[发明专利]一种应用于三维闪存的应变硅沟道及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于三维闪存的应变硅沟道，其特征在于，所述应变硅沟道由Si原子与Ge原子构成；该应变硅沟道设置在用于构成三维闪存存储器的闪存存储串上，任意一个所述闪存存储串均呈三维堆叠结构垂直设置在衬底上；

位于所述应变硅沟道正下方处的Si衬底上，具有Ge的过渡层，该过渡层的厚度为50～200nm，是由Si原子与Ge原子构成的，该过渡层中Ge原子的原子百分含量呈梯度变化，其中越靠近Si衬底区域Ge原子的原子百分含量越低，越远离Si衬底区域Ge原子的原子百分含量越高；

所述应变硅沟道中Ge的原子百分含量为20％～40％。

2.如权利要求1所述应用于三维闪存的应变硅沟道，其特征在于，所述应变硅沟道中Ge的原子百分含量为30％。

3.一种具有如权利要求1或2所述应变硅沟道的三维闪存存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在Si衬底上进行多层膜沉积，多层膜结构由绝缘层与牺牲层交替沉积形成；在多层膜堆叠结构中进行深孔刻蚀，形成暴露垂直衬底的垂直通孔；

S2：利用化学气相沉积在所述垂直通孔表面依次形成阻挡层、存储层和隧穿层三层结构；

S3：对所述垂直通孔进行各向异性刻蚀，直至在衬底中形成凹槽，接着，在凹槽中填充沟道材料；具体为：在凹槽中外延形成Ge的过渡层，该过渡层的厚度为50～200nm，是由Si原子与Ge原子构成的，该过渡层中Ge原子的原子百分含量呈梯度变化，其中越远离Si衬底部分Ge原子的原子百分含量越低，越靠近Si衬底部分Ge原子的原子百分含量越高；然后，在所述Ge的过渡层上继续沉积形成由Si原子与Ge原子构成的SiGe材料，从而形成位于所述垂直通孔中的应变硅沟道；所述应变硅沟道中Ge的原子百分含量为20％～40％；

S4：对多层堆叠结构采用刻蚀工艺，将多层膜堆叠中的牺牲层去除；

S5：完成栅电极材料的填充，继而形成多个并联的闪存存储串，形成三维闪存存储阵列。

4.一种具有如权利要求1或2所述应变硅沟道的三维闪存存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在Si衬底上进行多层膜沉积，该多层膜是由绝缘层与多晶硅栅电极交替沉积形成的三维堆叠结构；接着，在该多层膜的堆叠结构中通过深孔刻蚀形成暴露衬底的垂直通孔；

S2：在所述垂直通孔中进行各向同性刻蚀，在通孔内的栅电极层中向内刻蚀形成向内的凹槽；然后，进行氧化铝或者二氧化硅的化学气相沉积形成阻隔层；接着，制备非晶硅形成浮栅；然后，进行通孔的各向异性刻蚀，在通孔中沉积二氧化硅，形成氧化物-硅-氧化物的整体浮栅存储结构；

S3：对通孔进行各向异性刻蚀，直至在衬底中形成凹槽，接着，在凹槽中填充沟道材料；具体为：在凹槽中外延形成Ge的过渡层，该过渡层的厚度为50～200nm，是由Si原子与Ge原子构成的，该过渡层中Ge原子的原子百分含量呈梯度变化，其中越远离Si衬底部分Ge原子的原子百分含量越低，越靠近Si衬底部分Ge原子的原子百分含量越高；然后，在所述Ge的过渡层上继续沉积形成由Si原子与Ge原子构成的SiGe材料，从而形成位于所述垂直通孔中的应变硅沟道；所述应变硅沟道中Ge的原子百分含量为20％～40％。

5.一种非易失性三维闪存存储器，其特征在于，包括衬底以及垂直位于该衬底上的多个闪存存储串，任意一个所述闪存存储串均包含呈三维堆叠结构的多个闪存存储单元，每个所述闪存存储单元均包含栅电极、半导体沟道和电荷存储介质层；

所述半导体沟道具体为应变硅沟道，它们设置在用于构成三维闪存存储器的闪存存储串上，这些应变硅沟道具体为由Si原子与Ge原子构成的SiGe材料；

位于所述应变硅沟道正下方处的Si衬底，具有Ge的过渡层，该过渡层的厚度为50～200nm，是由Si原子与Ge原子构成的，该过渡层中Ge原子的原子百分含量呈梯度变化，其中越靠近Si衬底区域Ge原子的原子百分含量越低，越远离Si衬底区域Ge原子的原子百分含量越高；

所述应变硅沟道中Ge的原子百分含量为20％～40％。