存储系统、以及三维存储器及其制备方法技术方案

本公开提供了一种三维存储器及其制备方法。本公开还提供了一种存储系统。三维存储器的制备方法包括：在衬底上形成包括多个绝缘层和多个栅极牺牲层的堆叠结构，绝缘层和栅极牺牲层交替叠置；形成贯穿堆叠结构的沟道孔；经由沟道孔去除部分绝缘层，使绝缘层相对于栅极牺牲层远离沟道孔凹入，以形成绝缘层凹槽；在绝缘层凹槽内形成停止层；以及在沟道孔内形成沟道结构。沟道结构。沟道结构。

Storage system, three-dimensional memory and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
存储系统、以及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，涉及存储系统、以及三维存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]三维存储器件的存储密度大、存储量高，在近些年得到了不断的发展。例如3D NAND型存储器得到了越来越广泛的应用。然而，由于制备工艺等因素的影响，三维存储器的可靠性和数据保持能力有待于进一步提高。

技术实现思路

[0003]本申请的一个或多个实施方式提供了具有更好的数据保持能力和更高可靠性的存储系统、以及三维存储器及其制备方法。
[0004]本申请的一方面提供了一种三维存储器的制备方法，该方法包括：在衬底上形成包括多个绝缘层和多个栅极牺牲层的堆叠结构，所述绝缘层和所述栅极牺牲层交替叠置；形成贯穿所述堆叠结构的沟道孔；经由所述沟道孔去除部分所述绝缘层，使所述绝缘层相对于所述栅极牺牲层远离所述沟道孔凹入，以形成绝缘层凹槽；在所述绝缘层凹槽内形成停止层；以及在所述沟道孔内形成沟道结构。
[0005]在本申请的一个实施方式中，在所述绝缘层凹槽内形成停止层包括：经由所述沟道孔形成填充所述绝缘层凹槽并覆盖所述栅极牺牲层的端部的停止层；以及去除所述停止层的覆盖所述栅极牺牲层的端部的部分。
[0006]在本申请的一个实施方式中，所述绝缘层与所述停止层之间具有高刻蚀选择比，所述方法还包括：形成贯穿所述堆叠结构的栅线缝隙；以及经由所述栅线缝隙刻蚀去除各个所述绝缘层至暴露出所述停止层，以形成多个绝缘层间隙。
[0007]在本申请的一个实施方式中，在所述沟道孔内形成沟道结构包括：在所述沟道孔的内壁上依次形成存储介质层、隧穿层和沟道层，以及以介电材料填充所述沟道孔的剩余空间；其中，所述方法还包括：经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、以及与所述停止层相邻的所述存储介质层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层；以及填充扩大后的所述绝缘层间隙，以形成延伸至所述隧穿层并隔断所述存储介质层的第二绝缘层。
[0008]在本申请的一个实施方式中，所述存储介质层包括在所述沟道孔的内壁上依次形成的电荷阻挡层和电荷捕获层，以及经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、以及与所述停止层相邻的所述存储介质层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层包括：经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、与所述停止层相邻的所述电荷阻挡层的对应于所述停止层的部分、以及与所述电荷阻挡层相邻的所述电荷捕获层的对应于所述停止层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层。
[0009]在本申请的一个实施方式中，所述电荷阻挡层和所述隧穿层的材料包括氧化硅，所述电荷捕获层的材料包括氮化硅。
[0010]在本申请的一个实施方式中，填充扩大后的所述绝缘层间隙，以形成延伸至所述隧穿层并隔断所述存储介质层的第二绝缘层包括：经由所述栅线缝隙填充扩大后的所述绝缘层间隙，以形成延伸至所述隧穿层并隔断所述存储介质层的第二绝缘层；以及在所述栅线缝隙中形成栅线缝隙绝缘层，其中，所述栅线缝隙绝缘层与所述第二绝缘层同步形成并具有相同的材料。
[0011]在本申请的一个实施方式中，所述栅线缝隙绝缘层、所述第二绝缘层、以及所述绝缘层的材料包括氧化硅。
[0012]在本申请的一个实施方式中，形成贯穿所述堆叠结构的栅线缝隙之后，所述方法还包括：经由所述栅线缝隙去除所述栅极牺牲层以形成牺牲间隙；以及在所述牺牲间隙内形成栅极层。
[0013]在本申请的一个实施方式中，所述栅极层的材料包括金属钨。
[0014]本申请的另一方面提供了一种三维存储器，该三维存储器包括：堆叠结构，包括多个栅极层和多个第二绝缘层，所述栅极层和所述第二绝缘层交替叠置；以及沟道结构，贯穿所述堆叠结构，包括由所述沟道结构的外侧向所述沟道结构的中心依次排布的存储介质层、隧穿层和沟道层，其中，所述第二绝缘层隔断所述存储介质层并延伸至所述隧穿层。
[0015]在本申请的一个实施方式中，所述存储介质层包括由所述沟道结构的外侧向所述沟道结构的中心依次排布的电荷阻挡层和电荷捕获层。
[0016]在本申请的一个实施方式中，所述第二绝缘层、所述电荷阻挡层和所述隧穿层的材料包括氧化硅，所述电荷捕获层的材料包括氮化硅。
[0017]本申请的又一方面还提供了一种存储系统，该存储系统可包括至少一个如上所述的三维存储器；以及控制器，与至少一个所述三维存储器电连接，用于控制至少一个所述三维存储器。
[0018]根据本申请的三维存储器的制备方法，通过设置停止层，使得绝缘层和沟道结构中对应的部分可以在两个不同工艺中分别被去除。即，可以首先去除绝缘层，然后在停止层去除之后，再去除沟道结构中对应的部分(电荷阻挡层及电荷捕获层)。有利于避免或减少对沟道结构的与被去除的各部分沟道结构上下相邻的部分造成严重破坏，更有利于避免或减少这些结构被全部去除而导致三维存储器坍塌的情况发生。进而还有助于实现隔断电荷在沟道结构(电荷捕获层)中的纵向迁移，可有效地降低存储单元与存储单元之间耦合，有利于提升三维存储器的可靠性和数据保持能力。
附图说明
[0019]通过参照以下附图所作的对非限制性实施方式的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更加明显。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是相关技术中一种三维存储器的沟道结构的局部电镜扫描图片；
[0021]图2是相关技术中另一种三维存储器的沟道结构的局部电镜扫描图片；
[0022]图3A至图3B是相关技术中一种实现隔断沟道结构的电荷捕获层的工艺方法的示意简图；
[0023]图4A至图4C是相关技术中另一种实现隔断沟道结构的电荷捕获层的工艺方法的
示意简图；
[0024]图5是相关技术中沟道结构的电荷阻挡层被破坏导致结构坍塌情况的电镜扫描图片；
[0025]图6是根据本申请示例性实施方式的三维存储器的制备方法的工艺流程图；
[0026]图7A至图7K是根据本申请示例性实施方式的三维存储器的制造工艺示意图；
[0027]图8是根据本申请一个示例性实施方式的存储系统的示意图；以及
[0028]图9是根据本申请另一个示例性实施方式的存储系统的示意图。
具体实施方式
[0029]以下将结合附图对本申请进行详细描述，本文中提到的示例性实施方式仅用于解释本申请，并非用于限制本申请的范围。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。
[0030]在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表示近似，而不用作表示程度，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。应理解，在本说明书中，第一、第二等表述仅用于将一个特征与另一个特本文档来自技高网...

