary partition in the second direction is formed, in which at least one partition in the primary partition and at least one partition in the secondary partition are partially superimposed in the second direction, thus forming a step junction. Composite partition of the structure.

【技术实现步骤摘要】
形成三维存储器中阶梯结构及其分区的方法及阶梯结构
本专利技术涉及半导体器件及其制造领域，更具体地涉及形成三维存储器(例如，3DNAND闪存)中阶梯结构的分区的方法、形成该阶梯结构的方法以及该阶梯结构。
技术介绍
在三维存储器制造工艺中，为了保证接触部能顺利连接到每个存储阵列中的栅极，需要形成一个三维(3D)的阶梯结构。随着三维存储器技术的快速发展，衬底上的存储阵列的层数不断增加，从而阶梯结构上的台阶数量也不断增加。单向阶梯结构因此占用越来越大的面积，并且需要更多次数的修剪和刻蚀(Trim/Etch)工艺，这使得工艺的复杂性增加，从而造成芯片制造成本的上升。为了减少阶梯结构的面积以及降低工艺的复杂性，在64层及以上的阶梯结构设计上，开始出现了X/Y双向复合阶梯结构。复合阶梯结构使用台阶分区方案。一种台阶分区方案是台阶分区与存储阵列的核心区域分离的方案。使用这种方案形成的台阶分区沿X方向的两个边缘区域是没有用处的、无效的，造成阶梯结构在X方向上的长度的增加，产生面积上的浪费。另外，当分区个数超过4个时，会产生许多多余的一维单层台阶，造成面积利用效率的降低。另一种台阶分区方案是台阶分区与存储阵列的核心区域直接相连的方案。使用这种方案形成的台阶分区沿X方向的两个边缘区域也是无效区域，并且需要在台阶分区的靠近存储区的位置另外形成用于顶部选择栅(TSG)的台阶，产生了面积上的浪费和利用率的下降。另外，随着修剪和刻蚀工艺的次数上升，所形成的台阶分区在核心区域侧的内角会变形，导致台阶分区的稳定性和可靠性急剧下降，给台阶分区增加了工艺难度。因此，本领域中需要一种新型的台阶分区方案。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种新型的形成三维存储器中阶梯结构的分区的方法、形成该阶梯结构的方法以及该阶梯结构，由此能够很好地解决上述诸多问题。本专利技术的一个方面提供了一种形成三维存储器中阶梯结构的分区的方法。该方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成存储阵列叠层，其中所述存储阵列叠层在第一方向上包括核心区域和至少一个台阶区域，所述至少一个台阶区域在所述第一方向上包括第一区域和第二区域，所述第一区域介于所述第二区域与所述核心区域之间；在所述第二区域形成第二方向上的一次分区，其中所述第二方向垂直于所述第一方向；以及在所述第二区域形成所述第二方向上的二次分区，其中，所述一次分区中的至少一个分区和所述二次分区中的至少一个分区在所述第二方向上部分地叠加，从而形成所述阶梯结构的复合分区。上述方法使用两次台阶分区来形成阶梯结构的分区，因此每一次台阶分区所需形成的分区数量大大减少，从而减少甚至避免了因所需分区数量上升带来的分区(进而整个阶梯结构)的稳定性和可靠性的降低，进而降低了工艺的难度。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，在所述第一方向上，所述一次分区的边缘区域和所述二次分区的边缘区域至少部分地重叠。这可以使一次分区的无效区域和二次分区的无效区域在一定程度上重合在一起，从而有效地减少无效区域的面积。更佳地，在一个实施例中，在所述第一方向上，所述一次分区的边缘区域和所述二次分区的边缘区域完全地重叠。这使得一次分区的无效区域和二次分区的无效区域完全重合在一起，从而使得无效区域的面积最小化。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，在形成所述一次分区和形成所述二次分区的步骤之一期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶。较佳地，在一个实施例中，所述一维台阶的台阶数量取决于TSG的数量。这提高了第一区域的利用效率，甚至可以使第一区域的利用效率最大化。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶的台阶数量与所述一次分区的分区数量相等；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶的台阶数量与所述二次分区的分区数量相等。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一次分区的分区数量为2个、3个、4个或5个；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述二次分区的分区数量为2个、3个、4个或5个。更佳地，在本专利技术的一个实施例中，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一次分区的分区数量为3个；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述二次分区的分区数量为3个。