[发明专利]一种3D NAND存储器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D NAND存储器及其制备方法，上述3D NAND存储器包括衬底以及形成在上述衬底上的堆叠层，上述堆叠层包括若干金属栅极层，上述若干金属栅极层沿衬底的厚度方向间隔设置；形成在上述堆叠层中，垂直于上述衬底的若干沟道孔；位于上述沟道孔内的沟道层。本发明所提供的3D NAND的制备方法步骤简单，可操作性强，所制备的3D NAND存储器，栅极的电阻率较低，使得存储器的控制更顺畅，加快了编程和读取的速度。

技术领域

本发明涉及三维半导体存储器领域，尤其涉及三维NAND型存储器领域。

背景技术

为了满足高效及廉价的微电子产业的发展，半导体存储器件需要具有更高的集成密度。关于半导体存储器件，因为它们的集成密度在决定产品价格方面是非常重要的，即高密度集成是非常重要的。对于传统的二维及平面半导体存储器件，因为它们的集成密度主要取决于单个存储器件所占的单位面积，集成度非常依赖于光刻、掩膜工艺的好坏。但是，即使不断用昂贵的工艺设备来提高光刻、掩膜工艺精度，集成密度的提升依旧是非常有限的。

作为克服这种二维极限的替代，三维半导体存储器件被提出。三维半导体存储器件，需要具有可以获得更低制造成本的工艺，并且能够得到可靠的器件结构。

目前已有的3D NAND存储器中，栅极由多晶硅材质构成，由于多晶硅材质的栅极的高电阻率，大大影响了3D NAND存储器的编程以及读取速度。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种3D NAND存储器，包括：衬底以及形成在上述衬底上的堆叠层，上述堆叠层包括若干金属栅极层，上述若干金属栅极层沿衬底的厚度方向间隔设置；形成在上述堆叠层中，垂直于上述衬底的若干沟道孔；位于上述沟道孔内的沟道层。

可选的，上述金属栅极层的材质包括金属钨。

可选的，上述3D NAND存储器还包括形成于上述堆叠层中的栅线隔槽，上述栅线隔槽在上述堆叠层与堆叠层之间形成绝缘隔离。

可选的，上述栅线隔槽中填充有氧化硅；或者，上述栅线隔槽为真空栅线隔槽。

可选的，上述3D NAND存储器为浮栅型3D NAND存储器，上述存储器还包括：位于上述金属栅极层与沟道层之间的浮栅。

可选的，上述3D NAND存储器还包括：位于相邻两层上述金属栅极层之间的层间绝缘层；在水平朝向上述沟道孔的方向上，上述层间绝缘层突出于相邻的上述金属栅极层，以使得上述金属栅极层邻近上述沟道孔的端部具有横向沟槽；以及上述浮栅位于上述横向沟槽中。

可选的，上述3D NAND存储器为电荷捕获型存储器，上述存储器还包括：在上述金属栅极层与沟道层之间依次设置的阻挡层、电荷捕获层、隧穿层。

本发明还提供了一种3D NAND存储器的制备方法，包括：提供衬底；在上述衬底上形成堆叠层，上述堆叠层包括若干金属栅极层，上述若干金属栅极层沿衬底的厚度方向间隔设置；在上述堆叠层中形成沟道孔，上述沟道孔垂直于上述衬底；以及形成位于上述沟道孔内的沟道层。

可选的，形成上述堆叠层进一步包括：在上述衬底上沉积伪栅极层和层间绝缘层交替层叠的堆叠层；蚀刻上述堆叠层，以形成栅线隔槽；以及蚀刻上述伪栅极层，向已去除的上述伪栅极层区域填充金属介质，以形成金属栅极层。

可选的，上述金属介质包括金属钨。

可选的，上述制备方法还包括：对上述栅线隔槽进行绝缘处理，以在上述堆叠层与堆叠层之间形成绝缘隔离。