3DNAND存储器件的结构及其形成方法技术

提供了一种3D NAND存储器件的结构和制造方法，所述3D NAND存储器件的结构包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。

Structure and Formation Method of 3D NAND Memory Device

A structure and a manufacturing method of a 3D NAND memory device are provided. The structure of the 3D NAND memory device includes: a substrate; a first stack layer on the substrate; a second stack layer on the first stack layer; a barrier layer between the first stack layer and the second stack layer; and a trench extending through the first stack layer, the barrier layer and the second stack layer. The channel structure comprises a functional layer and a channel layer surrounded by the functional layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3DNAND存储器件的结构及其形成方法
本公开总体涉及半导体
，并且更具体地涉及三维(3D)NAND存储器件的结构及其形成方法。
技术介绍
计算机环境范例已经变化为任何时间以及任何地方都能够使用的无处不在的计算系统。归因于此事实，诸如移动电话、数字相机、以及笔记本电脑的便携式电子设备的使用已得到迅速的增张。这些便携式电子设备通常使用具有存储器件的存储系统，存储器件即数据储存器件。数据储存器件用作这些便携式电子设备中的主存储器件或辅助存储器件。从而，诸如存储系统的数字数据储存器的可靠性和性能是关键的。使用存储器件的这些数据储存器件提供极好的稳定性、耐用性、高信息存取速度、以及低功耗。具有这些优点的数据储存器件的范例包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储卡、以及固态驱动器(SSD)。以上提到的数据储存器件可以包括各种闪存部件。两种主要类型的闪存部件以NAND和NOR逻辑门命名，其中NAND类型的闪存可以被以块(或页)进行写入和读取，块通常比整个器件小得多，从而其用于包括移动电话、数字相机、以及固态硬盘驱动器的宽广范围的应用中。NAND闪存的高储存密度，特别是在与NOR闪存相比时，在其市场渗透方面起大的作用。NAND串拓扑当前已经得到了进一步的发展以实现更大的储存密度。该努力已经导致三维(3D)NAND闪存的发展，三维(3D)NAND闪存中，存储单元在交替的氧化物/金属层的多个对中垂直堆叠在彼此之上。随着3DNAND存储器件在一个堆叠体中增加(scale)更多的氧化物/金属层以提高其容量，变得更难以使用单个蚀刻工艺来在3D存储器件中形成具有实质(substantial)深度的沟道孔。在沟道孔的纵横比增大时，沟道孔蚀刻指数地变慢，并且形成的沟道孔的工艺能力控制，包括无弓形、直的轮廓、关键尺寸(criticaldimension，CD)一致性、最小翘曲等，也往往更具挑战性。为了克服上述瓶颈，发展了双堆栈(dual-deck)或三堆栈高级3DNAND闪存架构。利用连接至彼此的交替的氧化物/金属层的两个或多个堆栈，节点/对的数量可以显著增大到超出工艺能力的限制。尽管如此，在制造多堆栈3DNAND存储器件中仍然存在许多要克服的工艺问题。例如：(1)形成于堆栈之间的基于多晶硅的堆栈间插塞(IDP)可以遭受ONO(氧化物-氮化物-氧化物)电介质残余问题(称为“L足”缺陷)，该问题还可以包括多层反转的故障。通过使用钨(W)和多晶硅来形成混合IDP层以提高蚀刻测定控制，诸如单元器件的读取/擦除速度和数据保持的电气性能甚至更差；以及(2)通过使用穿过多个堆栈的单个沟道蚀刻，而无IDP形成的介入，单沟道形成(SCF)技术可以解决上述问题。然而，此工艺可能涉及多个堆栈的沟道对准，这可能进一步使堆栈对准/叠盖的工艺窗口变窄。另外，在工艺期间，堆栈中的层对可能容易受到损伤。需要改进以解决高级3DNAND存储器件的制造中的这些问题。
技术实现思路
根据本公开的一些实施例，提供了一种三维(3D)存储器件的结构及其形成方法。本公开的一方面提供了一种3DNAND存储器件的结构。所述3DNAND存储器件包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。本公开的另一方面提供了一种形成3D存储器件的结构的方法。形成所述3D存储器件的结构的方法包括：在衬底上形成第一堆叠层；形成延伸穿过所述第一堆叠层的第一沟道孔；在所述第一沟道孔和所述第一堆叠层的表面上形成阻隔层；在所述第一沟道孔中形成牺牲层；在所述第一堆叠层和所述牺牲层上形成第二堆叠层；执行第一蚀刻工艺，以形成延伸穿过所述第二堆叠层并与所述第一沟道孔交叠的第二沟道孔，并去除所述第一沟道孔中的所述牺牲层，其中，所述第一沟道孔和所述第二沟道孔至少部分地交叠；去除从所述第二沟道孔暴露的所述阻隔层；以及在所述第一沟道孔和所述第二沟道孔的表面上形成功能层。在阅读在各个图和图样中示例的优选实施例的以下详细描述之后，对于本领域技术人员来说，本专利技术的这些和其它目的将无疑地变得显而易见。