三维存储器器件和用于形成其的方法技术

公开了3D存储器器件和用于形成其的方法。在一个示例中，公开了用于形成3D存储器器件的方法。在衬底之上依次形成第一多晶硅层、电介质牺牲层、第二多晶硅层和电介质堆叠层。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层、第二多晶硅层和电介质牺牲层并进入到第一多晶硅层中的沟道结构。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层和第二多晶硅层并垂直延伸进入到电介质牺牲层中或穿过电介质牺牲层以暴露电介质牺牲层的部分的开口，以及沿着开口的侧壁的部分的多晶硅间隔体。通过开口用利用第一和第二多晶硅层之间的第三多晶硅层替换电介质牺牲层。第三多晶硅层替换电介质牺牲层。第三多晶硅层替换电介质牺牲层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维存储器器件和用于形成其的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求下列申请的优先权的利益：于2020年4月14日提交的标题为“THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICE WITH BACKSIDE SOURCE CONTACT”的国际申请号PCT/CN2020/084600、于2020年4月14日提交的标题为“METHOD FOR FORMING THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICE WITH BACKSIDE SOURCE CONTACT”的国际申请号PCT/CN2020/084603、于2020年4月27日提交的标题为“THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICE AND METHOD FOR FORMING THE SAME”的国际申请号PCT/CN2020/087295、于2020年4月27日提交的标题为“THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICE AND METHOD FOR FORMING THE SAME”的国际申请号PCT/CN2020/087296、于2020年5月27日提交的标题为“THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICES”的国际申请号PCT/CN2020/092512和2020年5月27日提交的标题为“METHODS FOR FORMING THREE
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DIMENSIONAL MEMORY DEVICES”的国际申请号PCT/CN2020/092513，所有申请通过引用的方式被整体并入本文中。


[0003]本公开内容的实施方式涉及三维(3D)存储器器件及其制造方法。

技术介绍

[0004]通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺来将平面存储器单元按比例缩小到较小的尺寸。然而，当存储器单元的特征尺寸接近下限时，平面工艺和制造技术变得越来越有挑战性且造价昂贵。作为结果，平面存储器单元的存储器密度接近上限。
[0005]3D存储器架构可以处理在平面存储器单元中的密度限制。3D存储器架构包括存储器阵列和用于控制往返存储器阵列的信号的外围器件。

