3D NAND存储器及其形成方法技术

一种3D NAND存储器及其形成方法，其中所述3D NAND存储器的形成方法通过在栅极隔槽区中形成至少一个贯穿堆叠结构的伪共源极，后续在伪共源极两侧的栅极隔槽区形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的形成栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁，即后续在形成栅极隔槽的过程中以及形成栅极隔槽之后去除牺牲层的过程中以及形成控制栅和阵列共源极的过程中，所述伪共源极能支撑栅极隔槽的两侧侧壁，防止栅极隔槽的两侧侧壁变形或倾斜，从而保证形成的栅极隔槽的特征尺寸的稳定性，提高3D NAND存储器的性能。

3D NAND Memory and Its Formation Method

【技术实现步骤摘要】
3DNAND存储器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种降低3DNAND存储器及其方法。
技术介绍
NAND闪存是一种功耗低、质量轻和性能佳的非易失存储产品，在电子产品中得到了广泛的应用。目前，平面结构的NAND闪存已近实际扩展的极限，为了进一步的提高存储容量，降低每比特的存储成本，提出了3D结构的3DNAND存储器。现有3DNAND存储器的形成过程一般包括：在衬底上形成隔离层和牺牲层交替层叠的堆叠结构；刻蚀所述堆叠结构，在堆叠结构中形成沟道通孔，在形成沟道通孔后，刻蚀沟道通孔底部的衬底，在衬底中形成凹槽；在沟道通孔底部的凹槽中，通过选择性外延生长(SelectiveEpitaxialGrowth)形成外延硅层，通常该外延硅层也称作SEG；在所述沟道通孔中形成电荷存储层和沟道层，所述沟道层与外延硅层连接；去除牺牲层，在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线。现有的存储器一般包括若干存储块(Block)，存储块与存储块之间一般通过沿垂直方向贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁(GateLineSlit，GLS)隔开，但是现有3DNAND存储器制作过程中，栅极隔槽的特征尺寸容易波动，影响存储器的性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在怎样保持3DNAND存储器制作过程中栅极隔槽的特征尺寸的稳定性。本专利技术提供了一种3DNAND存储器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的堆叠结构，所述堆叠结构包括若干平行的栅极隔槽区，相邻栅极隔槽区之间为通孔区；在所述栅极隔槽区中形成至少一个垂直贯穿堆叠结构的伪共源极孔；在所述伪共源极孔中填充支撑材料，形成伪共源极；刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。可选的，所述伪共源极的材料为氧化硅或多晶硅。可选的，在所述通孔区中形成若干垂直贯穿堆叠结构的沟道通孔和伪沟道通孔。可选的，在形成所述伪共源极孔的同时，形成所述沟道通孔和伪沟道通孔。可选的，形成所述伪共源极孔、沟道通孔和伪沟道通孔之后，在所述沟道通孔中填充沟道通孔的通孔牺牲材料层；在所述伪共源极孔和伪沟道通孔中填充支撑材料，在伪共源极孔中形成伪共源极的同时，在伪沟道通孔中形成伪沟道结构；去除所述通孔牺牲层，暴露出沟道通孔，在所述沟道通孔中形成存储结构。可选的，形成存储结构后，刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；沿栅极隔槽去除所述牺牲层；在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线；形成控制栅或字线后，在栅极隔槽中形成阵列共源极。可选的，所述存储结构包括位于沟道通孔侧壁表面上的电荷存储层和位于电荷存储层侧壁表面的沟道层。可选的，所述电荷存储层包括位于沟道通孔侧壁表面上的阻挡层、位于阻挡层侧壁表面上的电荷捕获层以及位于电荷捕获层侧壁表面上的隧穿层。