一种三维存储器件及其制造方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维存储器件及其制造方法、电子装置。所述制造方法包括：提供衬底；对所述衬底进行掺杂，以形成源极；在所述衬底上形成控制栅极堆叠结构，所述控制栅极堆叠结构包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层，所述控制栅极层形成于相邻的层间介质层之间，所述控制栅极层包括过渡金属硫化物；图案化所述控制栅极堆叠结构，以在所述控制栅极堆叠结构中形成露出所述源极的孔洞；在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层；沉积沟道材料层，以填充所述孔洞；在所述控制栅极堆叠结构上形成漏极。根据本发明专利技术提供的三维存储器件的制造方法，可以有效降低控制栅极堆叠结构的高度，从而降低了沟道的形成以及在沟道中进行的沉积等工艺的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种三维存储器件及其制造方法、电子装置
本专利技术涉及电子存储领域，具体而言涉及一种三维存储器件及其制造方法、电子装置。
技术介绍
随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)存储器结构应运而生，例如3DNOR(3D或非)闪存和3DNAND(3D与非)闪存。其中，在NOR型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间并联排列，而在NAND型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间串列排列。具有串联结构的NAND型闪存具有较低的读取速度，但是却具有较高的写入速度和擦除速度，因此NAND型闪存适合用于存储数据，其优点在于体积小、容量大。为了在单位芯片面积上获得更大的存储容量，要求3DNAND闪存中堆叠结构的层叠数目越来越多，堆叠结构的高度不断增加，这使得在三维存储器中形成沟道的难度越来越大，工艺成本升高，严重制约了3DNAND闪存技术的发展。不仅如此，在沟道中进行的外延生长、沉积、离子注入等工艺的实现也随着堆叠结构高度的不断增加而变得越来越困难。此外，以多晶硅作为栅极层的3DNAND闪存还存在管芯尺寸大、功耗高以及信号传播延迟等问题亟待解决。因此，有必要提出一种新的三维存储器件及其制造方法，以解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术提供了一种三维存储器件的制造方法，包括：提供衬底；对所述衬底进行掺杂，以形成源极；在所述衬底上形成控制栅极堆叠结构，所述控制栅极堆叠结构包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层，所述控制栅极层形成于相邻的层间介质层之间，所述控制栅极层包括过渡金属硫化物；图案化所述控制栅极堆叠结构，以在所述控制栅极堆叠结构中形成露出所述源极的孔洞；在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层；沉积沟道材料层，以填充所述孔洞；在所述控制栅极堆叠结构上形成漏极。进一步，在所述衬底上形成所述控制栅极堆叠结构之前还包括：在所述衬底上形成第一选择栅极结构，所述第一选择栅极结构包括第一选择栅极层以及位于所述第一选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第一选择栅极层上方的层间介质层，所述第一选择栅极层包括过渡金属硫化物。进一步，在所述控制栅极堆叠结构上形成所述漏极之前还包括：在所述控制栅极堆叠结构上形成第二选择栅极结构，所述第二选择栅极结构包括第二选择栅极层以及位于所述第二选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第二选择栅极层上方的层间介质层，所述第二选择栅极层包括过渡金属硫化物。进一步，所述过渡金属硫化物为IVA族至VIIA族过渡金属与硫族形成的具有二维层状结构的化合物。进一步，所述过渡金属硫化物包括VSe2、NbSe2、TaS2、TiS2、TiSe2、TiTe2、MoS2或WSe2。进一步，其特征在于，所述电荷捕获层包括铁电材料层。进一步，所述铁电材料层包括HfO2或CuInP2S6。进一步，在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层包括：在所述孔洞的侧壁上形成第一绝缘材料层；在所述第一绝缘层上形成所述铁电材料层；在所述铁电材料层上形成第二绝缘材料层。进一步，所述沟道材料层包括多晶硅。进一步，所述三维存储器件的制造方法还包括：形成覆盖所述源极、所述漏极和所述控制栅极堆叠结构的钝化层；图案化所述钝化层，以分别形成露出所述源极、所述漏极和所述控制栅极层的开口；在所述开口中填充导电材料，以分别形成与所述源极、所述漏极和所述控制栅极层连接的金属接触。本专利技术还提供了一种三维存储器件，包括：衬底，所述衬底中形成有源极；所述衬底上形成有控制栅极堆叠结构，所述控制栅极堆叠结构包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层，所述控制栅极层形成于相邻的层间介质层之间，所述控制栅极层包括过渡金属硫化物；所述控制栅极堆叠结构上形成有漏极；沟道，所述沟道贯穿所述控制栅极堆叠结构，所述沟道的两端分别连接至所述源极和所述漏极；电荷捕获层，所述电荷捕获层位于所述沟道与所述控制栅极堆叠结构之间。进一步，所述三维存储器件还包括：第一选择栅极结构，所述第一选择栅极结构位于所述源极和所述控制栅极堆叠结构之间，所述第一选择栅极结构包括第一选择栅极层以及位于所述第一选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第一选择栅极层上方的层间介质层，所述第一选择栅极层包括过渡金属硫化物；第二选择栅极结构，所述第二选择栅极结构位于所述漏极和所述控制栅极堆叠结构之间，所述第二选择栅极结构包括第二选择栅极层以及位于所述第二选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第二选择栅极层上方的层间介质层，所述第二选择栅极层包括过渡金属硫化物。进一步，所述过渡金属硫化物为IVA族至VIIA族过渡金属与硫族形成的具有二维层状结构的化合物。进一步，所述过渡金属硫化物包括VSe2、NbSe2、TaS2、TiS2、TiSe2、TiTe2、MoS2或WSe2。进一步，所述电荷捕获层包括铁电材料层。进一步，所述铁电材料层包括HfO2或CuInP2S6。进一步，所述电荷捕获层还包括位于所述铁电材料层和所述控制栅极堆叠结构之间的第一绝缘材料层，以及位于所述沟道和所述铁电材料层之间的第二绝缘材料层。进一步，所述三维存储器件还包括：多个金属接触，所述多个金属接触分别连接至所述源极、所述漏极和所述控制栅极层。进一步，所述三维存储器件包括3DNAND存储器。本专利技术还提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述三维存储器件。根据本专利技术提供的三维存储器件的制造方法，通过采用过渡金属硫化物作为控制栅极层，形成包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层的控制栅极堆叠结构，可以有效降低控制栅极堆叠结构的高度，从而降低了沟道的形成以及在沟道中进行的沉积等工艺的难度，减小了三维存储器件的管芯尺寸，降低了功耗，避免了信号传播延迟等问题。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A-1E是根据本专利技术示例性实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图；图2是根据本专利技术示例性实施例的三维存储器件的示意图；图3是根据本专利技术示例性实施例的三维存储器件的结构示意图；图4是根据本专利技术示例性实施例的一种三维存储器件的制造方法的示意性流程图；图5是根据本专利技术示例性实施例的电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器件的制造方法，其特征在于，包括：/n提供衬底；/n对所述衬底进行掺杂，以形成源极；/n在所述衬底上形成控制栅极堆叠结构，所述控制栅极堆叠结构包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层，所述控制栅极层形成于相邻的层间介质层之间，所述控制栅极层包括过渡金属硫化物；/n图案化所述控制栅极堆叠结构，以在所述控制栅极堆叠结构中形成露出所述源极的孔洞；/n在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层；/n沉积沟道材料层，以填充所述孔洞；/n在所述控制栅极堆叠结构上形成漏极。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
对所述衬底进行掺杂，以形成源极；
在所述衬底上形成控制栅极堆叠结构，所述控制栅极堆叠结构包括多层交错堆叠的层间介质层及控制栅极层，所述控制栅极层形成于相邻的层间介质层之间，所述控制栅极层包括过渡金属硫化物；
图案化所述控制栅极堆叠结构，以在所述控制栅极堆叠结构中形成露出所述源极的孔洞；
在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层；
沉积沟道材料层，以填充所述孔洞；
在所述控制栅极堆叠结构上形成漏极。