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶和所述一次分区的形成包括：在所述至少一个台阶区域上，通过在所述第一区域上沿着所述第一方向朝向所述核心区域同时在所述第二区域上沿着所述第一方向和所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第一掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀，并且所述二次分区的形成包括：在所述至少一个台阶区域的所述第二区域上，通过沿着所述第一方向朝向所述核心区域并且沿着所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第二掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一次分区的形成包括：在所述第二区域上，通过沿着所述第一方向朝向所述核心区域并且沿着所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第一掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀，并且所述一维台阶和所述二次分区的形成包括：在所述至少一个台阶区域上，通过在所述第一区域上沿着所述第一方向朝向所述核心区域同时在所述第二区域上沿着所述第一方向和所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第二掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，对所述第一掩模进行修剪包括：在所述第二区域上沿着所述第二方向以第一预定宽度对所述第一掩模进行一次或多次修剪。较佳地，在一个实施例中，所述第一预定宽度是100nm～3um。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，当对所述第二掩模进行第一次修剪时，在所述第二区域上沿着所述第二方向以第二预定宽度进行修剪，所述第二预定宽度小于所述第一预定宽度。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，所述方法进一步包括：以所述第一预定宽度对修剪后的所述第二掩模进行一次或多次修剪。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，所述第二预定宽度等于所述第一预定宽度的一半。本专利技术的另一个方面提供了一种形成三维存储器中的阶梯结构的方法。该方法包括：通过前述的方法形成阶梯结构的分区；以及在所述至少一个台阶区域上，沿着所述第一方向朝向所述核心区域刻蚀多级台阶，其中，在刻蚀所述多级台阶中的每一级台阶时，所述存储阵列叠层中被刻蚀的叠层数量等于所述复合分区在所述第二方向上的分区数量。较佳地，在本专利技术的一个实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成三维存储器中阶梯结构的分区的方法，包括如下步骤：提供衬底；在所述衬底上形成存储阵列叠层，其中所述存储阵列叠层在第一方向上包括核心区域和至少一个台阶区域，所述至少一个台阶区域在所述第一方向上包括第一区域和第二区域，所述第一区域介于所述第二区域与所述核心区域之间；在所述第二区域形成第二方向上的一次分区，其中所述第二方向垂直于所述第一方向；以及在所述第二区域形成所述第二方向上的二次分区，其中，所述一次分区中的至少一个分区和所述二次分区中的至少一个分区在所述第二方向上部分地叠加，从而形成所述阶梯结构的复合分区。

【技术特征摘要】
1.一种形成三维存储器中阶梯结构的分区的方法，包括如下步骤：提供衬底；在所述衬底上形成存储阵列叠层，其中所述存储阵列叠层在第一方向上包括核心区域和至少一个台阶区域，所述至少一个台阶区域在所述第一方向上包括第一区域和第二区域，所述第一区域介于所述第二区域与所述核心区域之间；在所述第二区域形成第二方向上的一次分区，其中所述第二方向垂直于所述第一方向；以及在所述第二区域形成所述第二方向上的二次分区，其中，所述一次分区中的至少一个分区和所述二次分区中的至少一个分区在所述第二方向上部分地叠加，从而形成所述阶梯结构的复合分区。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一方向上，所述一次分区的边缘区域和所述二次分区的边缘区域至少部分地重叠。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一方向上，所述一次分区的边缘区域和所述二次分区的边缘区域完全地重叠。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述一次分区和形成所述二次分区的步骤之一期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一维台阶的台阶数量取决于TSG的数量。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶的台阶数量与所述一次分区的分区数量相等；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶的台阶数量与所述二次分区的分区数量相等。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一次分区的分区数量为2个、3个、4个或5个；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述二次分区的分区数量为2个、3个、4个或5个。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一次分区的分区数量为3个；当在形成所述二次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述二次分区的分区数量为3个。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当在形成所述一次分区的步骤期间同步在所述第一区域形成所述第一方向上的多个一维台阶时，所述一维台阶和所述一次分区的形成包括：在所述至少一个台阶区域上，通过在所述第一区域上沿着所述第一方向朝向所述核心区域同时在所述第二区域上沿着所述第一方向和所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第一掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀，并且所述二次分区的形成包括：在所述至少一个台阶区域的所述第二区域上，通过沿着所述第一方向朝向所述核心区域并且沿着所述第二方向从所述第二区域的边缘向中心执行一次或多次修剪和刻蚀工艺，来对形成的第二掩模进行修剪并对所述修剪之后所暴露的存储阵列叠层部分进行刻蚀。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：华文宇，
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