三维存储器及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种三维存储器及其制作方法。所述三维存储器包括：堆叠设置的至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极，包括：至少一个第一栅极单元，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层、第二介质层、第二个第一介质层和金属栅极层；所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。

Three-dimensional memory and its fabrication method

The embodiment of the present invention discloses a three-dimensional memory and its fabrication method. The three-dimensional memory includes at least two gate layers stacked; the first type of gate in at least two gate layers includes at least one first gate unit, the first gate unit includes the first first first dielectric layer, the second dielectric layer, the second first dielectric layer and the metal gate layer stacked sequentially from bottom to top; and the dielectric constant of the second dielectric layer is small. The dielectric constant of the first dielectric layer.

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制作方法
本专利技术实施例涉及集成电路领域，特别涉及一种三维存储器及其制作方法。
技术介绍
在集成电路产业中，三维存储器通过在衬底上设置层叠的堆叠结构，并对堆叠结构进行刻蚀等工艺，将存储单元在垂直于衬底的方向上堆叠，可在较小的面积上形成更多的存储单元。为了在单位芯片面积上获得更大的存储容量，要求堆叠结构的层叠数目越来越多，堆叠结构的厚度越来越大，这使得在三维存储器中刻蚀通孔，进而形成垂直堆叠的存储单元的难度越来越大，工艺成本越来越昂贵，严重制约了三维存储器技术的发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种三维存储器及其制作方法。本专利技术实施例第一方面提供一种三维存储器，包括：堆叠设置的至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极，包括：至少一个第一栅极单元，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层、第二介质层、第二个第一介质层和金属栅极层；所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。可选地，所述至少两个所述栅极层中的第二类栅极，包括：至少一个第二栅极单元，所述第二栅极单元包括由下至上层叠的第一介质层和金属栅极层；所述第二类栅极位于所述第一类栅极的下方。可选地，所述三维存储器还包括：通孔，贯穿所述第一类栅极和所述第二类栅极；外延层，位于所述通孔底部，用于防止所述三维存储器中发生栓锁效应；多层膜功能层，位于所述通孔侧壁，用于存储电荷。可选地，所述外延层的厚度小于所述第二类栅极的厚度。可选地，所述第二介质层为空气层。本专利技术实施例的第二方面提供一种三维存储器的制作方法，其特征在于，包括：形成依次层叠的第一个第一介质层、第三介质层、第二个第一介质层和金属栅极层；去除所述第三介质层以在第一类栅极内形成间隙；在所述间隙内形成第二介质层，其中，所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。可选地，所述制作方法还还包括：在所述第一类栅极的下方，形成依次层叠的第一介质层和金属栅极层以形成第二类栅极。可选地，所述制作方法还包括：形成至少一个贯穿第一类栅极和第二类栅极的通孔；在所述通孔底部形成外延层，用于防止所述三维存储器中发生闩锁效应；在所述通孔侧壁形成多层膜功能层，用于存储电荷。可选地，所述方法还包括：形成上下堆叠设置的至少两个介质区域；形成所述至少两个介质层中的第一介质区域的方法包括：形成堆叠设置的第一介质层和第四介质层；形成所述至少两个介质层中的第二介质区域的方法包括：在所述第一介质区域的上方，形成堆叠设置的第一个第一介质层、第三介质层、第二个第一介质层和第四介质层。可选地，所述在所述间隙内形成第二介质层，包括：使所述间隙内填充空气形成空气层。