2.如权利要求1所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成所述控制栅极堆叠结构之前还包括：
在所述衬底上形成第一选择栅极结构，所述第一选择栅极结构包括第一选择栅极层以及位于所述第一选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第一选择栅极层上方的层间介质层，所述第一选择栅极层包括过渡金属硫化物。


3.如权利要求2所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，在所述控制栅极堆叠结构上形成所述漏极之前还包括：
在所述控制栅极堆叠结构上形成第二选择栅极结构，所述第二选择栅极结构包括第二选择栅极层以及位于所述第二选择栅极层下方的层间介质层和位于所述第二选择栅极层上方的层间介质层，所述第二选择栅极层包括过渡金属硫化物。


4.如权利要求3所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，所述过渡金属硫化物为IVA族至VIIA族过渡金属与硫族形成的具有二维层状结构的化合物。


5.如权利要求4所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，所述过渡金属硫化物包括VSe2、NbSe2、TaS2、TiS2、TiSe2、TiTe2、MoS2或WSe2。


6.如权利要求1所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，所述电荷捕获层包括铁电材料层。


7.如权利要求6所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，所述铁电材料层包括HfO2或CuInP2S6。


8.如权利要求6所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，在所述孔洞的侧壁上形成电荷捕获层包括：
在所述孔洞的侧壁上形成第一绝缘材料层；
在所述第一绝缘层上形成所述铁电材料层；
在所述铁电材料层上形成第二绝缘材料层。


9.如权利要求1所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，所述沟道材料层包括多晶硅。


10.如权利要求1所述的三维存储器件的制造方法，其特征在于，还包括：
形成覆盖所述源极、所述漏极和所述控制栅极堆叠结构的钝化层；
图案化所述钝化层，以分别形成露出所述源极、所述漏极和所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔繁生，周华，
申请(专利权)人：光华临港工程应用技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31