[发明专利]一种高堆叠层数3D NAND闪存的制作方法及3D NAND闪存

权利要求书

1.一种3D NAND闪存的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一个基片晶圆，所述基片晶圆上具有MOS器件区和第一存储器件区，其中所述第一存储器件区包括第1沟道孔阵列区；

提供一个键合晶圆，所述键合晶圆上具有金属连线区和第二存储器件区，其中所述第二存储器件区包括第2沟道孔阵列区；

键合连接；具体为将键合晶圆翻转，使得所述金属连线区对应MOS器件区，第二存储器件区对应第一存储器件区，所述第1沟道孔阵列区对应所述第2沟道孔阵列区，并将键合晶圆和基片晶圆直接键合连接；

连接后处理；具体包括将键合晶圆进行衬底减薄，制造金属互联层，形成与MOS器件和存储器件的金属连线。

2.如权利要求1所述的3D NAND闪存的制作方法，其特征在于，所述第一存储器件区还包括第1阶梯区域和第2阶梯区域；所述第二存储器件区还包括分别对应所述第1阶梯区域和所述第2阶梯区域的第1栅极字线结构连接区和第2栅极字线结构连接区。

3.如权利要求2所述的3D NAND闪存的制作方法，其特征在于，所述基片晶圆的制备工艺包括以下步骤：

提供衬底，在所述衬底MOS器件区完成MOS器件制造，其他区域沉积一层氧化硅绝缘层；

沉积衬底堆叠结构，具体为，在所述衬底表面形成有多层交错堆叠的层间介质层及牺牲介质层，所述牺牲介质层形成于相邻的层间介质层之间；所述层间介质层为氧化硅，所述牺牲介质层为氮化硅层；

刻蚀去除MOS器件区顶部的堆叠结构，并在第1阶梯区域和第2阶梯区域分别形成阶梯台阶结构；

在MOS器件区顶部和第1阶梯区域和第2阶梯区域上部填充覆盖绝缘介质层氧化物；

刻蚀第1沟道孔阵列区形成第1沟道孔阵列，具体为，刻蚀所述层间介质层及牺牲介质层以形成沟道，所述沟道通至所述衬底并形成一定深度的第一硅槽；

形成硅外延层，具体为，在所述第一硅槽处进行硅的外延生长形成硅外延层；

形成沟道侧壁堆叠结构，具体为，在所述沟道的侧壁及硅外延层的表面上沉积堆叠结构，所述沟道侧壁堆叠结构为氧化硅层-氮化硅层-氧化硅层-多晶硅层；

刻蚀沟道侧壁堆叠结构，具体为，沿所述沟道侧壁堆叠结构的底壁向下刻蚀，通至所述硅外延层并形成一定深度的第二硅槽；

沉积多晶硅层，在所述沟道侧壁堆叠结构的侧壁和第二硅槽的表面沉积多晶硅层以将所述沟道侧壁堆叠结构中的多晶硅层和硅外延层连通；

填充插塞氧化物，并平坦化插塞氧化物；

在平坦化后的上表面沉积一层氧化硅介质层；

沟道孔顶部刻蚀出氧化硅凹槽，直至露出多晶硅层，随后于凹槽内沉积多晶硅并对表面进行表面平坦化；

第一存储器件区沟道槽的刻蚀，直至露出底部单晶硅衬底；

刻蚀去除堆叠结构中的牺牲层氮化硅；

金属栅极填充，具体为，通过第一存储器件区沟道槽在原堆叠层中牺牲层氮化硅处沉积填充金属介质钨；

第一存储器件区沟道槽刻蚀，具体为，刻蚀第一存储器件区沟道槽内金属介质钨，直至侧壁及底部金属均移除；随后沉积一层氧化硅间隙层，并竖直向下刻蚀露出衬底表面；

形成共源极钨墙，具体为，在第一存储器件区沟道槽底部进行离子注入，然后填充沉积金属钨，并进行表面平坦化；

MOS器件区刻蚀垂直通孔分别到达源极、漏极和栅极；第1阶梯区域刻蚀垂直通孔分别到达不同阶梯台阶表面；

在所述垂直通孔中填充金属介质钨(W)，并进行表面平坦化。

4.如权利要求3所述的3D NAND闪存的制作方法，其特征在于，所述离子注入为磷或砷。