附图说明在联系以下图考虑时，参照本公开的具体实施方式能够更全面地理本公开的各种目的、特征、和优点，下图中，相似的数字标识相似的元件。应当注意，以下图仅是根据各种公开的实施例的用于示例性目的的范例，并且不意图限制本公开的范围。图1至图10示例了根据本公开的一些实施例的处于加工工艺的某阶段的3D存储器件的示范性结构的示意性结构横截面图；图11示例了根据本公开的另一些实施例的处于加工工艺的某阶段的3D存储器件的示范性结构的示意性结构横截面图；以及图12示例了用于形成根据本公开的一些实施例示例的3D存储器件的结构的示范性加工工艺的示意性流程图。将参照附图描述本公开的实施例。具体实施方式现在将详细参照示例于附图中的本专利技术的示范性实施例，以理解和实现本公开并实现技术效果。能够理解，仅仅作为范例进行了以下描述，而不是为了限制本公开。彼此不相冲突的本公开的各种实施例和实施例中的各种特征能够以各种方式进行组合和重新布置。不脱离本公开的精神和范围，对本领域技术人员来说，本公开的修改、等同或改进是可理解的被并且意图被涵盖于本公开的范围内。应当注意，申请文件中对“一个实施例”、“实施例”、“范例实施例”、“一些实施例”等的引用指示描述的实施例可以包括特定特征、结构、或特性，但是每一个实施例不必然包括该特定特征、结构、或特性。此外，该短语不必然指相同的实施例。此外，当联系实施例描述特定特征、结构或特性时，不管是否明确描述，与其它实施例相联系来改变该特征、结构或特性都在本领域技术人员的知识范围内。通常，至少部分根据上下文中的使用来理解术语学。例如，于此使用的术语“一个或多个”，至少部分取决于上下文，可以用于在单数的意义上描述任何特征、结构、或特性，或可以用于在复数的意义上描述特征、结构或特性的组合。类似地，诸如“一”、“一个”、或“所述”的术语再次可以被理解为传达单数使用或传达复数使用，至少部分取决于上下文。将易于理解的是，本公开中的“在……上”、“在……以上”、以及“在……之上”的意思应当被以最宽的方式解释，使得“在……上”不仅意指“直接在……(某物)上”，而且也包括“在……(某物)上”且其间具有中间特征或层，并且“在……以上”或“在……之上”不仅意指“在……(某物)以上”或“在……(某物)之上”的意思，而且也能够包括“在……(某物)以上”或“在……(某物)之上”，而其间没有中间特征或层(即，直接在某物上)的意思。此外，空间上的相对术语，诸如“在……之下”、“在……以下”、“下部的”、“在……以上”、“上部的”等于此可以用于易于描述，以描述如图中示例的一个元件或特征与别的元件(单个或多个)或特征(单个或多个)的关系。除图中描绘的取向之外，空间上的相对术语还意图涵盖使用或操作中的器件的不同取向。装置可以另外地取向(旋转90度或以其它取向)并且可以同样地相应解释于此使用的空间上的相对描述符。如于此使用的，术语“衬底”指一种材料，随后的材料层要增加到该材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D NAND存储器件的结构，包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种3DNAND存储器件的结构，包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。2.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述第一堆叠层和所述第二堆叠层包括多个氧化物/金属层对。3.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述功能层包括阻挡层、电荷捕获层和隧穿层。4.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，还包括：延伸穿过所述第一堆叠层的第一沟道孔；延伸穿过所述第二堆叠层的第二沟道孔；以及穿过所述阻隔层的开口；其中，所述沟道结构在所述第一沟道孔、所述开口和所述第二沟道孔中，并且所述开口的侧壁的至少一部分与所述第二沟道孔的侧壁对准。5.如权利要求4所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述第一沟道孔和所述第二沟道孔完全交叠，并且所述开口的整个所述侧壁与所述第二沟道孔的所述侧壁对准。6.如权利要求4所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述第一沟道孔和所述第二沟道孔部分交叠，并且所述开口的所述侧壁的一部分与所述第二沟道孔的所述侧壁对准。7.如权利要求4所述的3DNAND存储器件的结构，还包括所述沟道层上的填充电介质，并且所述填充电介质填满所述第一沟道孔、所述开口和所述第二沟道孔。8.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述阻隔层与氧化硅层的蚀刻速率选择性的比率低于1:100，并且所述阻隔层与氮化硅层的蚀刻速率选择性的比率低于1:100。9.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述阻隔层是金属层。10.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，其中，所述阻隔层的材料包括氮化钛(TiN)或钨(W)。11.如权利要求1所述的3DNAND存储器件的结构，还包括在所述第一沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖莉红，顾立勋，
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