[发明专利]存储器件及其形成方法

说明书

公开了三维存储器件的方法和结构。在示例中，存储器件包括设置在衬底上的第一交替导体/电介质堆叠层和设置在第一交替导体/电介质堆叠层之上的碳化硅层。第二交替导体/电介质堆叠层设置在碳化硅层上。存储器件包括相对于衬底的表面正交地延伸通过第一交替导体/电介质堆叠层并且处于设置在多个凹陷中的外延生长材料之上的一个或多个第一结构，以及相对于衬底的表面正交地延伸通过第二交替导体/电介质堆叠层的一个或多个第二结构。一个或多个第二结构在一个或多个第一结构中的对应结构之上大体上对准。

背景技术

本公开的实施例涉及三维(3D)存储器件及其制造方法。

闪存存储器件已经经历了迅速发展。闪存存储器件能够在不加电的情况下在相当长时间内存储数据(即，它们是一种形式的非易失性存储器)，并且具有诸如高集成水平、快速存取、容易擦除和重写的优点。为了进一步改善位密度并降低闪存存储器件的成本，已经开发了三维NAND闪存存储器件。

三维NAND闪存存储器件包括布置于衬底之上的栅电极的堆叠层，其中多个半导体沟道穿过字线并与字线相交，进入p型和/或n型注入衬底中。底/下栅电极充当底/下选择栅(BSG)。顶/上栅电极充当顶/上选择栅(TSG)。后段工艺(BEOL)金属起到位线(BL)的作用。顶/上选择栅电极与底/下栅电极之间的字线/栅电极充当字线(WL)。字线与半导体沟道的交点形成存储单元。WL和BL典型地彼此垂直放置(例如，在X方向和Y方向上)，并且TSG在垂直于WL和BL两者的方向上(例如，在Z方向上)放置。

发明内容

本文公开了三维存储器件架构及其制造方法的实施例。公开的结构和方法提供了众多益处，包括但不限于制造期间的较低的应力以及层在制造期间的较低的弯折。

在一些实施例中，一种存储器件包括衬底，该衬底在衬底的表面中具有多个凹陷。外延生长材料形成在多个凹陷中。存储器件包括设置在衬底上的第一交替导体/电介质堆叠层和设置在第一交替导体/电介质堆叠层之上的碳化硅层。第二交替导体/电介质堆叠层设置在碳化硅层上。存储器件包括相对于衬底的表面正交地延伸通过第一交替导体/电介质堆叠层并且在设置在多个凹陷中的外延生长材料之上的一个或多个第一结构，以及相对于衬底的表面正交地延伸通过第二交替导体/电介质堆叠层的一个或多个第二结构。一个或多个第二结构在一个或多个第一结构中的对应结构之上大体上对准。

在一些实施例中，一个或多个第一结构包括一个或多个NAND串。

在一些实施例中，一个或多个第二结构包括一个或多个NAND串。

在一些实施例中，一个或多个NAND串中的每个包括内半导体沟道和一个或多个外电介质层。

在一些实施例中，一个或多个外电介质层包括至少一个氧化物层和至少一个氮化物层。

在一些实施例中，碳化硅层包括在一个或多个第一结构之上大体上对准的一个或多个掺杂区域。

在一些实施例中，一个或多个掺杂区域掺杂有碳。

在一些实施例中，碳化硅层具有10nm和500nm之间的厚度。

在一些实施例中，第一堆叠层和第二堆叠层均包括交替的氧化物层和钨层。

在一些实施例中，第一堆叠层和第二堆叠层被布置成阶梯图案。

在一些实施例中，一种用于形成存储器件的方法包括在衬底之上形成第一交替牺牲电介质堆叠层，以及穿过第一交替牺牲电介质堆叠层形成一个或多个第一开口，一个或多个第一开口在衬底中形成对应凹陷。该方法包括在对应凹陷中形成材料以及在一个或多个第一开口中形成一个或多个第一竖直结构。该方法还包括在第一交替牺牲电介质堆叠层之上形成碳化硅层。该方法还包括在碳化硅之上形成第二交替牺牲电介质堆叠层，以及穿过第二交替牺牲电介质堆叠层形成一个或多个第二开口。一个或多个第二开口与一个或多个第一竖直结构对准。该方法还包括在一个或多个第二开口中形成一个或多个第二竖直结构。