全自对准高密度3D多层存储器的制备方法技术

全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，涉及存储器的制备技术。本发明专利技术包括下述步骤：1)形成基础结构体；2)对基础结构体开槽；3)在分割槽中填充绝缘介质；4)深孔刻蚀步骤3)填充的绝缘介质，形成沿分割槽离散排列的存储单元孔，相邻的存储单元孔之间为绝缘介质,并且基础结构体部分暴露于存储单元孔内；5)在存储单元孔内逐层设置预设的存储器结构所需的各层介质。采用本发明专利技术技术制备得到的半导体存储器存储密度高。

【技术实现步骤摘要】
全自对准高密度3D多层存储器的制备方法
本专利技术涉及存储器的制备技术。
技术介绍
现有技术包括可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，闪存，NAND-快闪存储器，硬磁盘、光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)，蓝光光盘协会注册的蓝光光盘等在内的各种数字存储技术，50余年来已经广泛用于数据存储。然而，存储介质的寿命通常小于5年到10年。针对大数据存储而开发的反熔丝存储技术，因其非常昂贵且存储密度低，不能满足海量数据存储的需求。中国专利申请CN101447502A公开了一种非易失性存储装置及其制造和使用方法，参见其图11～图14，其关键工艺步骤为：在槽125的内壁设置数据存储层130，然后填充第二电极层140，然后图形化第二电极层140。其不足之处在于：1.在图形化第二电极层140时，由于深孔刻蚀需要一定的开孔面积来保证深孔刻蚀底部的导电介质被刻蚀彻底以防止短路，这就要求图形化的刻蚀区域宽度不能太小，同时还需要保证留下的导电的Bitline(位线)拥有比较大的宽度，以满足垂直bitline的导电性能。二者的最小宽度都将决定同一层上的存储单元面积的最小值，其结果使得存储器密度受到工艺水平的限制。2.图1的a处示出了理想的状态，然而，图形化阶段如果对位不准，在侧壁某处的相邻位线导电材料未被隔断，容易引发短路，本专利技术的图1的e处示出了这种可能性。3.在图形化时，会对于bitline边缘的可编程介质的质量造成损害，会导致漏电及击穿电压的不一致性，本专利技术的图1的d处示出了这种可能性。中国专利申请CN101615656A公开了一种非易失性存储装置及其制造方法，参见其图11，存储介质(150)或缓冲层(162)的厚度，作为影响器件工作性能的关键参数，依赖于深槽刻蚀技术的控制，且无法保证每层存储单元中的存储介质(150)或缓冲层(162)的厚度一致，同时也存在前述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，具有高密度、低成本、高成品率的特点。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，包括下述步骤：1)形成基础结构体：以导电介质层和绝缘介质层交错重叠的方式，设置预定层数的导电介质层和绝缘介质层，形成基础结构体；2)对基础结构体开槽：在基础结构体上开设一道自顶层到底层贯穿的曲线状分割槽，由此分割槽将基础结构体分割为两个交错且相互分离的指叉结构；其特征在于，还包括下述步骤：3)在分割槽中填充绝缘介质；4)深孔刻蚀步骤3)中填充的绝缘介质，形成沿分割槽离散排列的存储单元孔，相邻的存储单元孔之间为绝缘介质，其厚度可由最小刻蚀工艺尺寸决定，并且基础结构体部分暴露于存储单元孔内；5)在存储单元孔内逐层设置预设的存储器结构所需的各层介质。进一步的，所述步骤5)中，预设的存储器结构为下述结构之一：PN结型半导体存储器结构、肖特基半导体存储器结构、阻变存储器结构、磁变存储器结构、相变存储器结构、铁电存储器结构。所述步骤4)中，所述存储单元孔为穿透基础结构体的通孔。所述预设存储器结构为PN结型半导体存储器结构，包括P型导电区、N型导电区和设置于二者之间的绝缘介质区。或者，预设存储器结构为肖特基型二极管存储器结构，其包括半导体导电区、金属导电区和设置于二者之间的绝缘介质区；半导体导电区的材质为形成肖特基二极管结构所需的半导体，金属导电区的材质为形成肖特基二极管结构所需的金属；所述步骤3)包括：3.1在分割槽内设置绝缘层。进一步的，所述步骤5)包括：5.1在存储单元孔的内壁沉积中间介质层，所述中间介质层包括材质为绝缘介质的第一介质层；5.2对存储单元孔底部区域的各中间介质层进行刻蚀，形成穿透各中间介质层的通孔；5.3在存储单元孔内设置核心介质。本专利技术的有益效果是，工艺成本低，成品率高，采用本专利技术技术制备得到的半导体存储器存储密度高。本专利技术的多层2bitsOTP存储单元从半导体深槽通过深井介质隔离而形成，工艺上只需要两次深井刻蚀及填充，并且单元隔离和左右指叉隔离一步完成。由于只有存储单元阵列的最小尺寸由深井刻蚀工艺所限，而隔离槽的最小尺寸只需起到足够绝缘作用即可,因此本专利技术可获得更高密度。本专利技术的编程介质不受刻蚀工艺的损害，一致性比较好，特别的，本专利技术工艺参数更容易控制。附图说明图1现有技术的示意图。图2为基础结构体的立体示意图。图3为本专利技术的原型结构体的俯视示意图。图4为本专利技术的原型结构体的正视方向示意图。图5为本专利技术步骤2)处理后的原型结构体俯视方向示意图。图6为步骤2)处理后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图7为本专利技术步骤3)处理后的原型结构体俯视方向示意图。图8为步骤3)处理后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图9为步骤4)处理后的原型结构体俯视方向示意图。图10为步骤4)处理后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图11为步骤5)处理后的原型结构体俯视方向示意图。图12为步骤5)处理后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图13为步骤6)处理后的原型结构体俯视方向示意图。图14为步骤6)处理后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图15为第二种实施方式的俯视方向示意图。图16为第二种实施方式的A--A'方向剖视示意图。图17为第二种实施方式填充核心介质后的原型结构体俯视方向示意图。图18为第二种实施方式填充核心介质后的原型结构体A--A'方向剖视示意图。图19为第一种存储结构的示意图。图20为第二种存储结构的示意图。具体实施方式本专利技术的制备方法包括下述步骤：1)形成基础结构体：参见图2～图4，以导电介质层和绝缘介质层交错重叠的方式，设置预定层数的导电介质层和绝缘介质层，形成基础结构体。实际工艺中，基础结构体是设置在衬底和底层电路上，如图4所示。图4中，42为绝缘介质层，41为导电介质层，43为底层电路，44为衬底。2)对基础结构体开槽：参见图5、图6，在基础结构体上开设一道自顶层到底层贯穿的曲线状分割槽，由此分割槽将基础结构体分割为两个交错且相互分离的指叉结构；图6为图5的A--A'向剖视示意图。3)参见图7、图8，在分割槽中填充绝缘介质，这是本专利技术与现有技术的重要区别。4)参见图12，采用掩膜下刻蚀工艺，沿填充有绝缘介质的分割槽刻蚀出存储单元孔，基础结构体暴露于刻蚀出的存储单元孔内。本专利技术中，相邻两个存储单元孔之间的绝缘介质可以采用较小的厚度，或者说，相邻两个存储单元孔之间的间距可以在现有成熟刻蚀技术下做到较小(如10nm及以下)，保持不低于绝缘介质击穿厚度(如二氧化硅层的击穿厚度0.5-5nm)即可。5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，包括下述步骤：/n1)形成基础结构体：以导电介质层和绝缘介质层交错重叠的方式，设置预定层数的导电介质层和绝缘介质层，形成基础结构体；/n2)对基础结构体开槽：在基础结构体上开设一道自顶层到底层贯穿的曲线状分割槽，由此分割槽将基础结构体分割为两个交错且相互分离的指叉结构；/n其特征在于，还包括下述步骤：/n3)在分割槽中填充绝缘介质；/n4)深孔刻蚀步骤3)填充的绝缘介质，形成沿分割槽离散排列的存储单元孔，相邻的存储单元孔之间为绝缘介质,并且基础结构体部分暴露于存储单元孔内；/n5)在存储单元孔内逐层设置预设的存储器结构所需的各层介质。/n

