三维存储器、制备方法及存储系统技术方案

本申请公开了一种三维存储器、制备方法及存储系统。制备方法包括：形成包括多个堆叠层的叠层结构，其中每个堆叠层包括栅极牺牲层，将叠层结构划分为在第一方向排列的存储阵列区和台阶区，其中台阶区包括在第二方向错开设置的第一区域和第二区域，第一方向、第二方向和堆叠方向彼此垂直；去除第二区域中最上方的堆叠层的一部分，并在第二区域形成第二台阶结构，在第一区域形成在堆叠方向突出于第二台阶结构的第一台阶结构；形成贯穿叠层结构、并与第一区域错开设置的栅线间隙，经由栅线间隙去除部分栅极牺牲层以形成牺牲间隙，并在牺牲间隙内填充导电材料以形成栅极层；以及在第一区域形成与栅极层连接的字线接触。域形成与栅极层连接的字线接触。域形成与栅极层连接的字线接触。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器、制备方法及存储系统


[0001]本申请涉及半导体器件领域，更具体地，涉及三维存储器、三维存储器的制备方法以及存储系统。

技术介绍

[0002]三维存储器包括由栅极层和介质层交替堆叠形成的堆叠结构，其中位于堆叠结构中台阶区的字线接触可实现栅极层与外部电路的电连接。
[0003]在常规的三维存储器制备方法中，为了实现字线接触与栅极层的有效电连接，通常在栅极层的端部设置沿堆叠方向突出的增厚部，以使栅极层的端部在与字线接触连接的过程中，不会因为栅极层的厚度过薄而造成击穿。
[0004]然而，随着三维存储器集成度的提高以及堆叠层数的增加，字线接触的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。此外，过大的增厚部还影响了同在台阶区形成的虚拟沟道结构的形工艺窗口。另外，在上述过刻蚀的接触孔中填充用于形成字线接触的导电材料之后，会导致不同栅极层之间短接(即，不同层之间的字线桥接)，从而引发三维存储器的失效。
[0005]因此，如何在不影响三维存储器结构性能的前提下，实现字线接触与栅极层的有效电连接是目前亟待解决的问题。