可选的，所述堆叠结构包括下层堆叠结构和位于下层堆叠结构上的上层堆叠结构，下层堆叠结构和上层堆叠结构均包括若干交替层叠的牺牲层和隔离层，先在所述半导体衬底上形成下层堆叠结构；刻蚀所述下层堆叠结构，在下层堆叠结构的栅极隔槽区形成垂直贯穿下层堆叠结构的下层伪共源极孔，在下层堆叠结构的通孔区形成若干垂直贯穿下层堆叠结构的下层沟道通孔和下层伪沟道通孔；在所述下层伪共源极孔和下层沟道通孔和下层伪沟道通孔中形成下层牺牲材料层；在下层堆叠结构上形成上层堆叠结构；刻蚀所述上层堆叠结构，在上层堆叠结构的栅极隔槽区形成垂直贯穿上层堆叠结构的上层伪共源极孔，在上层堆叠结构的通孔区形成若干垂直贯穿上层堆叠结构的上层沟道通孔和上层伪沟道通孔，所述上层伪共源极孔位于对应的下层伪共源极孔上，上层伪共源极孔与对应的下层伪共源极孔构成伪共源极孔，所述上层沟道通孔位于对应的下层沟道通孔上，所述上层沟道通孔与对应的下层沟道通孔构成沟道通孔，所述上层伪沟道通孔位于对应的下层伪沟道通孔上，所述上层伪沟道通孔与对应的下层伪沟道通孔构成伪沟道通孔。可选的，在所述上层沟道通孔形成上层牺牲材料层；去除所述下层伪共源极孔和下层伪沟道通孔中的下层牺牲材料层；在所述下层伪共源极孔和上层伪共源极孔中形成伪共源极，在所述下层伪沟道通孔和上层伪沟道通孔中形成伪沟道结构；刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的上层堆叠结构和下层堆叠结构，形成贯穿上层堆叠结构和下层堆叠结构的栅极隔槽；在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。可选的，在形成阵列共源极之前，去除所述上层沟通通孔中的上层牺牲材料层和下层沟道通孔中的下层牺牲材料层；在所述上层沟通通孔和下层沟道通孔中形成存储结构，所述存储结构包括位于沟道通孔侧壁表面上的电荷存储层和位于电荷存储层侧壁表面的沟道层。可选的，在形成存储结构后，去除所述上层堆叠结构和下层堆叠结构中的牺牲层；在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线；形成所述控制栅或字线后，在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。本专利技术还提供了一种3DNAND存储器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的堆叠结构，所述堆叠结构包括若干平行的栅极隔槽区，相邻栅极隔槽区之间为通孔区；位于所述栅极隔槽区中的至少一个垂直贯穿堆叠结构的伪共源极孔；位于伪共源极孔中的伪共源极；位于所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；位于栅极隔槽的阵列共源极。可选的，所述伪共源极的材料为氧化硅或多晶硅。可选的，还包括：位于所述通孔区中的若干垂直贯穿堆叠结构的沟道通孔和伪沟道通孔，所述伪沟道通孔中形成有伪沟道结构，所述沟道通孔中形成有存储结构。可选的，所述存储结构包括位于沟道通孔侧壁表面上的电荷存储层和位于电荷存储层侧壁表面的沟道层。可选的，所述电荷存储层包括位于沟道通孔侧壁表面上的阻挡层、位于阻挡层侧壁表面上的电荷捕获层以及位于电荷捕获层侧壁表面上的隧穿层。可选的，所述堆叠结构包括下层堆叠结构和位于下层堆叠结构上的上层堆叠结构，下层堆叠结构和上层堆叠结构均包括若干交替层叠的牺牲层和隔离层，所述下层堆叠结构的栅极隔槽区形成有垂直贯穿下层堆叠结构的下层伪共源极孔，所述下层堆叠结构的通孔区形成有若干垂直贯穿下层堆叠结构的下层沟道通孔和下层伪沟道通孔；所述上层堆叠结构的栅极隔槽区形成有垂直贯穿上层堆叠结构的上层伪共源极孔，所述上层堆叠结构的通孔区形成有若干垂直贯穿上层堆叠结构的上层沟道通孔和上层伪沟道通孔，所述上层伪共源极孔位于对应的下层伪共源极孔上，上层伪共源极孔与对应的下层伪共源极孔构成伪共源极孔，所述上层沟道通孔位于对应的下层沟道通孔上，所述上层沟道通孔与对应的下层沟道通孔构成沟道通孔，所述上层伪沟道通孔位于对应的下层伪沟道通孔上，所述上层伪沟道通孔与对应的下层伪沟道通孔构成伪沟道通孔。可选的，还包括：位于所述下层伪共源极孔和上层伪共源极孔中的伪共源极，位于所述下层伪沟道通孔和上层伪沟道通孔中的伪沟道结构，位于所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的贯穿上层堆叠结构和下层堆叠结构的栅极隔槽，位于所述栅极隔槽中的阵列共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的堆叠结构，所述堆叠结构包括若干平行的栅极隔槽区，相邻栅极隔槽区之间为通孔区；在所述栅极隔槽区中形成至少一个垂直贯穿堆叠结构的伪共源极孔；在所述伪共源极孔中填充支撑材料，形成伪共源极；刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。