通过本专利技术实施例提供的上述三维存储器及其制作方法，在三维存储器中堆叠设置至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极，包括：至少一个第一栅极单元，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层、第二介质层、第二个第一介质层和金属栅极层，其中，所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数，因为介电常数减小了，则相对于整个由介电常数较高的第一介质层的栅极，可以减小相邻的第一栅极单元之间的电容耦合效应与漏电流，进而可以减小不再因为需降低漏电流和电容耦合效应导致设置较厚的栅极的，故减小了第一栅极单元的厚度，使得第一类栅极层的总厚度减小，实现了在提高存储容量的同时，减小了堆叠结构的厚度，提高了三维存储器的质量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种三维存储器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种三维存储器的通孔的结构示意图；图3为在相同厚度下使用不同介质层的存储单元的开启电压分布曲线图；图4为本专利技术实施例提供的一种三维存储器制作方法的流程示意图；图5至图6为一种三维存储器制作方法的示意图；图7至图18为本专利技术实施例提供的另一种三维存储器制作方法的示意图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。在本专利技术实施例中，术语“A与B相连”包含A、B两者相互接触地A与B相连的情形，或者A、B两者之间还间插有其他部件而A非接触地与B相连的情形。在本专利技术实施例中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。需要说明的是，本专利技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。随着电子产业的发展，三维存储器因为在三维方向发展的特点，通过更多层数的栅极堆叠以及形成更高的存储单元而实现更高的存储密度，因此引起越来越多的关注。为了实现更高的存储密度，三维存储器的层数不断增加。三维存储器件中可包括外围电路区和存储阵列区(array)。所述外围电路区不仅为存储阵列区供电，还具备逻辑运算和静电保护的作用。所述存储阵列区可包括核心区(core)和台阶区，所述台阶区可位于所述核心区的至少一侧，用来引出存储阵列区中的金属栅极层的电信号。所述金属栅极层作为存储阵列的字线，执行编程、擦写、读取等操作。在本专利技术实施例中，所述“X方向截面图”为三维存储器沿着所述核心区与台阶区的方向的截面图，所述“Y方向截面图”为三维存储器在平行于所述栅极层的平面内，垂直于所述“X方向”的方向的截面图。附图中位于“X方向截面图”与“Y方向截面图”之间的曲线仅用于分开“X方向截面图”与“Y方向截面图”，并不具备实际意义。如图1所示，本专利技术实施例提供一种三维存储器，包括：堆叠设置的至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极10，包括：至少一个第一栅极单元11，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层12、第二介质层13、第二个第一介质层14和金属栅极层15；所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。在本专利技术实施例中，所述三维存储器可包括3DNAND存储器。在本专利技术实施例中，所述堆叠设置的至少两个栅极层位于衬底上，衬底为后续步骤提供支撑作用和良好的电气性能。所述衬底的材料可包括：硅、锗硅等。在本专利技术实施例中，所述第一栅极单元的个数可以根据需要进行设置，例如所述第一栅极单元的个数可为32个、64个、96个、128个等2n个。这些第一栅极单元堆叠设置。当然，所述第一栅极单元的个数不局限于上述举例，可以为2个以上的任意个数。在本专利技术实施例中，所述第一介质层的材料可包括：氧化物、氮氧化物或碳氧化物。例如所述第一个第一介质层可以为氧化硅，第二个第一介质层可为氮氧化物。所述金属栅极层的材料可包括：钨。通过本专利技术实施例提供的制作方法，在第一类栅极中引入介电常数小于第一介质层的介电常数的第二介质层，可在减小漏电流和电容耦合的同时，减小第一栅极单元的厚度，进而减薄了第一类栅极的厚度，在三维存储器的厚度不变的情况下可集成更多存储单元，提高三维存储器的存储容量。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器，其特征在于，包括：堆叠设置的至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极，包括：至少一个第一栅极单元，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层、第二介质层、第二个第一介质层和金属栅极层；所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器，其特征在于，包括：堆叠设置的至少两个栅极层；所述至少两个栅极层中的第一类栅极，包括：至少一个第一栅极单元，所述第一栅极单元包括由下至上依次层叠的第一个第一介质层、第二介质层、第二个第一介质层和金属栅极层；所述第二介质层的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。2.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述至少两个所述栅极层中的第二类栅极，包括：至少一个第二栅极单元，所述第二栅极单元包括由下至上层叠的第一介质层和金属栅极层；所述第二类栅极位于所述第一类栅极的下方。3.根据权利要求2所述的三维存储器，其特征在于，所述三维存储器还包括：通孔，贯穿所述第一类栅极和所述第二类栅极；外延层，位于所述通孔底部，用于防止所述三维存储器中发生栓锁效应；多层膜功能层，位于所述通孔侧壁，用于存储电荷。4.根据权利要求3所述的三维存储器，其特征在于，所述外延层厚度小于所述第二类栅极的厚度。5.根据权利要求1至4任一项所述的三维存储器，其特征在于，所述第二介质层为空气层。6.一种三维存储器的制作方法，其特征在于，包括：形成依次层叠的第一个第一介质层、第三介质层、第二个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭帅，
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