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的制备方法，所述方法可包括：形成包括多个堆叠层的叠层结构，其中每个所述堆叠层包括栅极牺牲层，将所述叠层结构划分为在第一方向排列的存储阵列区和台阶区，其中所述台阶区包括在第二方向错开设置的第一区域和第二区域，所述第一方向、所述第二方向和堆叠方向彼此垂直；去除所述第二区域中最上方的堆叠层的一部分，并在所述第二区域形成第二台阶结构，在所述第一区域形成在所述堆叠方向突出于所述第二台阶结构的第一台阶结构；形成贯穿所述叠层结构、并与所述第一区域错开设置的栅线间隙，经由所述栅线间隙去除所述栅极牺牲层以形成牺牲间隙，并在所述牺牲间隙内填充导电材料以形成栅极层；以及在所述第一区域形成与所述栅极层连接的字线接触。
[0007]在一个实施方式中，所述栅极牺牲层包括位于所述第一区域中的第一局部和位于所述第二区域中的第二局部，经由所述栅线间隙去除所述栅极牺牲层以形成牺牲间隙，并在所述牺牲间隙内填充导电材料以形成栅极层包括：经由所述栅线间隙，去除所述第二局部，并去除部分所述第一局部，从而形成所述牺牲间隙；在所述牺牲间隙内填充所述导电材料以形成所述栅极层，使得所述第一台阶结构形成为第一阶梯结构，所述第二台阶结构形成为第二阶梯结构，以及剩余的所述栅极牺牲层形成为第一介质层，其中，所述第一阶梯结构包括多个第一台阶，位于最上方的第一台阶包括所述第一介质层，其余的所述第一台阶包括在所述第一方向分布的所述栅极层和所述第一介质层；所述第二阶梯结构包括多个第
二台阶，每个所述第二台阶包括所述栅极层；以及所述第一阶梯结构在所述堆叠方向突出于所述第二阶梯结构的高度为所述位于最上方的第一台阶的厚度。
[0008]在一个实施方式中，所述位于最上方的第一台阶还包括位于所述第一介质层下方的第二介质层；其余的所述第一台阶还包括所述第二介质层，其中所述第二介质层位于所述栅极层和所述第一介质层的下方，在所述第一区域形成与所述栅极层连接的字线接触包括：形成覆盖所述第一阶梯结构和所述第二阶梯结构的填充介质层；在所述第一区域形成贯穿所述填充介质层、并暴露出每个所述第一台阶的所述第一介质层的初始接触孔；经由所述初始接触孔，去除暴露的所述第一介质层以及所述第二介质层与暴露的所述第一介质层相对的部分，至暴露出下一级所述第一台阶的所述栅极层，以形成接触孔；以及采用导电材料填充所述接触孔，以形成与所述栅极层连通的所述字线接触。
[0009]在一个实施方式中，其中所述栅线间隙包括第一栅线间隙、第二栅线间隙以及第三栅线间隙，形成贯穿所述叠层结构、并与所述第一区域错开设置的栅线间隙包括：形成沿第一方向在所述存储阵列区和所述第二区域延伸的所述第一栅线间隙；形成沿所述第一方向在所述第二区域延伸的所述第二栅线间隙；以及形成沿所述第一方向在所述存储阵列区延伸的所述第三栅线间隙。
[0010]在一个实施方式中，在所述第二区域形成沿所述第一方向延伸的墙结构；去除部分所述墙结构，以使至少一个所述第一栅线间隙在所述第一方向延伸穿过所述墙结构；以及采用介质材料填充至少一个所述第一栅线间隙，以形成第一加固栅线间隙结构。
[0011]在一个实施方式中，去除部分所述墙结构，以在所述墙结构中形成至少一个所述第二栅线间隙；以及采用所述介质材料填充至少一个所述第二栅线间隙，以形成第二加固栅线间隙结构。
[0012]在一个实施方式中，在形成所述栅极层之前，所述方法还包括：在所述台阶区形成贯穿所述叠层结构的虚拟沟道结构，其中，所述虚拟沟道结构包括第一虚拟沟道结构，所述第一虚拟沟道结构在垂直于所述堆叠方向的平面中的正投影为条形轮廓。
[0013]在一个实施方式中，采用介质材料填充至少一个所述第一栅线间隙，以形成第一加固栅线间隙结构包括：在形成所述栅极层之前，填充所述第一栅线间隙位于所述墙结构中的部分，形成所述第一虚拟沟道结构；以及在形成所述栅极层之后，在所述第一栅线间隙的其余部分中填充所述介质材料，以形成所述第一加固栅线间隙结构。
[0014]在一个实施方式中，所述第二栅线间隙与所述第三栅线间隙在所述第二方向错开排列，所述第二栅线间隙沿所述第一方向间断地延伸。
[0015]在一个实施方式中，在所述第一区域形成贯穿所述填充介质层、并暴露出每个所述第一台阶的所述第一介质层的初始接触孔包括：形成所述初始接触孔的步骤停止于所述第一台阶的所述第一介质层。
[0016]在一个实施方式中，所述存储阵列区包括第一存储阵列区和第二存储阵列区，将所述叠层结构划分为在第一方向排列的存储阵列区和台阶区包括：在所述第一方向上，将所述台阶区设置于所述第一存储阵列区与所述第二存储阵列区之间。
[0017]本申请的另一方面提供了一种三维存储器，所述存储器包括：堆叠结构，包括在第二方向错开设置的第一阶梯结构和第二阶梯结构，其中，所述第一阶梯结构在堆叠方向突出于所述第二阶梯结构；所述第一阶梯结构包括多个第一台阶，位于最上方的第一台阶包
括第一介质层和位于所述第一介质层下方的第二介质层，其余的所述第一台阶包括在第一方向分布的栅极层和所述第一介质层，以及位于所述栅极层和所述第一介质层的下方的所述第二介质层，字线接触，与对应的第一台阶的所述栅极层连接，并在所述堆叠方向延伸穿过上一级第一台阶的所述第一介质层，其中所述第一方向、所述第二方向和所述堆叠方向彼此垂直。
[0018]在一个实施方式中，所述第二阶梯结构包括多个第二台阶，每个所述第二台阶包括所述栅极层和位于所述栅极层下方的所述第二介质层，其中所述第一阶梯结构在所述堆叠方向突出于所述第二阶梯结构的高度为所述位于最上方的第一台阶的厚度；以及所述存储器还包括栅线间隙结构，所述栅线间隙结构沿所述堆叠方向贯穿所述堆叠结构，并与所述第一阶梯结构错开设置。
[0019]在一个本文档来自技高网...

