三维存储器及其制备方法技术

本申请提供一种三维存储器及其制备方法，包括：在衬底的表面形成绝缘层；刻蚀绝缘层以形成虚拟阶梯结构；在虚拟阶梯结构背离绝缘层的表面形成堆叠结构，其中，堆叠结构包括核心区和位于核心区周缘的台阶区；刻蚀位于台阶区的堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，其中，第一方向为台阶区指向核心区的方向；在每一阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞，其中，每一阶梯结构的每一级台阶均包括栅极层，每一导电插塞均与对应的台阶的栅极层电连接。本申请的解决了现有技术中随着堆叠层数和堆叠高度的不断增加，单次刻蚀出所有接触部的难度也会越来越大，易导致工艺和物料成本的增加的问题。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种三维存储器及其制备方法。
技术介绍
在三维存储器制造工艺中，为了保证接触部能顺利连接到每个存储阵列中的栅极，需要形成一个三维(3D)的阶梯结构。随着三维存储器技术的快速发展，衬底上的存储阵列的堆叠层数不断增加，从而阶梯结构上的台阶数量也不断增加，进而导致越靠近衬底的台阶，刻蚀形成连接其的接触部的刻蚀难度越大，随着堆叠层数和堆叠高度的不断增加，单次刻蚀出所有接触部的难度也会越来越大，易导致工艺和物料成本的增加。
技术实现思路
鉴于此，本申请提供了一种三维存储器及其制备方法，以解决现有技术中随着堆叠层数和堆叠高度的不断增加，单次刻蚀出所有接触部的难度也会越来越大，易导致工艺和物料成本的增加的问题。第一方面，本申请提供一种三维存储器的制备方法，包括：在衬底的表面形成绝缘层；刻蚀所述绝缘层以形成虚拟阶梯结构；在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括核心区和位于所述核心区周缘的台阶区；刻蚀位于所述台阶区的堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，其中，所述第一方向为所述台阶区指向所述核心区的方向；以及在每一所述阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞，其中，每一所述阶梯结构的每一级台阶均包括栅极层，每一所述导电插塞均与对应的所述台阶的栅极层电连接。一种可能的实施方式中，在所述刻蚀所述堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构之后，以及，在所述在每一所述阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞之前，所述方法包括；刻蚀每一所述阶梯结构以在每一所述阶梯结构形成沿第二方向排列的多个高度不同的分区阶梯结构，其中，所述第二方向平行于所述衬底、且垂直于所述第一方向。一种可能的实施方式中，所述在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成堆叠结构包括：在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成与所述虚拟阶梯结构形状相同的初始堆叠结构，其中，位于所述台阶区的所述堆叠结构的顶面高于位于所述核心区的所述堆叠结构的顶面；以及对所述初始堆叠结构进行平坦化处理以形成所述堆叠结构，其中，位于所述台阶区的初始堆叠结构的顶面与位于所述核心区的初始堆叠结构的顶面共面。一种可能的实施方式中，所述虚拟阶梯结构的高度沿远离所述核心区的中心的方向逐渐增加。一种可能的实施方式中，每一所述阶梯结构的每一级台阶还包括介质层，所述介质层与所述栅极层层叠设置且所述介质层相对所述栅极层远离或靠近所述衬底。第二方面，本申请还提供一种三维存储器，包括：衬底；形成于衬底的绝缘层，所述绝缘层具有虚拟阶梯结构；形成于所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面的堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括核心区和位于核心区周缘的台阶区；形成于堆叠结构的所述台阶区的沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，所述第一方向为台阶区指向核心区的方向；以及形成于每一阶梯结构的每一级台阶的一侧的导电插塞，其中，每一所述阶梯结构的每一级台阶均包括栅极层，每一所述导电插塞均与对应的所述台阶的栅极层电连接。一种可能的实施方式中，每一所述阶梯结构均包括沿第二方向排列的多个高度不同的分区阶梯结构，所述第二方向平行于所述衬底，且垂直于所述第一方向。一种可能的实施方式中，每一所述阶梯结构内的多个所述分区阶梯结构的高度沿第二方向依次增大。一种可能的实施方式中，每一所述阶梯结构的每一级台阶均包括至少一对由介质层和栅极层组成的薄膜层对。一种可能的实施方式中，多个所述阶梯结构的宽度均相同，所述阶梯结构的宽度为所述阶梯结构沿所述第一方向的尺寸。