三维闪存器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种三维闪存器件及其制备方法，包括衬底、有源结构层、栅极结构及电极线结构，所述有源结构层包括交错设置的多个第一条状结构和至少两个第二条状结构，第一条状结构和第二条状结构均包括垂直于衬底表面间隔堆叠的多个有源层，且第二条状结构一侧的阶梯结构中的多个所述有源层的长度由下至上逐渐减小，栅极结构横跨所述第一条状结构，填充所述有源层之间的间隔空隙并环绕所述有源层，电极线结构包括平行于所述衬底的表面设置的多条字线、多条选择线、多条位线及多条公共源极线。本发明专利技术提供的三维闪存器件中有源结构层垂直于衬底的表面堆叠设置，且位线、选择栅、控制栅及公共源极线均平行于衬底的表面设置，降低了闪存器件集成的难度。闪存器件集成的难度。闪存器件集成的难度。

【技术实现步骤摘要】
三维闪存器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种三维闪存器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]闪存作为电可擦除且可编程的只读存储器的一种特殊结构，如今已经占据了非挥发性半导体存储器的大部分市场份额，成为发展最快的非挥发性半导体存储器。NAND Flash闪存和NOR Flash闪存是市场上两种主要的非易失闪存技术，由于NAND Flash闪存的结构与NOR Flash闪存的结构不同，NAND Flash闪存常采用三维堆叠方式制造，闪存中沟道方向垂直于衬底的表面，使得NAND Flash闪存的集成度较高；而NOR Flash闪存的结构一般为平面型，而平面型的结构会受到工艺节点的限制导致闪存器件中闪存单元的密度受限，从而使闪存器件的集成度较低，体积较大；若采用三维堆叠方式制造NOR Flash闪存，NOR Flash闪存中的源区、漏区、控制栅及选择栅将会垂直堆叠，使得工艺集成困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种三维闪存器件及其制备方法，便于提高闪存器件的集成度。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种三维闪存器件，包括：
[0005]衬底，
[0006]有源结构层，位于所述衬底上，包括多个第一条状结构和至少两个第二条状结构，所述第一条状结构向Y方向延伸且沿X方向间隔排列，所述第二条状结构向X方向延伸且沿Y方向间隔排列，所述第二条状结构与所述第一条状结构交错且位于所述第一条状结构的外侧，所述第一条状结构和所述第二条状结构均包括垂直于所述衬底表面间隔堆叠的多个有源层，且所述第二条状结构的一端设置有阶梯结构，所述阶梯结构中的多个所述有源层的长度由下至上逐渐减小呈阶梯状；
[0007]栅极结构，位于所述衬底上，包括间隔且平行排列的多个控制栅和多个选择栅，所述控制栅和和所述选择栅均横跨所述第一条状结构，填充所述有源层之间的间隔空隙并环绕所述有源层；
[0008]电极线结构，平行于所述衬底的表面设置，包括多条字线、多条选择线、多条位线及多条公共源极线，
[0009]多条所述字线对应连接多个所述控制栅；
[0010]多条所述选择线对应连接多个所述选择栅；
[0011]多条所述位线对应连接相邻所述选择栅之间所述有源层；
[0012]多条公共源极线对应连接所述阶梯结构上的多个所述有源层。
[0013]可选的，所述控制栅和所述有源层之间还形成有第一栅氧层，所述第一栅氧层包括ONO叠层结构。
[0014]可选的，所述选择栅和所述有源层之间还形成有第二栅氧层，所述第二栅氧层包
括氧化硅。
[0015]可选的，所述控制栅和所述选择栅的侧壁均形成有第一侧墙。
[0016]可选的，所述第二条状结构和未被所述栅极结构覆盖的第一条状结构的侧壁均形成有第二侧墙，所述第二侧墙填充除所述栅极结构之外的所述有源层之间的间隔空隙。
[0017]可选的，所述栅极结构和所述衬底之间还形成有衬垫氧化层。
[0018]可选的，多条所述字线、多条所述选择线、多条所述位线及多条所述公共源极线通过多个接触插塞分别对应连接多个所述控制栅、多个所述选择栅、相邻所述选择栅之间的多个所述有源层及所述阶梯结构上的多个所述有源层；其中，
[0019]多条所述字线平行于所述衬底表面并沿Y方向排列；
[0020]多条所述选择线平行于所述衬底表面并沿Y方向排列；
[0021]多条所述位线平行于所述衬底表面并沿X方向排列；
[0022]多条所述公共源极线平行于所述衬底表面并沿X方向排列。
[0023]相应的，本专利技术还提供一种三维闪存器件的制备方法，包括：
[0024]提供衬底，所述衬底上形成有垂直于所述衬底表面交替堆叠的多个牺牲层和多个有源层；
[0025]刻蚀所述有源层和牺牲层，形成多个向Y方向延伸且沿X方向间隔排列的第一条状结构和至少两个向X方向延伸且沿Y方向间隔排列的第二条状结构，所述第二条状结构与所述第一条状结构交错且位于所述第一条状结构的外侧；
[0026]形成多个伪栅，多个所述伪栅沿X方向横跨在所述第一条状结构上且沿Y方向间隔排列；
[0027]去除多个所述伪栅覆盖之外的牺牲层；
[0028]在所述第二条状结构的一端形成阶梯结构，使所述第二条状结构中多个有源层的长度由下至上逐渐减小呈阶梯状；以及，
[0029]去除所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层后填充栅极材料形成栅极结构。
[0030]可选的，所述牺牲层的材料包括硅锗，所述有源层的材料包括硅，所述牺牲层和所述有源层采用选择性外延生长工艺或相变外延工艺形成。
[0031]可选的，形成所述第一条状结构和所述第二条状结构之后，形成多个所述伪栅之前，还包括：在所述衬底上形成衬垫氧化层，所述衬垫氧化层覆盖部分厚度的所述第一条状结构和所述第二条状结构。
