[发明专利]3D存储器件的制造方法及其3D存储器件

说明书

公开了一种3D存储器件的制造方法，包括：在衬底上依次形成第一牺牲层，绝缘叠层结构和贯穿所述绝缘叠层结构的多个沟道柱，所述绝缘叠层结构包括交替堆叠的绝缘层和第二牺牲层；形成贯穿所述绝缘叠层结构的栅线缝隙；通过栅线缝隙去除第一牺牲层，形成与栅线缝隙连通的第一空腔；经过多次在栅线缝隙和第一空腔中填充金属层和对所述金属层进行蚀刻，从而形成栅极导体层。本发明的3D存储器件的制造方法，在将第一牺牲层置换为栅极导体的过程中，通过多次填充以及回蚀刻的步骤，避免了第一空腔未填满而栅线缝隙已经闭合的情况，从而提高了3D存储器件的良率和可靠性。

技术领域

本发明涉及存储器件技术领域，特别涉及一种3D存储器件的制造 方法及其3D存储器件。

背景技术

存储器件的存储密度的提高与半导体制造工艺的进步密切相关。随 着半导体制造工艺的特征尺寸(CD)越来越小，存储器件的存储密度越 来越高。为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即， 3D存储器件)。3D存储器件包括沿着垂直方向堆叠的多个存储单元，在 单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。

现有的3D存储器件主要用作非易失性的闪存。两种主要的非易失 性闪存技术分别采用NAND和NOR结构。与NOR存储器件相比，NAND 存储器件中的读取速度稍慢，但写入速度快，擦除操作简单，并且可以 实现更小的存储单元，从而达到更高的存储密度。因此，采用NAND结 构的3D存储器件获得了广泛的应用。

在3D NAND的产品结构中，在绝缘叠层中形成栅线缝隙，通过栅 线缝隙将绝缘叠层置换为栅叠层结构，但是在实际的制造过程中，存在 栅线缝隙的宽度CD小于去除牺牲层后的空腔space高度的情况，如图1 所示，这种情况下，在空腔中填充金属材料时容易出现空腔还未填充好， 而栅线缝隙已经闭合的情况，降低了3D存储器件的良率和可靠性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种3D存储器件的制造方 法，在将第一牺牲层置换为栅极导体的过程中，通过多次填充以及回蚀 刻的步骤，避免了第一空腔未填满而栅线缝隙已经闭合的情况，从而提 高了3D存储器件的良率和可靠性。

根据本发明的一方面，提供一种3D存储器件的制造方法，包括： 在衬底上依次形成第一牺牲层，绝缘叠层结构和贯穿所述绝缘叠层结构 的多个沟道柱，所述绝缘叠层结构包括交替堆叠的绝缘层和牺牲层；形 成贯穿所述绝缘叠层结构的栅线缝隙；通过栅线缝隙去除所述第一牺牲 层，形成与栅线缝隙连通的第一空腔；经过多次在栅线缝隙和第一空腔中填充金属层和对所述金属层进行蚀刻，从而形成栅极导体层。

优选地，经过多次在栅线缝隙和第一空腔中填充金属层和对所述金 属层进行蚀刻，从而形成栅极导体层的步骤包括：经由所述栅线缝隙在 所述第一空腔中填充金属层；对所述栅线缝隙中的金属层进行回蚀刻， 暴露所述金属层中的第一空腔；经由所述栅线缝隙再次填充金属层。

优选地，还包括：对所述栅线缝隙中的金属层进行回蚀刻以及再次 填充金属层，直到所述金属层中没有空腔。

优选地，对所述栅线缝隙中的金属层进行回蚀刻的步骤包括：经由 所述栅线缝隙在所述第一空腔中填充氧化物；对栅线缝隙中的氧化物进 行回蚀刻，保留所述第一空腔中的氧化物；对所述栅线缝隙中侧壁的金 属层进行回蚀刻，保留所述第一空腔中的金属层；去除所述第一空腔中 的氧化物。

优选地，经由所述栅线缝隙在所述第一空腔中填充金属层的步骤之 前，还包括：在所述栅线缝隙的侧壁形成蚀刻停止层。

优选地，在所述栅线缝隙的侧壁形成蚀刻停止层和经由所述栅线缝 隙在所述第一空腔中填充金属层的步骤之间，还包括：经由所述栅线缝 隙和所述第一空腔去除所述沟道柱的部分氧化物-氮化物-氧化物结构； 在所述第一空腔中沿所述沟道柱的侧壁与所述衬底表面形成外延层。