三维存储器及其制备方法技术

本申请公开了一种三维存储器及其制备方法。所述三维存储器的制备方法包括：在衬底上设置包括多个阶梯台阶的叠层结构，每个阶梯台阶包括层间绝缘层和栅极牺牲层，栅极牺牲层的上表面的至少一部分暴露；在栅极牺牲层所暴露的表面上依次形成覆盖每个阶梯台阶的至少两个缓冲层；在至少两个缓冲层上方填充绝缘材料以形成介质层；以及形成贯穿介质层并延伸至相应栅极牺牲层的接触孔。所述三维存储器，包括：衬底；设置于所述衬底上的叠层结构，所述叠层结构包括形成多个阶梯台阶的交替堆叠的栅极层和层间绝缘层；以及覆盖多个阶梯台阶的至少两个缓冲层。两个缓冲层。两个缓冲层。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体器件领域，更具体地，涉及三维存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]一般来说，三维存储器包括由栅极层和层间绝缘层交替堆叠形成的叠层结构，其中，通过位于叠层结构的阶梯区域的字线接触部实现外部电路与栅极的电连接。在三维存储器的实际制备过程中，为了实现字线接触部与叠层结构中的栅极层之间的电连接，需要在覆盖叠层结构的介质层中蚀刻形成显露出阶梯区域的各栅极层顶面的接触孔，然后在接触孔中填充导电材料以形成字线接触部。
[0003]然而，随着三维存储器集成程度的提高以及堆叠层数的增加，接触孔的深度日益加深，因而在形成接触孔的过程中极易造成栅极层击穿。在这种情况下，在接触孔中填充用于形成字线接触部的导电材料之后，会导致不同栅极层之间的短接(即不同层之间的字线桥接)，从而引发存储器的失效。
[0004]因此，需要一种三维存储器及其制备方法，有效地改善字线桥接问题，从而提高三维存储器的电性能或良率。
[0005]应当理解，该
技术介绍
部分旨在部分地为理解该技术提供有用的背景。然而，该
技术介绍
部分也可以包括在本文中所公开的主题的相应有效申请日之前不属于相关领域的技术人员已知或理解的内容的一部分的观点、构思或认识。