【技术特征摘要】
1.全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，包括下述步骤：
1)形成基础结构体：以导电介质层和绝缘介质层交错重叠的方式，设置预定层数的导电介质层和绝缘介质层，形成基础结构体；
2)对基础结构体开槽：在基础结构体上开设一道自顶层到底层贯穿的曲线状分割槽，由此分割槽将基础结构体分割为两个交错且相互分离的指叉结构；
其特征在于，还包括下述步骤：
3)在分割槽中填充绝缘介质；
4)深孔刻蚀步骤3)填充的绝缘介质，形成沿分割槽离散排列的存储单元孔，相邻的存储单元孔之间为绝缘介质,并且基础结构体部分暴露于存储单元孔内；
5)在存储单元孔内逐层设置预设的存储器结构所需的各层介质。


2.如权利要求1所述的全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，预设的存储器结构为下述结构之一：
PN结型半导体存储器结构、肖特基半导体存储器结构、阻变存储器结构、磁变存储器结构、相变存储器结构、铁电存储器结构。


3.如权利要求1所述的全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述存储单元孔为穿透基础结构体的通孔。


4.如权利要求1所述的全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，其特征在于，所述预设存储器结构为PN结型半导体存储器结构，包括P型导电区、N型导电区和设置于二者之间的绝缘介质区。


5.如权利要求1所述的全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，其特征在于，预设存储器结构为肖特基型二极管存储器结构，其包括半导体导电区、金属导电区和设置于二者之间的绝缘介质区；
半导体导电区的材质为形成肖特基二极管结构所需的半导体，金属导电区的材质为形成肖特基二极管结构所需的金属；
所述步骤3)包括：
3.1在分割槽内设置绝缘层。


6.如权利要求1所述的全自对准高密度3D多层存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤5)包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭泽忠，王苛，
申请(专利权)人：成都皮兆永存科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51