半导体结构及制备方法、三维存储器及存储系统技术方案

本公开提供了一种半导体结构及制备方法、三维存储器及存储系统，涉及半导体芯片技术领域，以降低栅线层被刻蚀掉而出现高阻或断路的风险。该半导体结构的制备方法包括：在基底上依次形成第一介质层、第一阻挡层、第一多晶硅层、第二阻挡层和初始叠层结构，初始叠层结构包括交替叠置的多个第二介质层和多个牺牲层。上述半导体结构应用于三维存储器中，以实现数据的读取和写入操作。据的读取和写入操作。据的读取和写入操作。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及制备方法、三维存储器及存储系统


[0001]本公开涉及半导体芯片
，尤其涉及一种半导体结构及制备方法、三维存储器及存储系统。

技术介绍

[0002]随着存储单元的特征尺寸接近工艺下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性且成本高昂，这造成2D或者平面NAND闪存的存储密度接近上限。为克服2D或者平面NAND闪存带来的限制，业界已经研发了具有三维结构的存储器(3D NAND)，通过将存储单元三维地布置在基底之上来提高存储密度。然而，在3D NAND的制造过程中的产品良率低。

技术实现思路

[0003]本公开的实施例提供一种半导体结构及制备方法、三维存储器及存储系统，以提高产品良率。
[0004]为达到上述目的，本公开的实施例采用如下技术方案：
[0005]一方面，提供一种半导体结构的制备方法。所述半导体结构的制备方法包括：在基底上形成第一介质层。在所述第一介质层远离所述基底的一侧形成第一阻挡层。在所述第一阻挡层远离所述基底的一侧形成第一多晶硅层。在所述第一多晶硅层远离所述基底的一侧形成第二阻挡层。在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成初始叠层结构；所述初始叠层结构包括交替叠置的多个第二介质层和多个牺牲层。
[0006]基于此，本公开的一些实施例提供的半导体结构的制备方法，在第一多晶硅层靠近基底的一侧形成有第一阻挡层，在第一多晶硅层远离基底的一侧形成有第二阻挡层。其中，第一阻挡层和第二阻挡层均被配置为阻挡后续工艺过程中氧化处理所采用的氧化剂所包括的氧化离子穿过。/>[0007]在这种情况下，后续工艺中，例如在对牺牲间隙及栅线缝隙底部的多晶硅进行氧化处理的过程中，由于第一多晶硅层的靠近和远离基底的两侧分别设置有第一阻挡层和第二阻挡层，故氧化处理所采用的氧化剂所包括的氧化离子不能够穿过第一阻挡层和第二阻挡层，从而在第一多晶硅层靠近和远离基底的表面大面积的氧化第一多晶硅层，减小了第一多晶硅层在垂直于基底的方向上的膨胀量，降低了牺牲间隙被压缩的风险，从而降低叠层结构中靠近基底的部分栅极层，例如底部选择栅出现压缩变形而出现高阻的风险，提高了产品良率。
[0008]在一些实施例中，沿垂直于所述基底的方向，所述第一阻挡层的厚度为1nm～5nm；和\或，所述第二阻挡层的厚度为1nm～5nm。
[0009]在一些实施例中，所述形成第一阻挡层包括：在所述第一介质层远离所述基底的一侧形成第一多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第一多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第一阻挡层。
[0010]在一些实施例中，所述形成第二阻挡层包括：采用含氮气体对所述第一多晶硅层
远离所述基底的表面进行处理，以形成所述第二阻挡层。或，在所述第一多晶硅层远离所述基底的一侧形成第二多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第二多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第二阻挡层。
[0011]在一些实施例中，在形成所述第二阻挡层和形成所述初始叠层结构之间，还包括：在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成第三介质层。在所述第三介质层远离所述基底的一侧形成第三阻挡层。在所述第三阻挡层远离所述基底的一侧形成第二多晶硅层。在所述第二多晶硅层远离所述基底的一侧形成第四阻挡层。
[0012]在一些实施例中，所述第三阻挡层的厚度为1nm～5nm；和\或，所述第四阻挡层的厚度为1nm～5nm。
[0013]在一些实施例中，所述形成第三阻挡层包括：在所述第三介质层远离所述基底的一侧形成第三多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第三多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第三阻挡层。
[0014]在一些实施例中，所述形成第四阻挡层包括：采用含氮气体对所述第二多晶硅层远离所述基底的表面进行处理，以形成所述第四阻挡层。或，在所述第二多晶硅层远离所述基底的一侧形成第四多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第四多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第四阻挡层。
[0015]在一些实施例中，所述在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成初始叠层结构之后，还包括：形成贯穿所述初始叠层结构的沟道结构。形成贯穿所述初始叠层结构的栅线缝隙。经由所述栅线缝隙去除所述牺牲层，形成牺牲间隙。对所述牺牲间隙及所述栅线缝隙底部的多晶硅进行氧化处理。在所述牺牲间隙内形成栅极层。在所述栅线缝隙内形成栅线隔离结构。
[0016]在一些实施例中，所述形成贯穿所述初始叠层结构的沟道结构，包括：形成贯穿所述初始叠层结构的沟道孔；对所述沟道孔底部的多晶硅进行氧化处理；在所述沟道孔内形成沟道结构。
[0017]在一些实施例中，在形成所述栅线隔离结构之后，还包括：依次去除所述基底、所述第一介质层、所述第一阻挡层、所述第一多晶硅层及所述第二阻挡层，以暴露所述沟道结构延伸入所述第一多晶硅层内的部分。
[0018]在一些实施例中，在形成所述初始叠层结构之前，形成第三介质层；在去除所述第二阻挡层的过程中，还去除所述第三介质层。