技术实现思路

[0006]为了解决或部分解决相关技术中存在的上述问题中，本申请的一方面提供了一种三维存储器及其制备方法。
[0007]根据本申请的一个方面提供的三维存储器制备方法可包括：在衬底上设置包括多个阶梯台阶的叠层结构，每个阶梯台阶包括层间绝缘层和栅极牺牲层，栅极牺牲层的上表面的至少一部分暴露；在栅极牺牲层所暴露的表面上依次形成覆盖每个阶梯台阶的至少两个缓冲层；在至少两个缓冲层上方填充绝缘材料以形成介质层；以及形成贯穿介质层并延伸至相应栅极牺牲层的接触孔。
[0008]在本申请的一个实施方式中，在栅极牺牲层所暴露的表面上依次形成覆盖每个阶梯台阶的至少两个缓冲层的步骤还可进一步包括：通过在栅极牺牲层所暴露的表面上沉积氧化硅基材料，形成第一缓冲层；以及通过在第一缓冲层上沉积ST SIN材料，形成第二缓冲层。
[0009]在本申请的一个实施方式中，所形成的介质层为叠层结构提供基本上平整的表面。
[0010]在本申请的一个实施方式中，形成贯穿介质层并延伸至相应栅极牺牲层的接触孔的步骤还可包括：形成贯穿介质层并延伸至第二缓冲层的接触孔；以及继续处理延伸至第二缓冲层的接触孔，以使其延伸至相应栅极牺牲层。例如，可采用气体刻蚀工艺使延伸至第
二缓冲层的接触孔进一步延伸至栅极牺牲层。可选地，还可采用稀氢氟酸对延伸至第二缓冲层的接触孔进行高温刻蚀，以使其继续延伸至栅极牺牲层。
[0011]在本申请的一个实施方式中，所述三维存储器制备方法还可包括：在接触孔内填充导电材料以形成字线接触部。
[0012]在本申请的一个实施方式中，所述三维存储器制备方法还可包括：去除叠层结构中的栅极牺牲层以形成栅极间隙；以及在栅极间隙中填充导电材料以形成栅极层，其中，栅极层与字线接触部之间形成电连接。
[0013]本申请的另一方面提供了一种三维存储器，所述三维存储器可包括：衬底；叠层结构，叠层结构设置于衬底上，并包括形成多个阶梯台阶的交替堆叠的栅极层和层间绝缘层；以及覆盖多个阶梯台阶的至少两个缓冲层。
[0014]在本申请的一个实施方式中，至少两个缓冲层可包括第一缓冲层和第二缓冲层，其中，第一缓冲层覆盖阶梯台阶的顶面和侧壁，第二缓冲层覆盖第一缓冲层的顶面和侧壁。第一缓冲层和第二缓冲层中的每一个彼此之间厚度可不完全相同。
[0015]在本申请的一个实施方式中，所述三维存储器还可包括：介质层，位于阶梯台阶的第二缓冲层上，为叠层结构提供相对平整的上表面。
[0016]在本申请的一个实施方式中，所述三维存储器还可包括：字线接触部，贯穿介质层并延伸至相应栅极层。
[0017]在本申请的一个实施方式中，所述三维存储器还可包括：虚拟沟道结构，贯穿介质层和叠层结构并延伸至衬底，并以预定间距排列在所述字线接触部周围。
[0018]本申请的方案通过在阶梯台阶顶面的层间绝缘层上形成至少两个缓冲层，以保证形成接触孔时先着陆在缓冲层上，然后继续刻蚀接触孔以使不同位置处的接触孔几乎同时着陆到其相应的栅极层，从而有效地避免在形成接触孔过程造成栅极层击穿的问题，并改善了所形成的接触孔的关键尺寸。相比于相关技术，本申请的方案改善了阶梯区域的工艺可控性，有效地避免了在接触孔形成过程中所导致的不同栅极层之间的字线桥接，并保证了后续工艺窗。
附图说明
[0019]通过参照以下附图对非限制性实施方式所作出的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更为显而易见。本申请的实施方式在附图的图示中以示例性的方式而非限制性的方式示出，在附图中，相同的附图标记指示类似的元件。其中：
[0020]图1是根据本申请的一个实施方式的三维存储器的制备方法的流程图；
[0021]图2是根据本申请的一个实施方式设置衬底和叠层结构之后局部截面示意图；
[0022]图3是根据本申请的一个实施方式在阶梯区域形成阶梯台阶之后存储器结构的局部截面示意图；
[0023]图4是根据本申请的一个实施方式形成覆盖每个阶梯台阶的第一缓冲层之后存储器结构的局部截面示意图；
[0024]图5是根据本申请的一个实施方式形成覆盖第一缓冲层的第二缓冲层之后存储器结构的局部截面示意图；
[0025]图6是根据本申请的一个实施方式在阶梯台阶上方形成介质层之后存储器结构的
局部截面示意图；
[0026]图7是根据本申请的一个实施方式在栅极置换之后存储器结构的局部截面示意图；
[0027]图8是根据本申请的一个实施方式在形成贯穿介质层并延伸至第二缓冲层的接触孔之后存储器结构的局部截面示意图；
[0028]图9是根据本申请的一个实施方式在继续刻蚀接触孔以使其延伸至相应的栅极层之后存储器结构的局部截面示意图；以及
[0029]图10是根据本申请的一个实施方式在接触孔内填充导电材料之后存储器结构的局部截面示意图。
具体实施方式
[0030]为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
[0031]在附图中，为了便于说明，已稍微调整了元素的大小、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。另外，在本申请中，各步骤处理描述的先后顺序并不必然表示这些处理在实际操作中出现的顺序，除非有明确其它限定或者能够从上下文推导出的除外。
[0032]还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底上形成包括多个阶梯台阶的叠层结构，每个所述阶梯台阶包括层间绝缘层和栅极牺牲层，所述栅极牺牲层的上表面的至少一部分暴露；在所述栅极牺牲层所暴露的表面上依次形成覆盖每个所述阶梯台阶的至少两个缓冲层；在所述至少两个缓冲层上方填充绝缘材料形成介质层；以及形成贯穿所述介质层并延伸至相应栅极牺牲层的接触孔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述栅极牺牲层所暴露的表面上依次形成覆盖每个所述阶梯台阶的至少两个缓冲层包括：通过在所述栅极牺牲层所暴露的表面上沉积氧化硅基材料，形成所述第一缓冲层；以及通过在所述第一缓冲层上沉积ST SIN材料，形成所述第二缓冲层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述介质层为所述叠层结构提供平整的表面。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，形成贯穿所述介质层并延伸至相应栅极牺牲层的接触孔包括：形成贯穿所述介质层并延伸至所述第二缓冲层的接触孔；以及继续处理延伸至所述第二缓冲层的所述接触孔，使其延伸至相应栅极牺牲层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，继续处理延伸至所述第二缓冲层的所述接触孔使其延伸至所述栅极牺牲层包括：采用气体刻蚀工艺使延伸至所述第二缓冲层的所述接触孔进一步延伸至所述栅极牺牲层。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，继续处理延伸至所述第二缓冲层的所述接触孔使其延伸至所述栅极牺牲层包括：采用稀氢氟酸对延伸至所述第二缓冲层的所述接触孔进行高温刻蚀，以使其继续延伸至所述栅极牺牲层。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永刚，王猛，
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：