[发明专利]一种三维存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维存储器及其制备方法，其中，所述三维存储器包括：由栅极层和介质层交替堆叠而成的叠层结构；所述栅极层的材料包括石墨烯；如此，利用材料特点降低了栅极层的厚度，进而降低了器件的整体厚度，解决了厚度因素为三维存储器的制程所带来的技术难题；此外，还可以利用石墨烯材料的高导热性，有效地改善器件发热问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种三维存储器及其制备方法。

背景技术

存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。随着各类电子设备对集成度和数据存储密度的需求的不断提高，普通的二维存储器件越来越难以满足要求。在这种情况下，三维(3D)存储器应运而生。

为了实现更高的存储密度，三维存储器的叠层层数不断增加，例如由32层发展到64层，再到96层、128层等。目前工艺中一般使用的是介质层与牺牲层交替堆叠形成叠层结构，然后在后续的工艺中去除叠层结构中的牺牲层，再填入金属钨的制备工艺，以形成三维存储器。在这种情况下，由于工艺条件的限制，三维存储器的整体厚度与叠层层数一般呈线性的对应关系；对于一定叠层层数的三维存储器，其厚度已经很难进一步降低。

然而，随着三维存储器堆叠层数的增加，较厚的器件厚度为三维存储器的制程难度带来了越来越多的考验。例如，如何克服沟道通孔(Channel Hole，CH)的刻蚀深度带来的工艺难度；如何保证CH内各结构层的覆盖厚度(Step Coverage)的均匀性；如何解决器件开启电压随CH的高度不同而产生的变化，以至解决开启电压变化超出预设范围而导致的器件无法正常工作的问题。

因此，在三维存储器叠层层数不变的前提下，如何降低器件整体厚度成为本领域中亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种三维存储器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种三维存储器，包括：由栅极层和介质层交替堆叠而成的叠层结构；其中，

所述栅极层的材料包括石墨烯。

上述方案中，所述栅极层包括单层石墨烯层或多层石墨烯层。

上述方案中，所述栅极层包括多层石墨烯层，各石墨烯层之间通过导电性粘结剂连接。

上述方案中，所述栅极层的厚度小于所述介质层的厚度的四分之一。

上述方案中，所述石墨烯中含有掺杂离子。

本发明实施例还提供了一种三维存储器的制备方法，所述方法包括以下步骤：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上交替堆叠栅极层和介质层，以形成叠层结构；其中，

所述栅极层的材料包括石墨烯。

上述方案中，所述栅极层包括单层石墨烯层；或者，所述栅极层包括多层石墨烯层，各石墨烯层之间通过导电性粘结剂连接。

上述方案中，所述栅极层的厚度小于所述介质层的厚度的四分之一。

上述方案中，所述石墨烯中含有掺杂离子。

上述方案中，所述方法还包括：

刻蚀所述叠层结构，形成贯穿所述叠层结构的沟道通孔CH；在所述CH内形成所述三维存储器的沟道结构。