[发明专利]三维存储器元件及其制造方法

说明书

本发明提出一种三维存储器元件的制造方法。该制造方法包括：于基底上形成交替堆叠的多个绝缘层与多个牺牲层；形成穿过绝缘层与牺牲层的至少一第一开口；于第一开口的侧壁所裸露出的牺牲层的表面上形成多个保护层；于第一开口的侧壁上形成电荷储存层，所述电荷储存层覆盖保护层；于电荷储存层上形成通道层；以多个栅极层替换牺牲层与保护层。本发明另提出一种三维存储器元件。

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件及其制造方法，且特别是有关于一种三维存储器元件及其制造方法。

背景技术

非挥发性存储器元件(如，闪存)由于具有使存入的数据在断电后也不会消失的优点，因此成为个人计算机和其他电子设备所广泛采用的一种存储器元件。

目前业界较常使用的闪存阵列包括或非门(NOR)闪存与与非门(NAND)闪存。由于NAND闪存的结构是使各存储单元串接在一起，其积集度与面积利用率较NOR闪存要好，已经广泛地应用在多种电子产品中。此外，为了进一步地提升存储器元件的积集度，发展出一种三维NAND闪存。然而，仍存在许多与三维NAND闪存相关的挑战。

发明内容

本发明提供一种三维存储器元件的制造方法，可于氮化硅牺牲层移除期间避免电荷储存层受到含磷酸的刻蚀溶液的破坏，因此改良所形成的三维存储器元件的效能。

本发明提供一种三维存储器元件的制造方法，其包括以下步骤。于基底上形成交替堆叠的多个绝缘层与多个牺牲层。形成穿过所述绝缘层与所述牺牲层的至少一第一开口。于所述第一开口的侧壁所裸露出的所述牺牲层的表面上形成多个保护层。于所述第一开口的侧壁上形成电荷储存层，所述电荷储存层覆盖所述保护层。于所述电荷储存层上形成通道层。以多个栅极层替换所述牺牲层与所述保护层。

在本发明的一实施例中，所述保护层为硅层。

在本发明的一实施例中，形成所述保护层的步骤包括进行选择性化学气相沉积工艺。

在本发明的一实施例中，在所述选择性化学气相沉积工艺中，反应温度在约300℃至520℃的范围内，且反应气体包括硅烷。

在本发明的一实施例中，所述保护层中每一层的最大厚度在约10埃至200埃的范围内。

在本发明的一实施例中，所述保护层中每一层具有弧状表面。

在本发明的一实施例中，形成所述通道层的步骤之后，还包括：于所述第一开口的下部形成一隔离层；以及于所述第一开口的上部形成一导体插塞，所述导体插塞与所述通道层接触。

在本发明的一实施例中，以所述栅极层替换所述牺牲层与所述保护层的步骤包括以下步骤。形成穿过所述绝缘层与所述牺牲层的至少一第二开口。移除所述第二开口所裸露出的所述牺牲层与所述保护层，以形成裸露出部分所述电荷储存层的多个水平开口。于所述水平开口中填入所述栅极层。

在本发明的一实施例中，所述牺牲层为氮化硅层，且所述保护层为硅层。

在本发明的一实施例中，移除所述牺牲层与所述保护层的步骤包括：以含磷酸的刻蚀溶液移除所述牺牲层；以及以含氨水的刻蚀溶液移除所述保护层。

在本发明的一实施例中，所述栅极层中的每一层包括金属阻障层以及金属层。

在本发明的一实施例中，所述栅极层中的每一层还包括金属绝缘层，所述金属绝缘层形成于所述金属阻障层与所述电荷储存层之间。

本发明另提供一种三维存储器元件，其包括堆叠结构、电荷储存层以及通道层。所述堆叠结构配置于基底上且具有穿过所述堆叠结构的至少一开口，其中所述堆叠结构包括交替堆叠的多个绝缘层与多个栅极层，且所述开口所裸露出的所述栅极层相对于所述开口所裸露出的所述绝缘层为凸起的。所述电荷储存层配置于所述开口的侧壁上。所述通道层配置于所述电荷储存层上。