[发明专利]三维NAND存储器及其制备方法

说明书

本发明提供一种三维NAND存储器及其制备方法，该方法通过设置支撑孔，该支撑孔包括互相垂直的第一支撑孔及第二支撑孔，且设置第一支撑孔沿第一方向的顶部长度大于第一支撑孔沿第二方向的顶部长度，第二支撑孔沿第二方向的顶部长度大于第二支撑孔沿第一方向的顶部长度，有效提高支撑孔的开孔面积，降低高深宽比深孔刻蚀的难度；同时将支撑孔设置为互相垂直的形式，可有效降低刻蚀过程中，非垂直的刻蚀离子在掩膜及孔壁上的撞击反射效果，缓解支撑孔的Bow尺寸，使其不会挤压后续工艺的工艺窗口；最后，相邻第二支撑孔之间可设置器件的功能导电孔区域，从而在不牺牲功能导电孔区域的前提下有效增大了支撑孔的开孔面积。

技术领域

本发明属于半导体设计及制造技术领域，特别是涉及一种三维NAND存储器及其制备方法。

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)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，三维存储器结构可以使得存储器装置中的每一存储器裸片具有更多数目的存储器单元。

在3D NAND存储器制备过程中，一般先形成由介质层和牺牲层交替堆叠形成的堆叠结构，该堆叠结构包括核心存储区、字线连接区及底部选择栅引出区。核心存储区，用于信息的存储；字线连接区，位于核心存储区外，用于向核心存储区传输控制信息，以实现信息在所述核心存储区的读写；底部选择栅引出区，位于字线连接区外，用于向核心存储区的底部选择栅传输控制信息。其中，字线连接区及底部选择栅引出区一般会设置贯穿堆叠结构的支撑柱，用于对堆叠结构进行支撑，避免堆叠结构出现坍塌。

现有的支撑柱一般通过形成圆形支撑孔并在圆形支撑孔中填入绝缘支撑材料形成，但是随着堆叠结构堆叠层数的增加，圆形支撑孔的刻蚀难度逐渐增大，需要有足够大的顶部尺寸来保证支撑孔可以刻蚀至底部，但较大的顶部尺寸即使打开了底部，也会因为刻蚀的负载效应导致支撑孔的底部形状发生变化，这种较差的保形性对支撑柱在底部附近的支撑效果有负面影响，容易导致堆叠结构出现坍塌，同时较大顶部尺寸还会使支撑孔的Bow尺寸更大，挤压后续工艺的工艺窗口，所以在支撑孔的深孔刻蚀工艺中，得到满足工艺条件的支撑孔面临很大的挑战。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维NAND存储器及其制备方法，用于解决现有技术中三维NAND存储器采用圆形支撑柱对堆叠结构进行支撑，容易出现坍塌、挤压后续工艺的工艺窗口等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维NAND存储器的制备方法，所述制备方法包括：

提供基底，并在所述基底上形成由介质层和牺牲层交替堆叠的叠层结构，所述叠层结构包括核心存储区及字线连接区；

在所述核心存储区形成沟道孔，并在所述沟道孔中形成存储器膜及沟道层；

在所述字线连接区形成支撑孔，所述支撑孔包括沿第一方向延伸的第一支撑孔及沿第二方向延伸且与所述第一支撑孔连通的第二支撑孔，所述第一方向与所述第二方向互相垂直，其中所述第一支撑孔沿所述第一方向的顶部长度大于所述第一支撑孔沿所述第二方向的顶部长度，所述第二支撑孔沿所述第二方向的顶部长度大于所述第二支撑孔沿所述第一方向的顶部长度；

在所述支撑孔中填充绝缘支撑材料，形成支撑柱。

可选地，所述叠层结构还包括底部选择栅引出区；在所述字线连接区形成所述支撑孔时，还包括在所述底部选择栅引出区形成所述支撑孔。

可选地，所述第一支撑孔沿所述第一方向的顶部长度是所述第一支撑孔沿所述第二方向的顶部长度的两倍以上，所述第二支撑孔沿所述第二方向的顶部长度是所述第二支撑孔沿所述第一方向的顶部长度的一倍到两倍之间。