【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，包括：在衬底上形成包括多个绝缘层和多个栅极牺牲层的堆叠结构，所述绝缘层和所述栅极牺牲层交替叠置；形成贯穿所述堆叠结构的沟道孔；经由所述沟道孔去除部分所述绝缘层，使所述绝缘层相对于所述栅极牺牲层远离所述沟道孔凹入，以形成绝缘层凹槽；在所述绝缘层凹槽内形成停止层；以及在所述沟道孔内形成沟道结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述绝缘层凹槽内形成停止层包括：经由所述沟道孔形成填充所述绝缘层凹槽并覆盖所述栅极牺牲层的端部的停止层；以及去除所述停止层的覆盖所述栅极牺牲层的端部的部分。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘层与所述停止层之间具有高刻蚀选择比，所述方法还包括：形成贯穿所述堆叠结构的栅线缝隙；以及经由所述栅线缝隙刻蚀去除各个所述绝缘层至暴露出所述停止层，以形成多个绝缘层间隙。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述沟道孔内形成沟道结构包括：在所述沟道孔的内壁上依次形成存储介质层、隧穿层和沟道层，以及以介电材料填充所述沟道孔的剩余空间；其中，所述方法还包括：经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、以及与所述停止层相邻的所述存储介质层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层；以及填充扩大后的所述绝缘层间隙，以形成延伸至所述隧穿层并隔断所述存储介质层的第二绝缘层。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述存储介质层包括在所述沟道孔的内壁上依次形成的电荷阻挡层和电荷捕获层，以及经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、以及与所述停止层相邻的所述存储介质层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层包括：经由所述绝缘层间隙依次去除所述停止层、与所述停止层相邻的所述电荷阻挡层的对应于所述停止层的部分、以及与所述电荷阻挡层相邻的所述电荷捕获层的对应于所述停止层的部分，使所述绝缘层间隙扩大至所述隧穿层。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，杜小龙，高庭庭，孙昌志，刘小欣，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：