[发明专利]一种3D NAND存储器的存储单元结构及其形成方法

说明书

本申请公开了一种3D NAND存储器的存储单元结构及其形成方法。通过该形成方法在形成垂直存储单元串时，通过调整工艺方法，使得在形成沟道孔后，形成存储单元层之前，刻蚀沟道孔侧壁上的氮化硅层，以使每层氮化硅层和与其相邻的氧化硅层形成第一凹槽。如此，每层存储单元层中的存储单元结构均形成在第一凹槽内，如此，在沿沟道孔竖直方向刻蚀氧化硅和氮化硅时，不同存储单元层中的电荷陷阱层即氮化硅就会沿沟道孔竖直方向相互间隔开，从而使得每层存储单元层具有独立的电荷陷阱层。该相互独立的电荷陷阱层不会为电子侧向迁移提供迁移通道，减少了相邻存储单元层之间的电子迁移现象，从而增强了存储单元的数据保持能力。

技术领域

本申请涉及存储器技术领域，尤其涉及一种3D NAND存储器的存储单元结构及其形成方法。

背景技术

现有的3D NAND存储器的存储单元通常为电荷陷阱型存储，其包括多层存储单元层，每层存储单元层主要由两层氧化硅层间的氮化硅层作为电荷陷阱层，在栅极电压的作用下实现电荷进出电荷陷阱层即氮化硅层，从而实现信息存储功能。

现有的电荷陷阱型3D NAND存储器的存储单元结构中，不同存储单元层间的电荷陷阱层通常为连通的氮化硅层。连通的氮化硅层结构为电子的侧向迁移提供了迁移通道，随存储时间的增长，电荷陷阱层中的电子将受到相邻电荷电场的作用而出现侧向迁移，从而导致存储单元的阈值电压变化，最终引起存储器件的读错误。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种3D NAND存储器的存储单元结构及其形成方法，以减少相邻存储单元层之间的电子侧向迁移现象，从而增强存储单元的数据保持能力。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种3D NAND存储器的存储单元结构形成方法，包括：

在衬底上形成氧化硅/氮化硅交替堆叠结构；

刻蚀所述氧化硅/氮化硅交替堆叠结构，形成沟道孔，刻蚀停止在衬底表面；

在所述沟道孔的底部生长外延层，所述外延层的上表面超过位于最底层的氮化硅层的上表面；

刻蚀所述沟道孔侧壁上的氮化硅层，以使每层氮化硅层和与其相邻的氧化硅层形成第一凹槽；

在所述沟道孔的底部、侧壁以及所述第一凹槽的表面上依次沉积薄层氧化硅、氮化硅和氧化硅；

向所述沟道孔内填满氧化硅；

沿沟道孔竖直方向刻蚀氧化硅和氮化硅，刻蚀停止于所述外延层的上表面。

可选地，所述外延层的上表面不超过次最底层的氮化硅层的下表面。

可选地，在所述沟道孔的底部和侧壁上依次沉积薄层氧化硅、氮化硅和氧化硅，具体包括：

采用原子层沉积方法所述沟道孔的底部和侧壁上依次沉积薄层氧化硅、氮化硅和氧化硅。

可选地，所述刻蚀所述沟道孔侧壁上的氮化硅层，具体为：

采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述沟道孔侧壁上的氮化硅层。

可选地，刻蚀氧化硅/氮化硅交替堆叠结构，形成沟道孔，具体包括：

在所述氧化硅/氮化硅交替堆叠结构的上方沉积硬掩模层；

在所述硬掩模层上刻蚀开孔，形成刻蚀窗口；

根据所述刻蚀窗口刻蚀所述氧化硅/氮化硅交替堆叠结构，形成沟道孔。

可选地，所述沿沟道孔竖直方向刻蚀氧化硅和氮化硅之后，还包括：

在所述沟道孔的侧壁上淀积氧化硅；

在所述沟道孔的底部和侧壁上淀积多晶硅；