双堆栈三维NAND存储器以及用于形成其的方法技术

公开了一种用于形成三维(3D)存储器件的方法。在一些实施例中，该方法包括：在衬底上形成交替介电堆叠体；以及形成多个沟道孔，多个沟道孔垂直地穿透交替介电堆叠体以暴露衬底的至少一部分。可以形成第一掩模以覆盖第一区域中的沟道孔并且暴露第二区域中的沟道孔。该方法还包括：在第二区域中的交替介电堆叠体中形成凹槽，然后在凹槽中形成第二掩模。第二掩模覆盖第二区域中的沟道孔并且暴露第一区域中的沟道孔。因此，能够去除在第一区域中的每个沟道孔底部的存储膜，而能够通过第二掩模保护第二区域中的存储膜。

Dual stack 3D NAND memory and its forming method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双堆栈三维NAND存储器以及用于形成其的方法
本公开内容总体上涉及半导体
，并且更具体而言，本公开内容涉及一种用于形成三维(3D)存储器的方法。
技术介绍
随着存储器件缩小到较小的管芯尺寸以降低制造成本并且增加储存密度，平面存储单元的缩放由于工艺技术限制和可靠性问题而面临挑战。三维(3D)存储器架构可以解决平面存储单元中的密度和性能限制。为了进一步增加3D存储器中的储存容量，已经大大增加了垂直堆叠的存储单元的数量，同时减小了存储单元的横向尺寸。因此，3D存储单元的纵横比已经显著增加，从而在制造中引入了复杂性。例如，在不损坏沟道孔的侧壁上的存储膜的情况下形成沟道层是具有挑战性的。因此，需要改进用于3D存储器的制造工艺以实现高密度性和良好的可靠性。
技术实现思路
在本公开内容中描述了三维(3D)存储器件以及用于形成其的方法的实施例。本公开内容的一个方面提供了一种用于形成三维(3D)存储器件的方法，该方法包括：在衬底上形成交替介电堆叠体；以及形成多个沟道孔，其中，多个沟道孔在垂直于衬底的方向上垂直地穿透交替介电堆叠体，以暴露衬底的至少一部分。该方法还包括：形成第一掩模，该第一掩模覆盖第一区域中的多个沟道孔并且暴露第二区域中的多个沟道孔。该方法还包括：在第二区域中的交替介电堆叠体中形成凹槽。该方法还包括：在凹槽中形成第二掩模，其中，第二掩模覆盖第二区域中的多个沟道孔并且暴露第一区域中的多个沟道孔。该方法还包括：在第一区域中的多个沟道孔的底部形成凹陷。在一些实施例中，形成第一掩模包括：设置硬掩模层以覆盖多个沟道孔，其中，硬掩模层不填充在多个沟道孔内部。然后可以在硬掩模层的顶部形成第一光阻剂掩模，并且可以将第一光阻剂掩模的图案转移到硬掩模层。在一些实施例中，设置硬掩模层包括设置非晶碳层。在一些实施例中，形成交替介电堆叠体包括：形成在垂直于衬底的方向上垂直堆叠的多个介电层对，其中，每个介电层对包括第一介电层和与第一介电层不同的第二介电层。在一些实施例中，在交替介电堆叠体中形成凹槽包括：去除一对或多对的第一介电层和第二介电层。在一些实施例中，该方法还包括：在衬底的被暴露在多个沟道孔内部的部分上设置外延层。在一些实施例中，该方法还包括：在多个沟道孔的侧壁和外延层的顶表面上设置存储膜。在一些实施例中，该方法还包括：在存储膜上设置第一封盖层。在一些实施例中，该方法还包括：在第一区域中的多个沟道孔的底部形成凹陷之后，在多个沟道孔内部在存储膜的侧壁上并且在外延层上设置沟道层。该方法还包括：在多个沟道孔内部设置芯填充膜；以及去除在多个沟道孔外部的过量的芯填充膜、沟道层和存储膜。在一些实施例中，去除在多个沟道孔外部的过量的芯填充膜、沟道层和存储膜包括化学机械抛光。在一些实施例中，在去除在多个沟道孔外部的过量的芯填充膜、沟道层和存储膜之后，在第一区域中的多个沟道孔的上部中形成顶部接触结构，其中，顶部接触结构与多个沟道孔内部的沟道层连接。在一些实施例中，在凹槽中形成第二掩模包括：在第二区域中的交替介电堆叠体之上设置第二光阻剂掩模，其中，第二光阻剂掩模不填充在多个沟道孔内部。然后将第二光阻剂掩模平坦化以形成与交替介电堆叠体共面的顶表面。在一些实施例中，在多个沟道孔的底部形成凹陷包括：在第一区域中的多个沟道孔内部并且在第二区域中的第二掩模的顶部设置第二封盖层，然后从第一区域中的多个沟道孔的底部去除第二封盖层以暴露衬底或在衬底上的外延层。在一些实施例中，该方法还包括：利用交替的导电层和介电层的膜堆叠体替换交替介电堆叠体。本公开内容的另一方面提供了一种双堆栈三维(3D)存储器件，其包括交替介电堆叠体，该交替介电堆叠体具有设置在衬底上的上部堆栈和下部堆栈，每个堆栈包括在垂直于衬底的方向上交替堆叠的第一和第二介电层，其中，第二介电层与第一介电层不同。双堆栈3D存储器件还包括：多个沟道孔，该多个沟道孔穿透交替介电堆叠体的上部堆栈和下部堆栈进入衬底。双堆栈3D存储器件还包括：覆盖多个沟道孔中的每个沟道孔的侧壁的存储膜、沟道层和芯填充膜。双堆栈3D存储器件还包括：在第一区域中的多个沟道孔中的每个沟道孔的底部的凹陷、以及在第二区域中的交替介电堆叠体的上部堆栈中的凹槽。在一些实施例中，双堆栈3D存储器件还包括：在多个沟道孔中的每个沟道孔的底部的外延层，其中，外延层通过第一区域中的凹陷与沟道层连接；存储膜第二区域中被夹在外延层和沟道层之间。在一些实施例中，双堆栈3D存储器件还包括：在第二区域中的多个沟道孔中的每个沟道孔的底部被夹在外延层和沟道层之间的封盖层。在一些实施例中，在第二区域中的交替介电堆叠体的上部堆栈中的凹槽包括外延层和芯填充膜。在一些实施例中，双堆栈3D存储器件还包括：顶部接触结构，其位于第一区域中的多个沟道孔中的每个沟道孔内部的芯填充膜的顶部，其中，顶部接触结构与沟道层连接。在一些实施例中，交替介电堆叠体在第一区域中与顶部接触结构共面，并且在第二区域中与凹槽内部的芯填充膜共面。根据本公开内容的说明书、权利要求书和附图，本领域技术人员可以理解本公开内容的其它方面。附图说明并入本文并且形成说明书的一部分的附图示出了本公开内容的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本公开内容的原理并且使得相关领域技术人员能够实现和使用本公开内容。