[发明专利]3D NAND存储器件的结构及其形成方法

说明书

提供了一种3D NAND存储器件的结构和制造方法，所述3D NAND存储器件的结构包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。

技术领域

本公开总体涉及半导体技术领域，并且更具体地涉及三维(3D)NAND 存储器件的结构及其形成方法。

背景技术

计算机环境范例已经变化为任何时间以及任何地方都能够使用的无处不在的计算系统。归因于此事实，诸如移动电话、数字相机、以及笔记本电脑的便携式电子设备的使用已得到迅速的增张。这些便携式电子设备通常使用具有存储器件的存储系统，存储器件即数据储存器件。数据储存器件用作这些便携式电子设备中的主存储器件或辅助存储器件。从而，诸如存储系统的数字数据储存器的可靠性和性能是关键的。使用存储器件的这些数据储存器件提供极好的稳定性、耐用性、高信息存取速度、以及低功耗。具有这些优点的数据储存器件的范例包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储卡、以及固态驱动器(SSD)。

以上提到的数据储存器件可以包括各种闪存部件。两种主要类型的闪存部件以NAND和NOR逻辑门命名，其中NAND类型的闪存可以被以块 (或页)进行写入和读取，块通常比整个器件小得多，从而其用于包括移动电话、数字相机、以及固态硬盘驱动器的宽广范围的应用中。NAND闪存的高储存密度，特别是在与NOR闪存相比时，在其市场渗透方面起大的作用。

NAND串拓扑当前已经得到了进一步的发展以实现更大的储存密度。该努力已经导致三维(3D)NAND闪存的发展，三维(3D)NAND闪存中，存储单元在交替的氧化物/金属层的多个对中垂直堆叠在彼此之上。随着3D NAND存储器件在一个堆叠体中增加(scale)更多的氧化物/金属层以提高其容量，变得更难以使用单个蚀刻工艺来在3D存储器件中形成具有实质 (substantial)深度的沟道孔。在沟道孔的纵横比增大时，沟道孔蚀刻指数地变慢，并且形成的沟道孔的工艺能力控制，包括无弓形、直的轮廓、关键尺寸(critical dimension，CD)一致性、最小翘曲等，也往往更具挑战性。

为了克服上述瓶颈，发展了双堆栈(dual-deck)或三堆栈高级3D NAND 闪存架构。利用连接至彼此的交替的氧化物/金属层的两个或多个堆栈，节点/对的数量可以显著增大到超出工艺能力的限制。

尽管如此，在制造多堆栈3D NAND存储器件中仍然存在许多要克服的工艺问题。例如：(1)形成于堆栈之间的基于多晶硅的堆栈间插塞(IDP) 可以遭受ONO(氧化物-氮化物-氧化物)电介质残余问题(称为“L足”缺陷)，该问题还可以包括多层反转的故障。通过使用钨(W)和多晶硅来形成混合IDP层以提高蚀刻测定控制，诸如单元器件的读取/擦除速度和数据保持的电气性能甚至更差；以及(2)通过使用穿过多个堆栈的单个沟道蚀刻，而无IDP形成的介入，单沟道形成(SCF)技术可以解决上述问题。然而，此工艺可能涉及多个堆栈的沟道对准，这可能进一步使堆栈对准/叠盖的工艺窗口变窄。另外，在工艺期间，堆栈中的层对可能容易受到损伤。需要改进以解决高级3D NAND存储器件的制造中的这些问题。

发明内容

根据本公开的一些实施例，提供了一种三维(3D)存储器件的结构及其形成方法。

本公开的一方面提供了一种3D NAND存储器件的结构。所述3D NAND存储器件包括：衬底；所述衬底上的第一堆叠层；所述第一堆叠层上的第二堆叠层；所述第一堆叠层与所述第二堆叠层之间的阻隔层；以及延伸穿过所述第一堆叠层、所述阻隔层和所述第二堆叠层的沟道结构，其中，所述沟道结构包括功能层和由所述功能层围绕的沟道层。