[0019]在一些实施例中，所述沟道结构包括依次形成的存储功能层和半导体沟道层；在去除所述第三介质层的过程中，还去除所述沟道结构所暴露的部分的存储功能层，以暴露所述半导体沟道层。在暴露所述半导体沟道层后，所述制备方法还包括：在所述第二多晶硅层远离所述初始叠层结构的一侧形成源极层，所述源极层与所述半导体沟道层电连接。
[0020]另一方面，提供一种半导体结构。所述半导体结构包括源极层、第二多晶硅层、第四阻挡层和叠层结构。所述第二多晶硅层设置于所述源极层的一侧。所述第四阻挡层设置于所述第二多晶硅层远离所述源极层的一侧。所述叠层结构设置于所述第四阻挡层远离所述第二多晶硅层的一侧；所述叠层结构包括交替叠置的多个第二介质层和多个栅极层。
[0021]在一些实施例中，所述第四阻挡层的材料包括氮化硅或氧化铝。
[0022]又一方面，提供一种半导体结构。所述半导体结构包括基底、第一介质层、第一阻
挡层、第一多晶硅层、第二阻挡层和叠层结构。所述第一介质层设置于所述基底的一侧。所述第一阻挡层设置于所述第一介质层远离所述基底的一侧。所述第一多晶硅层设置于所述第一阻挡层远离所述第一介质层的一侧。所述第二阻挡层设置于所述第一多晶硅层远离所述第一阻挡层的一侧。所述叠层结构设置于所述第二阻挡层远离所述第一多晶硅层的一侧；所述叠层结构包括交替叠置的多个第二介质层和多个栅极层。
[0023]在一些实施例中，半导体结构还包括第三介质层、第三阻挡层、第二多晶硅层和第四阻挡层。所述第三介质层设置于所述第二阻挡层和所述叠层结构之间。所述第三阻挡层设置于所述第三介质层和所述叠层结构之间。所述第二多晶硅层设置于所述第三阻挡层和所述叠层结构之间。所述第四阻挡层设置于所述第二多晶硅层和所述叠层结构之间。
[0024]在一些实施例中，所述第一阻挡层的材料包括氮化硅或氧化铝；和\或，所述第二阻挡层的材料包括氮化硅或氧化铝；和\或，所述第三阻挡层的材料包括氮化硅或氧化铝；和\或，所述第四阻挡层的材料包括氮化硅或氧化铝。
[0025]再一方面，提供一种三维存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：在基底上形成第一介质层；在所述第一介质层远离所述基底的一侧形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层远离所述基底的一侧形成第一多晶硅层；在所述第一多晶硅层远离所述基底的一侧形成第二阻挡层；在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成初始叠层结构；所述初始叠层结构包括交替叠置的多个第二介质层和多个牺牲层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沿垂直于所述基底的方向，所述第一阻挡层的厚度为1nm～5nm；和\或，所述第二阻挡层的厚度为1nm～5nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成第一阻挡层包括：在所述第一介质层远离所述基底的一侧形成第一多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第一多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第一阻挡层。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成第二阻挡层包括：采用含氮气体对所述第一多晶硅层远离所述基底的表面进行处理，以形成所述第二阻挡层；或，在所述第一多晶硅层远离所述基底的一侧形成第二多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第二多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第二阻挡层。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在形成所述第二阻挡层和形成所述初始叠层结构之间，还包括：在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成第三介质层；在所述第三介质层远离所述基底的一侧形成第三阻挡层；在所述第三阻挡层远离所述基底的一侧形成第二多晶硅层；在所述第二多晶硅层远离所述基底的一侧形成第四阻挡层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第三阻挡层的厚度为1nm～5nm；和\或，所述第四阻挡层的厚度为1nm～5nm。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述形成第三阻挡层包括：在所述第三介质层远离所述基底的一侧形成第三多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第三多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第三阻挡层。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述形成第四阻挡层包括：采用含氮气体对所述第二多晶硅层远离所述基底的表面进行处理，以形成所述第四阻挡层；或，在所述第二多晶硅层远离所述基底的一侧形成第四多晶硅薄膜；采用含氮气体对所述第四多晶硅薄膜进行处理，以形成所述第四阻挡层。9.根据权利要求5～8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第二阻挡层远离所述基底的一侧形成初始叠层结构之后，还包括：形成贯穿所述初始叠层结构的沟道结构，所述沟道结构延伸至所述第一多晶硅层内；形成贯穿所述初始叠层结构的栅线缝隙；经由所述栅线缝隙去除所述牺牲层，形成牺牲间隙；对所述牺牲间隙及所述栅线缝隙底部的多晶硅进行氧化处理；
在所述牺牲间隙内形成栅极层；在所述栅线缝隙内形成栅线隔离结构。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述形成贯穿所述初始叠层结构的沟道结构，包括：形成贯穿所述初始叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆松，高晶，霍宗亮，
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：