[0032]可选的，形成多个伪栅之后，去除多个所述伪栅覆盖之外的牺牲层之前，还包括：在多个所述伪栅的侧壁形成第一侧墙。
[0033]可选的，去除多个所述伪栅覆盖之外的牺牲层之后，在所述第二条状结构的一端形成阶梯结构之前，还包括：在所述第一条状结构和所述第二条状结构的侧壁形成第二侧墙，其中，所述第二侧墙填充去除所述牺牲层留下的间隔空隙。
[0034]可选的，在所述第二条状结构的一端形成阶梯结构之后，去除所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层之前，还包括：
[0035]在所述衬底上形成层间介质层，平坦化所述层间介质层以暴露出所述伪栅。
[0036]可选的，所述栅极包括控制栅和选择栅，去除所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层后填充栅极材料形成栅极的过程包括：
[0037]去除部分所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层后填充控制栅材料形成控制栅；
[0038]去除剩余部分所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层后填充选择栅材料形成选择栅。
[0039]可选的，去除部分所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层之后，填充控制栅材料形成所述控制栅之前，还包括：形成第一栅氧层，所述控制栅通过所述第一栅氧层环绕所述有源层。
[0040]可选的，去除剩余部分所述伪栅及所述伪栅覆盖下的牺牲层之后，填充选择栅材料形成所述选择栅之前，还包括：形成第二栅氧层，所述选择栅通过所述第二栅氧层环绕所述有源层。
[0041]可选的，成栅极之后还包括形成电极线结构，所述电极线结构平行于所述衬底的表面，包括：多条字线、多条选择线、多条位线及多条公共源极线，
[0042]其中，
[0043]多条所述字线对应连接多个所述控制栅；
[0044]多条所述选择线对应连接多个所述选择栅；
[0045]多条所述位线对应连接相邻所述控制栅之间所述有源层；
[0046]多条公共源极线对应连接所述阶梯结构上的多个所述有源层。
[0047]可选的，形成栅极结构之后，形成电极线结构之前，还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维闪存器件，其特征在于，包括：衬底，有源结构层，位于所述衬底上，包括多个第一条状结构和至少两个第二条状结构，所述第一条状结构向Y方向延伸且沿X方向间隔排列，所述第二条状结构向X方向延伸且沿Y方向间隔排列，所述第二条状结构与所述第一条状结构交错且位于所述第一条状结构的外侧，所述第一条状结构和所述第二条状结构均包括垂直于所述衬底表面间隔堆叠的多个有源层，且所述第二条状结构的一端设置有阶梯结构，所述阶梯结构中的多个所述有源层的长度由下至上逐渐减小呈阶梯状；栅极结构，位于所述衬底上，包括间隔且平行排列的多个控制栅和多个选择栅，所述控制栅和和所述选择栅均横跨所述第一条状结构，填充所述有源层之间的间隔空隙并环绕所述有源层；电极线结构，平行于所述衬底的表面设置，包括多条字线、多条选择线、多条位线及多条公共源极线，多条所述字线对应连接多个所述控制栅；多条所述选择线对应连接多个所述选择栅；多条所述位线对应连接相邻所述选择栅之间所述有源层；多条公共源极线对应连接所述阶梯结构上的多个所述有源层。2.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，所述控制栅和所述有源层之间还形成有第一栅氧层，所述第一栅氧层包括ONO叠层结构。3.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，所述选择栅和所述有源层之间还形成有第二栅氧层，所述第二栅氧层包括氧化硅。4.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，所述控制栅和所述选择栅的侧壁均形成有第一侧墙。5.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，所述第二条状结构和未被所述栅极结构覆盖的第一条状结构的侧壁均形成有第二侧墙，所述第二侧墙填充除所述栅极结构之外的所述有源层之间的间隔空隙。6.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，所述栅极结构和所述衬底之间还形成有衬垫氧化层。7.如权利要求1所述的三维闪存器件，其特征在于，多条所述字线、多条所述选择线、多条所述位线及多条所述公共源极线通过多个接触插塞分别对应连接多个所述控制栅、多个所述选择栅、相邻所述选择栅之间的多个所述有源层及所述阶梯结构上的多个所述有源层；其中，多条所述字线平行于所述衬底表面并沿Y方向排列；多条所述选择线平行于所述衬底表面并沿Y方向排列；多条所述位线平行于所述衬底表面并沿X方向排列；多条所述公共源极线平行于所述衬底表面并沿X方向排列。8.一种三维闪存器件的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有垂直于所述衬底表面交替堆叠的多个牺牲层和多个有源层；
刻蚀所述牺牲层和有源层，形成多个向Y方向延伸且沿X方向间隔排列的第一条状结构和至少两个向X方向延伸且沿Y方向间隔排列的第二条状结构，所述第二条状结构与所述第一条状结构交错且位于所述第一条状结构的外侧；形成多个伪栅，多个所述伪栅沿X方向横跨在所述第一条状结构上且沿Y方向间隔排列；去除多个所述伪栅覆盖之外的牺牲层；在所述第二条状结构的一端形成阶梯结构，使所述第二条状结构中多个有源层的长度由下至上逐渐减小呈阶梯状；去除所述伪栅及...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：