【技术特征摘要】
1.一种3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的堆叠结构，所述堆叠结构包括若干平行的栅极隔槽区，相邻栅极隔槽区之间为通孔区；在所述栅极隔槽区中形成至少一个垂直贯穿堆叠结构的伪共源极孔；在所述伪共源极孔中填充支撑材料，形成伪共源极；刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。2.如权利要求1所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，所述伪共源极的材料为氧化硅或多晶硅。3.如权利要求1所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，在所述通孔区中形成若干垂直贯穿堆叠结构的沟道通孔和伪沟道通孔。4.如权利要求3所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，在形成所述伪共源极孔的同时，形成所述沟道通孔和伪沟道通孔。5.如权利要求4所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，形成所述伪共源极孔、沟道通孔和伪沟道通孔之后，在所述沟道通孔中填充沟道通孔的通孔牺牲材料层；在所述伪共源极孔和伪沟道通孔中填充支撑材料，在伪共源极孔中形成伪共源极的同时，在伪沟道通孔中形成伪沟道结构；去除所述通孔牺牲层，暴露出沟道通孔，在所述沟道通孔中形成存储结构。6.如权利要求5所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，形成存储结构后，刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；沿栅极隔槽去除所述牺牲层；在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线；形成控制栅或字线后，在栅极隔槽中形成阵列共源极。7.如权利要求5所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，所述存储结构包括位于沟道通孔侧壁表面上的电荷存储层和位于电荷存储层侧壁表面的沟道层。8.如权利要求7所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，所述电荷存储层包括位于沟道通孔侧壁表面上的阻挡层、位于阻挡层侧壁表面上的电荷捕获层以及位于电荷捕获层侧壁表面上的隧穿层。9.如权利要求1所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，所述堆叠结构包括下层堆叠结构和位于下层堆叠结构上的上层堆叠结构，下层堆叠结构和上层堆叠结构均包括若干交替层叠的牺牲层和隔离层，先在所述半导体衬底上形成下层堆叠结构；刻蚀所述下层堆叠结构，在下层堆叠结构的栅极隔槽区形成垂直贯穿下层堆叠结构的下层伪共源极孔，在下层堆叠结构的通孔区形成若干垂直贯穿下层堆叠结构的下层沟道通孔和下层伪沟道通孔；在所述下层伪共源极孔和下层沟道通孔和下层伪沟道通孔中形成下层牺牲材料层；在下层堆叠结构上形成上层堆叠结构；刻蚀所述上层堆叠结构，在上层堆叠结构的栅极隔槽区形成垂直贯穿上层堆叠结构的上层伪共源极孔，在上层堆叠结构的通孔区形成若干垂直贯穿上层堆叠结构的上层沟道通孔和上层伪沟道通孔，所述上层伪共源极孔位于对应的下层伪共源极孔上，上层伪共源极孔与对应的下层伪共源极孔构成伪共源极孔，所述上层沟道通孔位于对应的下层沟道通孔上，所述上层沟道通孔与对应的下层沟道通孔构成沟道通孔，所述上层伪沟道通孔位于对应的下层伪沟道通孔上，所述上层伪沟道通孔与对应的下层伪沟道通孔构成伪沟道通孔。10.如权利要求9所述的3DNAND存储器的形成方法，其特征在于，在所述上层沟道通孔形成上层牺牲材料层；去除所述下层伪共源极孔和下层伪沟道通孔中的下层牺牲材料层；在所述下层伪共源极孔和上层伪共源极孔中形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍宗亮，欧文，杨号号，徐伟，严萍，黄攀，周文斌，
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