本申请的技术方案通过刻蚀绝缘层而形成虚拟阶梯结构，并在虚拟阶梯结构形成堆叠结构，接着刻蚀堆叠结构形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，能够使得位于台阶区的栅极层的接触深度相差很小，便于在每一级台阶形成导电插塞时，使多个导电插塞之间的深度差异较为均衡，从而无需通过多次刻蚀步骤，仅通过单次刻蚀步骤而刻蚀出所有台阶的导电插塞，更有利于如128层以上的高层的堆叠，有利于减少工艺和物料成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，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，还可以如这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种三维存储器的制备方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的三维存储器的衬底的结构示意图；图3为本申请实施例提供的三维存储器的绝缘层的结构示意图；图4为本申请实施例提供的三维存储器的虚拟阶梯结构的结构示意图；图5为本申请实施例提供的三维存储器的堆叠结构的制备方法的流程示意图；图6为本申请实施例提供的三维存储器的初始堆叠结构的一种结构示意图；图7为本申请实施例提供的三维存储器的堆叠结构的结构示意图；图8为本申请实施例提供的三维存储器的阶梯结构的结构示意图；图9为本申请实施例提供的三维存储器的分区阶梯结构的结构示意图；图10为本申请实施例提供的三维存储器的阶梯结构覆盖填充材料层的结构示意图；图11为本申请实施例提供的三维存储器的分区阶梯结构覆盖填充材料层的结构示意图；图12为本申请实施例提供的三维存储器的一种结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的具体实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，但应当理解的是，还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施本专利技术，因此，本专利技术不受下面这些实施方式的限制。在如3DNAND闪存的三维存储器中，存储阵列可包括核心区(Core)和台阶区(Staircasestructure，SS)。台阶区用来供存储阵列的各层中的栅极层引出接触部。这些栅极层作为存储阵列的字线，执行编程、擦写、读取等操作。在三维存储器的制作过程中，在台阶区的各级台阶结构上刻蚀形成接触孔，然后填充接触孔，从而引出栅极层的电信号。在实际生产过程中，由于三维存储器的台阶层数不断增多，每一台阶所形成的接触孔的深度差也不断增大，在接触孔刻蚀步骤中，由于深度差较大，在最深处(位于最下层且靠近衬底的台阶)接触孔刚好刻蚀到位时，最浅处(位于最上层且远离衬底的台阶)接触孔会发生刻蚀穿通(PunchThrough)引发短路。为了避免最浅处接触孔被过刻蚀(OverEtch)，通常分段刻蚀不同区域栅极层所对应的接触孔，这种方法需进行多道光刻、刻蚀步骤，成本与时间成本较高，严重影响了量产速率，且存储单元堆叠的层数越多，需进行的光刻、刻蚀工艺越多，物料成本也就越大。鉴于此，本申请提供一种三维存储器的制备方法，图1为本申请实施例提供的一种三维存储器的制备方法的流程示意图。如图1所示，三维存储器的制备方法至少可以包括S100、S200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器的制备方法，其特征在于，包括：/n在衬底的表面形成绝缘层；/n刻蚀所述绝缘层以形成虚拟阶梯结构；/n在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括核心区和位于所述核心区周缘的台阶区；/n刻蚀位于所述台阶区的堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，其中，所述第一方向为所述台阶区指向所述核心区的方向；以及/n在每一所述阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞，其中，每一所述阶梯结构的每一级台阶均包括栅极层，每一所述导电插塞均与对应的所述台阶的栅极层电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底的表面形成绝缘层；
刻蚀所述绝缘层以形成虚拟阶梯结构；
在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括核心区和位于所述核心区周缘的台阶区；
刻蚀位于所述台阶区的堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构，其中，所述第一方向为所述台阶区指向所述核心区的方向；以及
在每一所述阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞，其中，每一所述阶梯结构的每一级台阶均包括栅极层，每一所述导电插塞均与对应的所述台阶的栅极层电连接。


2.如权利要求1所述的三维存储器的制备方法，其特征在于，在所述刻蚀所述堆叠结构以形成沿第一方向排列的多个高度相同的阶梯结构之后，以及，在所述在每一所述阶梯结构的每一级台阶的一侧形成导电插塞之前，所述方法包括：
刻蚀每一所述阶梯结构以在每一所述阶梯结构形成沿第二方向排列的多个高度不同的分区阶梯结构，其中，所述第二方向平行于所述衬底、且垂直于所述第一方向。


3.如权利要求1所述的三维存储器的制备方法，其特征在于，所述在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成堆叠结构包括：
在所述虚拟阶梯结构背离所述绝缘层的表面形成与所述虚拟阶梯结构形状相同的初始堆叠结构，其中，位于所述台阶区的堆叠结构的顶面高于位于所述核心区的所述堆叠结构的顶面；以及
对所述初始堆叠结构进行平坦化处理以形成所述堆叠结构，其中，位于所述台阶区的初始堆叠结构的顶面与位于所述核心区的初始堆叠结构的顶面共面。


4.如权利要求1所述的三维存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中旺，赵祥辉，胡军，张中，周文犀，
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