一种三维存储器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种三维存储器件及其形成方法，本发明专利技术将存储单元与控制单元键合，然后在控制单元的衬底背面键合另一存储单元，实现至少三个单元的键合。由此实现晶圆级的键合，工艺更加简单，并且能够在增加存储层数的同时有效解决应力问题，使结构更加稳固，减少结构坍塌的风险。存储单元及控制单元键合之后，采用双侧焊盘引出，可以从两个存储单元侧引出焊盘，也可以从一个存储单元和控制单元两侧引出焊盘，利用控制单元的控制电路控制存储时访问的存储单元。增加了焊盘引出的方式，增加单位面积的焊盘数量。单位面积的焊盘数量增加，能够提高存储单元的访问命中率，由此能够大大缩减存储单元的存储周期。

【技术实现步骤摘要】
一种三维存储器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种三维存储器件及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路中器件的特征尺寸的不断缩小，堆叠多个平面的存储单元以实现更大存储容量并实现每比特更低成本的三维存储器技术越来越受到青睐。三维存储器件通常面临存储容量和成本的问题，焊盘引出问题以及应力问题。对于存储容量和成本问题，通常通过增加每个存储单元的存储量、增加存储器件的层数或者将存储单元做到最小，来增加单位面积的存储容量。在增大存储容量的同时，通常会面临成本增加、结构不稳定等问题。可见现有三维存储器件技术通常面临存储容量与制造成本及结构稳定性(或成品率)、器件尺寸等方面的矛盾。针对上述问题，有必要提供一种能够有效解决三维存储器的存储容量与制造成本及结构稳定性(或产品率)、器件尺寸等方面的矛盾工艺方法。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种三维存储器件及其形成方法，该方法将形成有存储结构的存储单元与控制单元进行键合，实现至少三个单元的键合，利用控制单元的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器件的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：/n提供第一存储单元，所述第一存储单元包括第一衬底，在所述第一衬底的第一表面上形成存储结构，以及位于所述存储结构上方的第一互连层；/n提供控制单元，所述控制单元包括第二衬底，在所述第二衬底的第一表面上形成器件层，以及位于所述器件层上方的第二互连层；/n通过所述第一互连层及所述第二互连层将所述第一存储单元和所述控制单元键合；/n在所述第二衬底的第二表面形成第三互连层；/n提供第二存储单元，所述第二存储单元包括第三衬底，在所述第三衬底的第一表面形成第二存储结构，以及位于所述第二存储结构上方的第四互连层；/n通过所述第四互连层及所述第三互连层...

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器件的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供第一存储单元，所述第一存储单元包括第一衬底，在所述第一衬底的第一表面上形成存储结构，以及位于所述存储结构上方的第一互连层；
提供控制单元，所述控制单元包括第二衬底，在所述第二衬底的第一表面上形成器件层，以及位于所述器件层上方的第二互连层；
通过所述第一互连层及所述第二互连层将所述第一存储单元和所述控制单元键合；
在所述第二衬底的第二表面形成第三互连层；
提供第二存储单元，所述第二存储单元包括第三衬底，在所述第三衬底的第一表面形成第二存储结构，以及位于所述第二存储结构上方的第四互连层；
通过所述第四互连层及所述第三互连层将所述第二存储单元与所述控制单元键合。


2.根据权利要求1所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，所述第一存储单元和所述第二存储单元为相同结构的存储单元。


3.根据权利要求2所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，在所述第一衬底的第一表面上形成存储结构包括如下步骤：
提供所述第一衬底，所述第一衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一衬底分为阵列区域和外围区域；
形成堆叠结构，所述堆叠结构形成在位于阵列区域的所述第一衬底的第一表面上，所述堆叠结构包括交替叠置的绝缘层和牺牲层，所述堆叠结构形成核心区及位于所述核心区外围的台阶区；
形成沟道结构，所述沟道结构贯穿所述堆叠结构；
形成源极层，所述源极层位于所述沟道结构底部并连通所述沟道结构的沟道层；
替换所述堆叠结构中的牺牲层形成字线层。