技术实现思路

[0006]在本文中公开了3D存储器器件和用于形成其的方法的实施方式。
[0007]在一个示例中，公开了用于形成3D存储器器件的方法。在衬底之上依次形成第一多晶硅层、电介质牺牲层、第二多晶硅层和电介质堆叠层。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层、第二多晶硅层和电介质牺牲层并进入到第一多晶硅层中的沟道结构。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层和第二多晶硅层并垂直延伸进入到电介质牺牲层中或穿过电介质牺牲层以暴露电介质牺牲层的部分的开口，以及沿着开口的侧壁的部分的多晶硅间隔体。通过开口利用在第一多晶硅层和第二多晶硅层之间的第三多晶硅层替换电介质牺牲层。
[0008]在另一示例中，公开了用于形成3D存储器器件的方法。在衬底的第一侧处依次形成停止层、电介质层、第一多晶硅层、电介质牺牲层、第二多晶硅层和电介质堆叠层。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层、第二多晶硅层和电介质牺牲层并进入到第一多晶硅层中的沟道结构。形成垂直延伸穿过电介质堆叠层和第二多晶硅层并垂直延伸进入到电介质牺牲层中或穿过电介质牺牲层的开口，以暴露电介质牺牲层的部分。通过开口利用在第一多晶硅层
和第二多晶硅层之间的第三多晶硅层替换电介质牺牲层。从与衬底的第一侧相对的第二侧移除衬底，在停止层处停止。形成垂直延伸穿过停止层和电介质层的源极接触开口，以暴露第一多晶硅层的部分。同时形成在源极接触开口中的源极接触结构和连接到源极接触结构的互连层。
[0009]在又一示例中，3D存储器器件包括多晶硅层、包括交错的堆叠层导电层和堆叠层电介质层的存储器堆叠层、沟道结构和狭缝结构。沟道结构垂直延伸穿过存储器堆叠层并进入到多晶硅层中，并包括存储器膜和半导体沟道。沿着沟道结构的侧壁的半导体沟道的部分与多晶硅层的子层接触。狭缝结构垂直延伸穿过存储器堆叠层和多晶硅层的子层。
附图说明
[0010]被并入本文并形成说明书的一部分的附图示出本公开内容的实施方式，并连同描述一起进一步用来解释本公开内容的原理并使在相关领域中的技术人员能够制造和使用本公开内容。
[0011]图1A示出根据本公开内容的各种实施方式的在3D存储器器件的示例性器件区域中的横截面的侧视图。
[0012]图1B示出根据本公开内容的各种实施方式的在3D存储器器件的示例性外围区域中的横截面的侧视图。
[0013]图1C示出根据本公开内容的各种实施方式的示例性3D存储器器件的横截面的平面图。
[0014]图1D示出根据本公开内容的各种实施方式的在3D存储器器件的另一示例性外围区域中的横截面的侧视图。
[0015]图1E示出根据本公开内容的各种实施方式的在3D存储器器件的另一示例性器件区域中的横截面的侧视图。
[0016]图2A
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2P示出根据本公开内容的一些实施方式的用于形成示例性3D存储器器件的制造工艺。
[0017]图3示出根据本公开内容的一些实施方式的用于形成示例性3D存储器器件的方法的流程图。
[0018]将参考附图描述本公开内容的实施方式。
具体实施方式
[0019]虽然讨论了特定的配置和布置，但应理解，这仅为了说明性目的而完成。相关领域中的技术人员将认识到，可以使用其它配置和布置而不偏离本公开内容的范围。对相关领域中的技术人员将显而易见的是，也可在各种其它应用中采用本公开内容。
[0020]注意，在本说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”等的提及指示所描述的实施方式可包括特定特征、结构或特性，但每个实施方式可能不一定包括特定特征、结构或特性。而且，这样的短语并不一定指同一实施方式。此外，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，它将在相关领域中的技术人员的知识内以结合其它实施方式(不管是否被明确描述)来实现这样的特征、结构或特性。
[0021]通常，可以至少部分地从在上下文中的用法来理解术语。例如，至少部分地根据上
下文，如在本文使用的术语“一个或多个”可以用于在单数意义上描述任何特征、结构或特性或可以用于在复数意义上描述特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分地根据上下文，术语例如“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”再次可以被理解为传达单数用法或传达复数用法。此外，再次至少部分地根据上下文，术语“基于”可被理解为不一定意欲传达排他的一组因素，且可替代地允许不一定明确地描述的额外因素的存在。
[0022]应容易理解，在本公开内容中的“在
……
上”、“在
……
上面”和“在
……
之上”的含义应以最广泛的方式被解释，使得“在
……...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成三维(3D)存储器器件的方法，包括：在衬底之上依次形成第一多晶硅层、电介质牺牲层、第二多晶硅层和电介质堆叠层；形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠层、所述第二多晶硅层和所述电介质牺牲层并进入到所述第一多晶硅层中的沟道结构；形成(i)垂直延伸穿过所述电介质堆叠层和所述第二多晶硅层并垂直延伸进入到所述电介质牺牲层中或垂直延伸穿过所述电介质牺牲层以暴露所述电介质牺牲层的部分的开口，以及(ii)沿着所述开口的侧壁的部分的多晶硅间隔体；以及通过所述开口利用在所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间的第三多晶硅层替换所述电介质牺牲层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述开口和所述多晶硅间隔体包括：形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠层并进入到所述第二多晶硅层中的所述开口；沿着所述开口的所述侧壁形成所述多晶硅间隔体；以及使所述开口进一步延伸穿过所述第二多晶硅层并进入到所述电介质牺牲层中或穿过所述电介质牺牲层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多晶硅间隔体邻接所述电介质堆叠层而不邻接所述电介质牺牲层。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，还包括：在利用所述第三多晶硅层替换所述电介质层之后，通过所述开口利用存储器堆叠层替换所述电介质堆叠层。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在利用所述存储器堆叠层替换所述电介质堆叠层之后，在所述开口中形成狭缝结构。6.根据权利要求1
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5中的任一项所述的方法，其中，形成所述电介质牺牲层包括依次沉积第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层。7.根据权利要求1
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5中的任一项所述的方法，其中，形成所述电介质牺牲层包括沉积单个氧化硅层。8.根据权利要求1
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7中的任一项所述的方法，其中，形成所述沟道结构包括：形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠层、所述第二多晶硅层和所述电介质牺牲层并进入到所述第一多晶硅层中的沟道孔；以及沿着所述沟道孔的侧壁依次形成存储器膜和半导体沟道。9.根据权利要求8所述的方法，其中，利用所述第三多晶硅层替换所述电介质牺牲层包括：通过所述开口移除所述电介质牺牲层，以形成在所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间的腔；通过所述开口移除所述存储器膜的部分，以暴露沿着所述沟道孔的所述侧壁的所述半导体沟道的部分；以及通过所述开口将多晶硅沉积到所述腔中，以形成所述第三多晶硅层。10.根据权利要求1
‑
9中的任一项所述的方法，其中，所述第一多晶硅层、所述第二多晶硅层和所述第三多晶硅层中的至少一者掺杂有N型掺杂物，并且所述方法还包括：在所述第一多晶硅层、所述第二多晶硅层和所述第三多晶硅层中扩散所述N型掺杂物。11.一种用于形成三维(3D)存储器器件的方法，包括：
在衬底的第一侧处依次形成停止层、电介质层、第一多晶硅层、电介质牺牲层、第二多晶硅层和电介质堆叠层；形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠层、所述第二多晶硅层和所述电介质牺牲层并进入到所述第一多晶硅层中的沟道结构；形成垂直延伸穿过所述电介质堆叠层和所述第二多晶硅层并垂直延伸进入到所述电介质牺牲层中或穿过所述电介质牺牲层以暴露所述电介质牺牲层的部分的开口；通过所述开口利用在所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间的第三多晶硅层替换所述电介质牺牲层；从与所述衬底的所述第一侧相对的第二侧移除所述衬底，在所述停止层处停止；形成垂直延伸穿过所述停止层和所述电介质层以暴露所述第一多晶硅层的部分的源极接触开口；以及同时形成在所述源极接触开口中的源极接触结构和连接到所述源极接触结构的互连层。12.根据权利要求11所述的方法，其中，同时形成所述源极接触结构和所述互连层包括：在与所述第一多晶硅层的暴露部分接触的所述源极接触开口中形成硅化物层；以及移除所述停止层以暴露所述电介质层；以及将金属层沉积到所述源极接触开口中和所述电介质层上。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴林春，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：