[发明专利]三维存储器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种三维存储器及其制造方法。该方法包括以下步骤：提供半导体结构，所述半导体结构包括衬底和位于所述衬底上的堆叠结构，所述堆叠结构包括交替层叠的栅极层和介电层；在经过平坦化且未经研磨的所述堆叠结构的栅线隙区中间隔形成多个凹槽，每一凹槽贯穿多层栅极层和介电层；在所述堆叠结构表面及所述多个凹槽中覆盖绝缘层，其中所述多个凹槽上方的绝缘层表面具有凹陷；以及对所述绝缘层进行研磨以磨平所述凹陷。

技术领域

本发明主要涉及半导体设计及制造领域，尤其涉及一种三维存储器及其制造方法。

背景技术

随着3D NAND技术的不断发展，三维存储器可以垂直堆叠的层数越来越多，从24层、32层、64层到超过100层的高阶堆叠结构，可以大幅度提高存储的密度并降低单位存储单元的价格。

现有的存储器一般包括若干存储块(Block)以及位于存储块(Block)中的若干指存储区(Finger)，存储块与存储块之间以及指存储区与指存储区之间一般通过沿垂直方向贯穿堆叠结构的栅线隙隔开。栅线隙内填充用于隔开栅极的绝缘层和用于从衬底引出源极的阵列共源极。为了提高堆叠结构的强度，防止堆叠结构倾斜或倒塌，一些三维存储器的部分阵列共源极被做成“H”型结构。具体地，先在堆叠结构中形成贯穿堆叠结构的若干子阵列共源极，相邻子阵列共源极之间通过堆叠结构中形成的隔断结构隔开，然后在隔断结构上形成将若干子阵列共源极连接的连接桥。隔断结构上部是贯穿多层栅极层和介电层的绝缘层，用于隔开堆叠结构顶部的栅极层。在通过诸如沉积的步骤形成该绝缘层时，容易在绝缘层上表面形成较小的凹陷。在后续工艺中，此凹陷容易填入并残留例如多晶硅的材料。这一残留材料容易形成隐患，例如在某些工艺中脱落，干扰当前工艺的进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三维存储器及其制造方法，可以减少隔断结构上部绝缘层的材料残留。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三维存储器的制造方法，包括以下步骤：提供半导体结构，所述半导体结构包括衬底和位于所述衬底上的堆叠结构，所述堆叠结构包括交替层叠的栅极层和介电层；在经过平坦化且未经研磨的所述堆叠结构的栅线隙区中间隔形成多个凹槽，每一凹槽贯穿多层栅极层和介电层；在所述堆叠结构表面及所述多个凹槽中覆盖绝缘层，其中所述多个凹槽上方的绝缘层表面具有凹陷；以及对所述绝缘层进行研磨以磨平所述凹陷。

在本发明的一实施例中，对所述绝缘层进行研磨以磨平所述凹陷后还包括：在所述栅线隙区形成栅线隙，所述栅线隙被所述多个凹槽隔断；在所述栅线隙中填充导电材料以形成阵列共源极。

在本发明的一实施例中，在所述栅线隙中填充导电材料以形成阵列共源极后还包括：形成跨越每个凹槽中的绝缘层的连接桥，所述连接桥连通被所述绝缘层隔开的阵列共源极。

在本发明的一实施例中，所述堆叠结构表面的绝缘层的厚度为150-250nm。

在本发明的一实施例中，对所述绝缘层进行研磨以磨平所述凹陷的步骤，包括通过控制所述研磨的时间来控制研磨厚度。

在本发明的一实施例中，所述凹槽位于所述堆叠结构的核心区。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括在所述堆叠结构中形成顶部选择栅切线，且在所述顶部选择栅切线中填充绝缘层，其中所述顶部选择栅切线和所述凹槽在同一刻蚀工艺中形成，且所述顶部选择栅切线中的绝缘层和所述凹槽中的绝缘层在同一填充工艺中形成。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括在所述堆叠结构的核心区中形成沟道结构阵列，所述沟道结构阵列被所述栅线隙区分隔为多个区域。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括形成位于所述沟道结构阵列的各个沟道结构顶部的导电插塞。

在本发明的一实施例中，所述堆叠结构包括一个堆栈或多个堆叠的堆栈。