图1示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性三维(3D)存储器管芯的示意性俯视图。图2示出了根据本公开内容的一些实施例的3D存储器管芯的一个区的示意性俯视图。图3示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性3D存储器阵列结构的一部分的透视图。图4-16示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性3D存储器件处于各个制造阶段的横截面图。图17示出了根据本公开内容的一些实施例的用于形成3D存储器件的示例性方法的流程图。在结合附图时，根据下面阐述的具体实施方式，本专利技术的特征和优点将变得更加明显，在附图中，相似的附图标记始终标识相应的元素。在附图中，相似的附图标记通常指示相同、功能相似和/或结构相似的元素。其中元素首次出现的附图由相应附图标记中的最左边的数字来指示。将参考附图描述来本公开内容的实施例。具体实施方式尽管讨论了特定的配置和布置，但是应当理解的是，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以使用其它配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本公开内容还可以用于各种其它应用中。应注意的是，虽然在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其它实施例来实现这样的特征、结构或特性都在相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成三维(3D)存储器件的方法，包括：/n在衬底上形成交替介电堆叠体；/n形成多个沟道孔，其中，所述多个沟道孔在垂直于所述衬底的方向上垂直地穿透所述交替介电堆叠体，以暴露所述衬底的至少一部分；/n形成第一掩模，所述第一掩模覆盖第一区域中的所述多个沟道孔并且暴露第二区域中的所述多个沟道孔；/n在所述第二区域中的所述交替介电堆叠体中形成凹槽；/n在所述凹槽中形成第二掩模，其中，所述第二掩模覆盖所述第二区域中的所述多个沟道孔并且暴露所述第一区域中的所述多个沟道孔；以及/n在所述第一区域中的所述多个沟道孔的底部形成凹陷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成三维(3D)存储器件的方法，包括：
在衬底上形成交替介电堆叠体；
形成多个沟道孔，其中，所述多个沟道孔在垂直于所述衬底的方向上垂直地穿透所述交替介电堆叠体，以暴露所述衬底的至少一部分；
形成第一掩模，所述第一掩模覆盖第一区域中的所述多个沟道孔并且暴露第二区域中的所述多个沟道孔；
在所述第二区域中的所述交替介电堆叠体中形成凹槽；
在所述凹槽中形成第二掩模，其中，所述第二掩模覆盖所述第二区域中的所述多个沟道孔并且暴露所述第一区域中的所述多个沟道孔；以及
在所述第一区域中的所述多个沟道孔的底部形成凹陷。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一掩模包括：
设置覆盖所述第一区域中的所述多个沟道孔的硬掩模层，其中，所述硬掩模层不填充在所述多个沟道孔内部；
在所述硬掩模层的顶部形成第一光阻剂掩模；以及
将所述第一光阻剂掩模的图案转移到所述硬掩模层。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，设置所述硬掩模层包括设置非晶碳层。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述交替介电堆叠体包括：
形成在垂直于所述衬底的所述方向上垂直地堆叠的多个介电层对，其中，每个介电层对包括第一介电层和与所述第一介电层不同的第二介电层。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述交替介电堆叠体中形成所述凹槽包括：去除一对或多对的所述第一介电层和所述第二介电层。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在形成所述多个沟道孔之后，在衬底的被暴露在所述多个沟道孔内部的部分上设置外延层。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
在所述多个沟道孔的侧壁和所述外延层的顶表面上设置存储膜。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述存储膜上设置第一封盖层。


9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述第一区域中的所述多个沟道孔的所述底部形成凹陷之后，在所述多个沟道孔内部、在所述存储膜的侧壁上并且在所述外延层上设置沟道层；
在所述多个沟道孔内部设置芯填充膜；以及
去除在所述多个沟道孔外部的过量的芯填充膜、沟道层和存储膜。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，去除在所述多个沟道孔外部的所述过量的芯填充膜、沟道层和存储膜包括化学机械抛光。


11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在去除在所述多个沟道孔外部的过量的芯填充膜、沟道层和存储膜之后，在所述第一区域中的所述多个沟道孔的上部中形成顶部接触结构，其中，所述顶部接触结构与所述多个沟道孔内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢峰，高晶，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