[发明专利]三维存储器的形成方法

说明书

本发明提供的三维存储器的形成方法包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底表面具有牺牲层、以及位于所述牺牲层表面的堆叠层，沟道孔贯穿所述堆叠层和所述牺牲层并延伸至所述衬底内，所述沟道孔内填充有电荷存储层和沟道层，所述堆叠层中还具有沿垂直于所述衬底的方向贯穿所述堆叠层并暴露所述牺牲层的沟槽；形成保护层于所述沟槽的侧壁表面，所述保护层相对于所述电荷存储层和所述牺牲层均具有刻蚀选择性；沿所述沟槽的底部选择性去除所述牺牲层和部分的所述电荷存储层；形成覆盖所述衬底表面和所述沟道层侧面的外延层。本发明在选择性去除牺牲层和电荷存储层的过程中，不会对堆叠层造成损伤，改善了三维存储器的电性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种三维存储器的形成方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，3D NAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

对于堆叠层数为128层甚至更高层的3D NAND存储器，SWS(Side Wall SEG，侧壁外延层)是优先被采用的结构。但是，由于现有技术的限制，在形成SWS的过程中，极易对堆叠结构造成损伤，从而影响三维存储器核心区域的电性能。

因此，如何优化SWS的形成工艺，避免对堆叠结构造成损伤，从而改善三维存储器的电性能，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种三维存储器的形成方法，用于解决现有的SWS在形成过程中易对堆叠结构造成损伤的问题，以改善三维存储器的电性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种三维存储器的形成方法，包括如下步骤：

提供一衬底，所述衬底表面具有牺牲层、以及位于所述牺牲层表面的堆叠层，沟道孔贯穿所述堆叠层和所述牺牲层并延伸至所述衬底内，所述沟道孔内填充有电荷存储层和沟道层，所述堆叠层中还具有沿垂直于所述衬底的方向贯穿所述堆叠层并暴露所述牺牲层的沟槽；

形成保护层于所述沟槽的侧壁表面，所述保护层相对于所述电荷存储层和所述牺牲层均具有刻蚀选择性；

沿所述沟槽的底部选择性去除所述牺牲层和部分的所述电荷存储层，暴露所述沟道层和所述衬底；

形成覆盖所述衬底表面和所述沟道层侧面的外延层。

可选的，还包括如下步骤：

提供一衬底，所述衬底表面具有依次叠置的第一隔离层、所述牺牲层、第二隔离层和所述堆叠层，所述沟道孔沿垂直于所述衬底的方向贯穿所述堆叠层、所述第二隔离层、所述牺牲层、所述第一隔离层并延伸至所述衬底内部，所述沟道孔内填充有电荷存储层和沟道层；

形成沿垂直于所述衬底的方向贯穿所述堆叠层和所述第二隔离层的沟槽，暴露所述牺牲层。

可选的，所述保护层为单层结构；或者，

所述保护层包括沿所述沟槽的径向方向叠置的多层结构。

可选的，形成保护层于所述沟槽的侧壁表面的具体步骤包括：

形成第一子层于所述沟槽的内壁表面；

形成第二子层于所述第一子层表面，所述第一子层和/或所述第二子层相对于所述电荷存储层和所述牺牲层均具有刻蚀选择性；