三维存储器结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种三维存储器结构及其制备方法，所述三维存储器结构包括第一半导体层；第二半导体层，设置于所述第一半导体层上；第一支撑结构，所述第一支撑结构贯穿所述第二半导体层，且所述第一支撑结构的位置与底部选择栅切槽和/或顶部选择栅切槽的位置相对应；栅堆叠结构，设置于所述第二半导体层上；垂直沟道结构，所述垂直沟道结构包括贯穿所述栅堆叠结构和所述第一支撑结构至所述第一半导体层内第一垂直沟道结构。利用本发明专利技术，在不影响器件存储容量的前提下，通过设置第一支撑结构可以加强三维存储器结构的应力，改善三维存储器结构的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器结构及其制备方法
本专利技术属于半导体设计及制造领域，特别是涉及三维存储器结构及其制备方法。
技术介绍
芯片制作过程中，硅衬底(SiSubstrate)作为制作芯片的载体，随着芯片层数的增加，需要用到更多的介质薄膜(其材质例如可以是四乙氧基硅烷TEOS，氮化钛SIN，多晶硅POLY)。以3DNAND为例，在3DNAND中的台阶区域SS，沟道结构CH，栅极间隙区域(GLArea)需要填充更多的介质，与此同时薄膜结构也会变得复杂，加上在制备过程中的退火处理时，薄膜会发生形变，硅衬底很难支撑薄膜应力导致的晶圆(Wafer)形变，最终导致晶圆发生弧形变形(Arcing)或者无法在机台中进行工艺步骤，这是因为每一个机台对晶圆弯曲(Waferbow)有限制(Limitation)。在3DNAND中，栅极间隙GL会将整个堆叠结构的核心区GB和台阶区域SS切成小块，随着氮化物-氧化物薄膜(NOFilm)的层数增加，结构会不稳定，同时由于工艺的限制，需要将沟道结构的底部沟道层(CHBottomPOLY)侧向引出，当底部的牺牲多晶硅被移除(SAC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器结构，其特征在于，所述三维存储器结构包括：/n第一半导体层；/n第二半导体层，设置于所述第一半导体层上；/n第一支撑结构，所述第一支撑结构贯穿所述第二半导体层，且所述第一支撑结构的位置与底部选择栅切槽和/或顶部选择栅切槽的位置相对应；/n栅堆叠结构，设置于所述第二半导体层上；/n垂直沟道结构，所述垂直沟道结构包括贯穿所述栅堆叠结构和所述第一支撑结构至所述第一半导体层内的第一垂直沟道结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器结构，其特征在于，所述三维存储器结构包括：
第一半导体层；
第二半导体层，设置于所述第一半导体层上；
第一支撑结构，所述第一支撑结构贯穿所述第二半导体层，且所述第一支撑结构的位置与底部选择栅切槽和/或顶部选择栅切槽的位置相对应；
栅堆叠结构，设置于所述第二半导体层上；
垂直沟道结构，所述垂直沟道结构包括贯穿所述栅堆叠结构和所述第一支撑结构至所述第一半导体层内的第一垂直沟道结构。


2.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，所述三维存储器结构还包括第三半导体层，所述第三半导体层设于所述第二半导体层与所述栅堆叠结构之间，所述第一支撑结构贯穿所述第三半导体层和所述第二半导体层。


3.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，在第二方向上，所述第一支撑结构的宽度大于所述垂直沟道结构的底部尺寸。


4.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，在第二方向上，相间两行的所述垂直沟道结构的底部中心间距大于所述第一支撑结构的宽度。


5.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，所述栅堆叠结构包括底选择栅堆叠结构和存储栅堆叠结构，所述第一支撑结构依次贯穿所述底选择栅堆叠结构和所述第二半导体层。


6.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，所述垂直沟道结构还包括贯穿所述栅堆叠结构至所述第二半导体层内的第二垂直沟道结构。


7.根据权利要求6所述的三维存储器结构，其特征在于，所述第二垂直沟道结构的沟道层的底端面和侧端面均与所述第二半导体层接触。


8.根据权利要求1所述的三维存储器结构，其特征在于，所述第一支撑结构为沿第一方向延伸设置的连续结构或者非连续结构。


9.根据权利要求1-8中任意一项所述的三维存储器结构，其特征在于，所述三维存储器结构还包括栅缝隙结构和第二支撑结构；所述第二支撑结构贯穿所述第二半导体层，且所述栅缝隙结构依次贯穿所述栅堆叠结构和所述第二支撑结构。


10.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于，在第二方向上，所述第二支撑结构的宽度大于所述栅缝隙结构的底部宽度。


11.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于，所述第二支撑结构依次贯穿第三半导体层和所述第二半导体层，其中，所述第三半导体层位于所述第二半导体层与所述栅堆叠结构之间。


12.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于，所述第一支撑结构的材料包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝；所述第二支撑结构的材料包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝。


13.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于，所述第二支撑结构包括沿第一方向间隔设置的若干第二子支撑结构。


14.根据权利要求13所述的三维存储器结构，其特征在于，在所述第一方向上，所述第二子支撑结构的长度大于所述垂直沟道结构的底部尺寸。


15.根据权利要求13所述的三维存储器结构，其特征在于，在所述第一方向上，相邻两个所述第二子支撑结构之间的间距大于所述垂直沟道结构的底部尺寸而小于相间设置的两列所述垂直沟道结构的中心距。


16.一种三维存储器结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供第一半导体衬底，并于所述第一半导体衬底上依次形成第一半导体层及底部牺牲层；
形成贯穿所述底部牺牲层的第一沟槽，所述第一沟槽显露出所述第一半导体层；
于所述第一沟槽中填充绝缘材料形成第一支撑结构；
于所述底部牺牲层上形成由交替堆叠的层间介质层与栅牺牲层构成的栅牺牲叠层结构；
形成垂直沟道结构，所述垂直沟道结构包括贯穿所述栅牺牲叠层结构和所述第一支撑结构至所述第一半导体层内的第一垂直沟道结构；
于所述栅牺牲叠层结构中形成沿第一方向延伸且贯穿所述栅牺牲叠层结构的栅线缝隙；
基于所述栅线缝隙去除所述底部牺牲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，
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