[发明专利]三维存储器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三维存储器件的制备方法，包括：在第一衬底上依次形成蚀刻停止层和第一堆栈及露出蚀刻停止层的第一沟道孔；在第一沟道孔内填充的第一牺牲材料层上形成第一多晶硅插塞，并在其上设置载体晶圆；去除第一衬底，在蚀刻停止层的另一面形成第二堆栈及第二沟道孔，露出蚀刻停止层；去除第一沟道孔和第二沟道孔间的蚀刻停止层，去除第一牺牲材料层；在第一沟道孔和第二沟道孔的侧壁覆盖保护层，并刻蚀第一堆栈和第二堆栈沿沟道孔的径向方向超出剩余蚀刻停止层的部分，去除保护层，形成贯通沟道孔；对贯通沟道孔填充以形成单沟道。本发明还提供了一种三维存储器件。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种三维存储器件及其制备方法。

背景技术

三维(3D)结构的存储器因是将存储单元三维地布置在衬底之上而具有集成密度高、存储容量大，从而在电子产品中得到了更广泛的应用。在三维闪存器件的单沟道形成(single channel formation)中，沟道孔的刻蚀是在堆栈(deck)和堆栈之间进行，在此期间，下层堆栈的沟道孔暂时用牺牲材料填充，在上、下堆栈都刻蚀打开后，移除牺牲材料，将所形成的沟道孔一起填充。然而，通常上、下堆栈的沟道孔不易精确对准，且在对准不佳时易破坏沟道孔侧壁及其填充物等(特别是在它们的错位处)；更严重的是，当上、下堆栈的沟道孔极其对准不佳时，几乎无法进行打开沟道孔底部与衬底电性连接的刻蚀工艺，从而会导致存储单元失效。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种三维存储器件的制备方法，即使在上下两堆栈的沟道孔对准不佳时，也能形成结构不被破坏的沟道孔侧壁叠层结构。

第一方面，本发明提供了一种三维存储器件的制备方法，包括：

提供第一衬底，在所述第一衬底的一面依次形成蚀刻停止层和第一堆栈，以及贯穿所述第一堆栈的第一沟道孔，所述第一沟道孔露出所述蚀刻停止层；

在所述第一沟道孔内填充第一牺牲材料层，并对其进行刻蚀以形成第一凹槽，在所述第一凹槽内形成第一多晶硅插塞；在所述第一多晶硅插塞上设置载体晶圆；

去除所述第一衬底，并在所述蚀刻停止层远离所述第一堆栈的一面形成第二堆栈及第二沟道孔，所述第二沟道孔贯穿所述第二堆栈，并露出所述蚀刻停止层；

去除所述第一沟道孔和第二沟道孔之间的所述蚀刻停止层，及所述第一牺牲材料层；

在所述第一沟道孔和第二沟道孔的侧壁覆盖保护层，刻蚀所述第一堆栈和第二堆栈沿沟道孔的径向方向超出剩余的蚀刻停止层的部分，并去除所述保护层，形成贯通沟道孔；

对所述贯通沟道孔进行填充，形成单沟道。

其中，所述蚀刻停止层的材质为钨、钴、铜、铝及其硅化物中的一种或多种。

其中，沿所述第二堆栈向第一堆栈的方向，所述保护层的厚度依次减薄。

其中，所述第一牺牲材料层和所述保护层的材质独立地选自碳、含碳有机物和光阻中的至少一种。

其中，在所述第一堆栈和所述载体晶圆之间还形成有所述第一多晶硅插塞。

其中，所述单沟道包括沿其侧壁向中心依次设置的电荷存储层、沟道层和介电填充层，其中，所述沟道层与所述第一多晶硅插塞导电连通。

其中，所述制备方法还包括：形成与所述沟道层连通的第二多晶硅插塞，所述第二多晶硅插塞位于所述贯通沟道孔内，或位于所述贯通沟道孔上方的第二堆栈上。