【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：形成包括多个堆叠层的叠层结构，其中每个所述堆叠层包括栅极牺牲层，将所述叠层结构划分为在第一方向排列的存储阵列区和台阶区，其中所述台阶区包括在第二方向错开设置的第一区域和第二区域，所述第一方向、所述第二方向和堆叠方向彼此垂直；去除所述第二区域中最上方的堆叠层的一部分，并在所述第二区域形成第二台阶结构，在所述第一区域形成在所述堆叠方向突出于所述第二台阶结构的第一台阶结构；形成贯穿所述叠层结构、并与所述第一区域错开设置的栅线间隙，经由所述栅线间隙去除部分所述栅极牺牲层以形成牺牲间隙，并在所述牺牲间隙内填充导电材料以形成栅极层；以及在所述第一区域形成与所述栅极层连接的字线接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述栅极牺牲层包括位于所述第一区域中的第一局部和位于所述第二区域中的第二局部，经由所述栅线间隙去除部分所述栅极牺牲层以形成牺牲间隙，并在所述牺牲间隙内填充导电材料以形成栅极层包括：经由所述栅线间隙去除所述第二局部，并去除部分所述第一局部，从而形成所述牺牲间隙；在所述牺牲间隙内填充所述导电材料以形成所述栅极层，使得所述第一台阶结构形成为第一阶梯结构，所述第二台阶结构形成为第二阶梯结构，以及剩余的所述栅极牺牲层形成为第一介质层，其中，所述第一阶梯结构包括多个第一台阶，位于最上方的第一台阶包括所述第一介质层，其余的所述第一台阶包括在所述第一方向分布的所述栅极层和所述第一介质层；所述第二阶梯结构包括多个第二台阶，每个所述第二台阶包括所述栅极层；以及所述第一阶梯结构在所述堆叠方向突出于所述第二阶梯结构的高度为所述位于最上方的第一台阶的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述位于最上方的第一台阶还包括位于所述第一介质层下方的第二介质层；其余的所述第一台阶还包括所述第二介质层，其中所述第二介质层位于所述栅极层和所述第一介质层的下方，在所述第一区域形成与所述栅极层连接的字线接触包括：形成覆盖所述第一阶梯结构和所述第二阶梯结构的填充介质层；在所述第一区域形成贯穿所述填充介质层、并暴露出每个所述第一台阶的所述第一介质层的初始接触孔；经由所述初始接触孔，去除暴露的所述第一介质层以及所述第二介质层与暴露的所述第一介质层相对的部分，至暴露出下一级所述第一台阶的所述栅极层，以形成接触孔；以及采用导电材料填充所述接触孔，以形成与所述栅极层连通的所述字线接触。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述栅线间隙包括第一栅线间隙、第二栅线间隙以及第三栅线间隙，形成贯穿所述叠层结构、并与所述第一区域错开设置的栅线间隙包括：形成沿第一方向在所述存储阵列区和所述第二区域延伸的所述第一栅线间隙；形成沿所述第一方向在所述第二区域延伸的所述第二栅线间隙；以及形成沿所述第一方向在所述存储阵列区延伸的所述第三栅线间隙。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述第二区域形成沿所述第一方向延伸的墙结构；去除部分所述墙结构，以使至少一个所述第一栅线间隙在所述第一方向延伸穿过所述墙结构；以及采用介质材料填充至少一个所述第一栅线间隙，以形成第一加固栅线间隙结构。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：去除部分所述墙结构，以在所述墙结构中形成至少一个所述第二栅线间隙；以及采用所述介质材料填充至少一个所述第二栅线间隙，以形成第二加固栅线间隙结构。7.根据权利要求5所述的方法，其中，在形成所述栅极层之前，所述方法还包括：在所述台阶区形成贯穿所述叠层结构的虚拟沟道结构，其中，所述虚拟沟道结构包括第一虚拟沟道结构，所述第一虚拟沟道结构在垂直于所述堆叠方向的平面中的正投影为条形轮廓。8.根据权利要求7所述的方法，其中，采用介质材料填充至少一个所述第一栅线间隙，以形成第一加固栅线间隙结构包括：在形成所述栅极层之前，填充所述第一栅线间隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中，赵婷婷，王迪，周文犀，
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：