[发明专利]三维存储器结构及其制备方法

权利要求书

1.一种三维存储器结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供具有相对设置的上表面和下表面的半导体衬底；

在所述半导体衬底的上表面形成零层沟槽，所述零层沟槽的位置与栅线隙结构的设计位置在所述半导体衬底的上表面的投影重合；

在所述半导体衬底的上方形成多晶硅牺牲层，所述多晶硅牺牲层填充所述零层沟槽；

在所述多晶硅牺牲层的上方形成堆叠结构，并在所述堆叠结构中形成沟道结构；

通过干法刻蚀在所述堆叠结构中形成栅线隙沟槽，所述栅线隙沟槽位于所述零层沟槽的上方，所述干法刻蚀停止于所述零层沟槽中的所述多晶硅牺牲层上；

去除所述零层沟槽中的所述多晶硅牺牲层，并在所述零层沟槽中形成研磨停止材料层；

填充所述栅线隙沟槽以形成栅线隙结构，并形成上层金属连接结构；

以所述研磨停止材料层作为研磨停止层，对所述半导体衬底的下表面进行研磨。

2.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：将所述半导体衬底所在晶圆定义为阵列晶圆，在对所述半导体衬底的下表面进行研磨前还包括在所述阵列晶圆的上表面形成键合结构，并将所述阵列晶圆与CMOS晶圆进行键合的步骤。

3.根据权利要求2所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：在对所述半导体衬底的下表面进行研磨后还包括在所述阵列晶圆与所述CMOS晶圆表面形成电性连接结构的步骤。

4.根据权利要求3所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：所述电性连接结构包括形成于所述阵列晶圆表面或所述CMOS晶圆表面的焊垫结构。

5.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：在去除所述零层沟槽中的所述多晶硅牺牲层时，还包括去除除了所述零层沟槽上方的其他区域的所述多晶硅牺牲层，并形成多晶硅器件层的步骤。

6.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：所述研磨停止材料层包括二氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：所述研磨停止材料层内形成有空隙。

8.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于：所述堆叠结构由栅极牺牲层和隔离层交替层叠构成；在通过干法刻蚀在所述堆叠结构中形成所述栅线隙沟槽后，还包括去除所述栅极牺牲层，并在所述栅极牺牲层的原位置形成栅极层的步骤。

9.一种三维存储器结构，其特征在于，包括：

半导体衬底，其具有相对设置的上表面和下表面；

研磨停止材料层，其形成于所述半导体衬底中；所述研磨停止材料层的位置与栅线隙结构的设计位置在所述半导体衬底上表面的投影重合；所述研磨停止材料层包括暴露于所述半导体衬底的上表面的第一表面以及暴露于所述半导体衬底的下表面的第二表面；所述第二表面与所述半导体衬底的下表面齐平；

堆叠结构，其形成于所述半导体衬底的上表面一侧，由栅极层和隔离层交替层叠构成；

沟道结构，其形成于所述堆叠结构中；

栅线隙结构，其形成于所述堆叠结构中并连接所述研磨停止材料层的第一表面。

10.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于：所述堆叠结构还包括多晶硅器件层，所述多晶硅器件层位于所述堆叠结构中靠近所述半导体衬底的一侧。

11.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于：所述研磨停止材料层内形成有空隙。

12.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于：所述研磨停止材料层包括二氧化硅层。

13.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于：将所述半导体衬底所在晶圆定义为阵列晶圆，所述三维存储器结构还包括与所述阵列晶圆键合的CMOS晶圆。