一种三维NAND存储器及其制造方法技术

本申请提供一种三维NAND存储器及其制造方法，在衬底上可以形成有第一介质层和牺牲层构成的堆叠层，堆叠层中可以形成有贯穿至衬底的沟道孔，沟道孔中形成有沟道层，在沟道孔的开口处形成有与沟道层接触的漏极层，去除牺牲层后，可以在第一介质层上表面以及沟道层的外侧壁上依次形成第二介质层、存储层、金属层，而后利用刻蚀工艺形成贯穿至衬底的源极引出孔，这样衬底作为源极，漏极层作为漏极，金属层作为栅极，构成三维NAND存储器。这种器件中，第二介质层、存储层和金属层均设置于沟道孔外部，相比较于将这些膜层填充至沟道孔侧壁的器件而言，本申请实施例形成的膜层具有更高的均匀性和可靠性，形成的器件也具有较高的可靠性。

A 3D NAND memory and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种三维NAND存储器及其制造方法
本申请涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种三维NAND存储器及其制造方法。
技术介绍
随着半导体制造工艺技术的更新迭代，半导体存储单元的尺寸不断缩小，集成度不断提高。而随着存储器单元尺寸的不断缩小，工艺的要求也相应提高，同时也使得成本不断提高。为了解决二维存储器遇到的困难和追求更低的单位存储单元的生产成本，现有技术中提出了三维闪存存储器。通常来说，三维存储器将存储单元在垂直于衬底的方向上堆叠，能够在较小的面积上形成更多的存储单元，相对于传统的二维存储器，具有更大的存储容量和更低的存储单元生产成本。而三维NAND存储器中的存储层形成于纵向的通孔的侧壁，然而这种结构的器件中存储层的均匀性不高，影响器件的可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种三维NAND存储器及其制造方法，提高了存储层的均匀性，提高器件的可靠性。为实现上述目的，本申请有如下技术方案：本申请实施例提供了一种三维NAND存储器的制造方法，包括：提供衬底；所述衬底上形成有第一介质层和牺牲层构成的堆叠层，所述堆叠层中形成有贯穿至所述衬底的沟道孔，所述沟道孔中形成有沟道层，所述沟道孔开口处形成有与所述沟道层接触的漏极层；去除所述牺牲层；在所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁，依次形成第二介质层、存储层和金属层；利用刻蚀工艺形成贯穿至衬底的源极引出孔。可选的，所述在所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁，依次形成第二介质层、存储层和金属层，包括：依次沉积第二介质材料、存储材料和金属材料，以覆盖所述第一介质层上表面、所述沟道层和所述漏极层的外侧壁，以及所述漏极层的上表面；利用平坦化工艺，去除所述漏极层的上表面的所述金属材料、所述存储材料和所述第二介质材料。可选的，在形成所述源极引出孔之前，所述方法还包括：形成覆盖所述第二介质层、存储层、金属层和漏极层的保护层；所述方法还包括：对所述保护层进行刻蚀，得到贯穿至所述漏极层的漏极引出孔以及贯穿至所述金属层的栅极引出孔。可选的，所述方法还包括：在所述源极引出孔、漏极引出孔和栅极引出孔中分别形成源极接触塞、漏极接触塞和栅极接触塞。可选的，所述牺牲层为氮化硅，所述沟道层为多晶硅，所述漏极层为掺杂的多晶硅，所述第一介质层、第二介质层和保护层为氧化硅。可选的，所述存储层为铁电材料。可选的，所述沟道层形成于所述沟道孔的内壁，所述沟道孔中还填充有填充层；所述沟道层、所述填充层和所述漏极层通过以下过程形成：依次沉积沟道材料和填充材料，并进行平坦化工艺，以形成与所述沟道孔侧壁和底部接触的沟道层，以及与所述沟道层侧壁和底部接触的填充层；对所述沟道孔中的沟道层和填充层进行回刻，以在所述沟道孔的开口处形成盲孔；在所述盲孔中形成漏极层。本申请实施例还提供了一种三维NAND存储器，包括：衬底；所述衬底上形成有第一介质层；所述第一介质层中形成有沟道孔，所述沟道孔中形成有沟道层，所述沟道层的上表面高于所述第一介质层，所述沟道层的上部形成有漏极层，所述漏极层与所述沟道层接触；依次形成于所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁的第二介质层、存储层和金属层；贯穿至衬底的源极引出孔。可选的，所述存储器还包括：覆盖所述第二介质层、存储层、金属层和漏极层的保护层；贯穿所述保护层至所述漏极层的漏极引出孔，以及贯穿所述保护层至所述金属层的栅极引出孔。可选的，所述存储器还包括：分别形成于所述源极接触孔、漏极接触孔和栅极接触孔中的源极接触塞、漏极接触塞和栅极接触塞。本申请实施例提供了一种三维NAND存储器及其制造方法，在衬底上可以形成有第一介质层和牺牲层构成的堆叠层，堆叠层中可以形成有贯穿至衬底的沟道孔，沟道孔中形成有沟道层，在沟道孔的开口处形成有与沟道层接触的漏极层，去除牺牲层后，可以在第一介质层上表面以及沟道层的外侧壁上依次形成第二介质层、存储层、金属层，而后利用刻蚀工艺形成贯穿至衬底的源极引出孔，这样衬底作为源极，漏极层作为漏极，金属层作为栅极，构成三维NAND存储器。