4.根据权利要求3所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于还包括以下步骤：
形成共源极焊盘，所述共源极焊盘形成在所述第一衬底及所述第三衬底的第二表面，所述共源极焊盘将所述第一存储单元和所述第二存储单元的源极层连接至所述控制单元；
形成接触焊盘，所述接触焊盘形成在所述第一衬底和/或所述第三衬底的第二表面，将所述控制单元引出。


5.根据权利要求3所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，还包括以下步骤：
形成共源极焊盘，所述共源极焊盘形成在所述第一衬底或所述第三衬底的第二表面，所述共源极焊盘将所述第一存储单元和所述第二存储单元的其中一个的共源极连接至所述控制单元，所述第一存储单元和所述第二存储单元的另一个共源极自所述第一衬底或所述第三衬底的第一表面连接至所述控制单元；
形成接触焊盘，所述接触焊盘形成在所述第一衬底和/或所述第三衬底的第二表面，将所述控制单元引出。


6.根据权利要求3所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，还包括以下步骤：
形成接触焊盘，所述接触焊盘形成在所述第一衬底和/或所述第三衬底的第二表面，将所述控制单元引出，所述第一存储单元和所述第二存储单元的共源极自所述第一衬底和所述第三衬底的第一表面连接至所述控制单元。


7.根据权利要求4～6中任意一项所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，还包括以下步骤：
形成隔离介质层，所述隔离介质层形成在所述堆叠结构的台阶区及位于所述外围区域的所述第一衬底的第一表面上方；
形成字线接触，所述字线接触形成在所述台阶区的隔离介质层中，并且分别与每一层字线层连通，所述字线接触电性连接至所述第一互连层；
形成外围接触，所述外围接触贯穿位于所述外围区域的所述第一衬底的第一表面上方的隔离介质层，并且电性连接至所述第一互连层。


8.根据权利要求7所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，形成位于所述存储结构上方的第一互连层，包括以下步骤：
在所述堆叠结构及隔离介质层上方形成第一介质层；
贯穿所述第一介质层形成第一接触孔；
在所述第一接触孔中形成第一接触，位于所述核心区上方的第一接触与沟道结构连通，位于所述台阶区的第一接触与所述字线接触连通，所述堆叠结构外侧的第一接触与所述外围接触连通。


9.根据权利要求1所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，在所述第二衬底的第一表面上形成器件层包括以下步骤：
在所述第二衬底中形成隔离结构；
在相邻的隔离结构之间形成所述器件层。


10.根据权利要求9所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，形成位于所述器件层上方的第二互连层，包括以下步骤：
在所述器件层上方形成第二介质层；
形成贯穿所述第二介质层的第二接触孔；
在所述第二接触孔中形成第二接触，所述第二接触分别与所述器件层的各个器件连通。


11.根据权利要求10所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，通过所述第一互连层与所述第二互连层将所述第一存储单元和所述控制单元键合，包括以下步骤：
翻转所述控制单元将所述第二衬底的第一表面朝向所述第一存储单元；
将所述控制单元的所述第二互连层键合至所述第一存储单元的第一互连层，使得所述第一接触与所述第二接触连通。


12.根据权利要求11述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，在所述第二衬底的第二表面形成第三互连层，包括以下步骤：
对所述第二衬底的第二表面进行减薄；
在所述第二表面上形成第三介质层；
形成贯穿所述第三介质层以及所述第二衬底的第三接触孔；
在所述第三接触孔中形成与所述第二互连层连通的第三接触，所述第三接触连接至所述控制单元的所述器件层。


13.根据权利要求12所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，通过所述第四互连层与所述第三互连层将所述第二存储单元与所述控制单元键合，还包括以下步骤：
翻转所述第二存储单元，使得所述第二存储单元朝向所述第二衬底的第二表面；
将所述第二存储单元的所述第四互连层键合至所述控制单元的第三互连层，使得所述第三接触通过所述第四互连层与所述第二存储单元连通。


14.根据权利要求3所述的三维存储器件的形成方法，其特征在于，在所述第一衬底的第一表面上形成存储结构还包括如下步骤：
形成栅线缝隙，所述栅线缝隙贯穿所述堆叠结构；
在所述栅线缝隙中填充绝缘材料，所述绝缘材料将所述堆叠结构划分为多个存储区块。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，周文犀，夏志良，
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