[发明专利]3D NAND存储器及其形成方法

权利要求书

1.一种3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的第一堆叠结构；

在所述第一堆叠结构中形成贯穿第一堆叠结构厚度的第一沟道孔；

在所述第一沟道孔中填充牺牲层之前，进行扩孔步骤，使得最顶层的隔离层的侧壁向外倾斜，从而使得第一沟道孔的开口的宽度增大，后续在形成存储结构时，所述倾斜的侧壁有利于存储结构材料的沉积，并能防止将第一沟道孔和第二沟道孔交界处的存储结构中的电荷存储层刻断。

2.如权利要求1所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，在进行扩孔步骤后，在所述第一沟道孔中填充满牺牲层；在所述第一堆叠结构和牺牲层上形成牺牲层和隔离层交替层叠的第二堆叠结构；在所述第二堆叠结构中形成贯穿第二堆叠结构厚度的第二沟道孔，所述第二沟道孔与第一沟道孔连通。

3.如权利要求1或2所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，在形成所述第一沟道孔之前，在所述第一堆叠结构表面上形成有机材料层和位于有机材料层上的光刻胶层。

4.如权利要求3所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述第一沟道孔的形成过程包括：图形化所述光刻胶层，在所述光刻胶层中形成第一开口；以所述光刻胶层为掩膜，沿第一开口刻蚀所述有机材料层，在所述有机材料层中形成第二开口；以所述光刻胶层和有机材料层为掩膜刻蚀所述第一堆叠结构，在所述第一堆叠结构中形成贯穿第一堆叠结构厚度的第一沟道孔。

5.如权利要求4所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，刻蚀第一沟道孔底部的半导体衬底，在所述半导体衬底中形成凹槽。

6.如权利要求4或5所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述第一堆叠结构中的最顶层为一层隔离层，所述扩孔步骤包括：对所述有机材料层进行修剪工艺，使得有机材料层中的第二开口的宽度变宽；以所述有机材料层为掩膜，采用各项异性的干法刻蚀工艺去除所述宽度变宽后的第二开口暴露的部分所述最顶层的隔离层，使得剩余的最顶层的隔离层的侧壁向外倾斜，从而使得第一沟道孔的开口的宽度增大。

7.如权利要求6所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述修剪工艺为含氧等离子体各向同性刻蚀。

8.如权利要求7所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氧化硅，所述各项异性的干法刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺。

9.如权利要求5所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述扩孔步骤在形成凹槽之后进行。

10.如权利要求9所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，在进行扩孔步骤后，在所述凹槽中形成半导体外延层。

11.如权利要求9所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，在形成所述第二沟道孔后，在所述凹槽中形成半导体外延层。

12.如权利要求2所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，在形成第二沟道孔后，去除所述第一沟道孔中的牺牲层；在所述第一沟道孔和第二沟道孔中形成存储结构，所述存储结构包括位于所述第一沟道孔和第二沟道孔的侧壁的电荷存储层和位于电荷存储层上的沟道层。

13.如权利要求12所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，所述电荷存储层包括阻挡层、位于阻挡层上的电荷捕获层以及位于电荷捕获层上的隧穿层。

14.如权利要求12所述的3D NAND存储器的形成方法，其特征在于，形成所述电荷存储层和沟道层后，将所述第一堆叠结构和第二堆叠结构中的牺牲层替换为控制栅。