这种器件中，第二介质层、存储层和金属层均设置于沟道孔外部，通常来说，沟通孔的尺寸较小，因此相比较于将这些膜层填充至沟道孔侧壁的器件而言，本申请实施例形成的膜层具有更高的均匀性和可靠性，形成的器件也具有较高的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1示出了根据本申请实施例三维NAND存储器件的制造方法的流程示意图；图2-16示出了根据本申请实施例的制造方法形成存储器件过程中的结构示意图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
中的描述，目前可以利用三维闪存存储器实现较低的生产成本和较高的集成度，例如三维NAND铁电存储器，三维NAND型存储器的存储单元是铁电场效应电晶体(ferroelectricfield-effecttransistor，FeFET)，其工作原理是基于铁电薄膜的极化。以n型FeFET为例，当在FeFET的栅极上施加一个正的写入电压时，铁电薄膜发生极化，沟道表面形成反型层，这样在源、漏之间形成了一个电流的通道，此时在漏极就能读到一个较大的电流，对应着存储逻辑值“1”；当在栅极上施加一个负的电压时，沟道表面则形成积累层，源、漏之间的电流通道被截断，此时在漏极读到的电流就很小，对应着存储逻辑值“0”。通常来说，三维存储器将存储单元在垂直于衬底的方向堆叠，能够在较小的面积上形成更多的存储单元，相对于传统的二维存储器，具有更大的存储容量和更低的存储单元生产成本。这样，三维NAND存储器中的存储层往往形成于纵向的沟道孔的侧壁上，专利技术人经过研究发现，在沟道孔内侧壁形成的存储层往往不够均匀，例如容易出现上厚下薄的情况，严重时下层的存储层太薄而不能实现存储功能，存储层是存储器件中的关键膜层，存储层的均匀性将直接影响三维NAND存储器的可靠性。因此，如何提高三维NAND存储器的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维NAND存储器的制造方法，其特征在于，包括：/n提供衬底；所述衬底上形成有第一介质层和牺牲层构成的堆叠层，所述堆叠层中形成有贯穿至所述衬底的沟道孔，所述沟道孔中形成有沟道层，所述沟道孔开口处形成有与所述沟道层接触的漏极层；/n去除所述牺牲层；在所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁，依次形成第二介质层、存储层和金属层；/n利用刻蚀工艺形成贯穿至衬底的源极引出孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维NAND存储器的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；所述衬底上形成有第一介质层和牺牲层构成的堆叠层，所述堆叠层中形成有贯穿至所述衬底的沟道孔，所述沟道孔中形成有沟道层，所述沟道孔开口处形成有与所述沟道层接触的漏极层；
去除所述牺牲层；在所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁，依次形成第二介质层、存储层和金属层；
利用刻蚀工艺形成贯穿至衬底的源极引出孔。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一介质层的上表面和所述沟道层的外侧壁，依次形成第二介质层、存储层和金属层，包括：
依次沉积第二介质材料、存储材料和金属材料，以覆盖所述第一介质层上表面、所述沟道层和所述漏极层的外侧壁，以及所述漏极层的上表面；
利用平坦化工艺，去除所述漏极层的上表面的所述金属材料、所述存储材料和所述第二介质材料。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述源极引出孔之前，所述方法还包括：
形成覆盖所述第二介质层、所述存储层、所述金属层和所述漏极层的保护层；
所述方法还包括：
对所述保护层进行刻蚀，得到贯穿至所述漏极层的漏极引出孔以及贯穿至所述金属层的栅极引出孔。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述源极引出孔、所述漏极引出孔和所述栅极引出孔中分别形成源极接触塞、漏极接触塞和栅极接触塞。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述牺牲层为氮化硅，所述沟道层为多晶硅，所述漏极层为掺杂的多晶硅，所述第一介...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保，李春龙，洪培真，霍宗亮，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11