[发明专利]三维存储器结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种三维存储器结构及其制备方法，所该三维存储器结构包括半导体层，包括沿第一方向依次设置的核心区域、台阶区域及外围区域；底部选择栅堆叠结构，形成于所述半导体层上；介质支撑结构，位于所述台阶区域内，所述介质支撑结构依次贯穿所述底部选择栅堆叠结构和所述半导体层；存储栅堆叠结构，形成于所述底部选择栅极堆叠结构上；栅线间隙，沿所述第一方向延伸，所述栅线间隙依次贯穿所述存储栅堆叠结构和所述底部选择栅堆叠结构并延伸进入所述半导体层中。利用本发明，在基于栅线间隙蚀刻去除半导体牺牲层时介质支撑结构不会被破坏，介质支撑结构起到支撑作用，改善三维存储器结构的蚀刻过程中的坍塌现象。

技术领域

本发明属于半导体设计及制造领域，特别是涉及三维存储器结构及其制备方法。

背景技术

三维存储器的半导体衬底上具有堆叠结构，垂直沟道结构位于堆叠结构中并贯穿堆叠结构，在半导体衬底上沉积堆叠结构(包括叠置的氮化硅和氧化物薄膜)时，会在半导体衬底与堆叠结构之间引入牺牲多晶硅层，完成栅线缝隙蚀刻后，需要在栅线缝隙里面多次沉积各种保护膜并进行多次蚀刻，然后基于栅线缝隙将该牺牲多晶硅层和被所述牺牲多晶硅层包围位置的垂直沟道结构的功能侧壁(该功能侧壁是由氧化硅-氮化硅-氧化硅组成的ONO结构)去除以形成牺牲间隙，最后于该牺牲间隙内形成多晶硅层以实现垂直沟道结构的沟道层的侧壁底部引出。在该过程中，由于位于台阶区域的伪沟道孔中填充的是氧化硅，在对核心区域的垂直沟道结构底部的ONO结构移除时，台阶区域的伪沟道孔中氧化硅也会被一起移除，从而使台阶区域的台阶支撑出现问题。

另外，在基于背部选择的三维存储器中，容易出现金属接触和与金属接触连接的外围导电柱会存在底部高掺杂多晶硅直接接触的问题，这会影响器件的可靠性。

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存储器结构及其制备方法，用于解决现有技术中基于栅线间隙移除牺牲多晶硅层和被所述牺牲多晶硅层包围位置的垂直沟道结构的功能侧壁以形成牺牲间隙时会引起器件坍塌、以及在基于背部选择的三维存储器中金属接触和与金属接触连接的外围导电柱会存在底部高掺杂多晶硅直接接触的风险的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维存储器结构，所述三维存储器结构包括：

半导体层，包括沿第一方向依次设置的核心区域、台阶区域及外围区域；

底部选择栅堆叠结构，形成于所述半导体层上；

介质支撑结构，位于所述台阶区域内，所述介质支撑结构依次贯穿所述底部选择栅堆叠结构和所述半导体层；

存储栅堆叠结构，形成于所述底部选择栅极堆叠结构上；

栅线间隙，沿所述第一方向延伸，所述栅线间隙依次贯穿所述存储栅堆叠结构和所述底部选择栅堆叠结构并延伸进入所述半导体层中。

在一可选实施例中，所述栅线间隙包括用于分隔块存储区的第一栅线间隙及用于分割块所述存储区内部指存储区的第二栅线间隙；所述三维存储器结构还包括底栅切槽填充结构，所述底栅切槽填充结构贯穿所述底部选择栅堆叠结构，所述底栅切槽填充结构沿所述第二栅线间隙的长度方向间隔设置，位于所述底部选择栅堆叠结构中的所述第二栅线间隙在所述底栅切槽填充结构处间断。

在一可选实施例中，所述介质支撑结构包括环状介质支撑结构，围绕部分所述半导体层及部分所述底部选择栅堆叠结构设置。

在一可选实施例中，所述介质支撑结构包括实心介质支撑结构。

在一可选实施例中，所述介质支撑结构的材料包括氧化硅、氮氧化硅或正硅酸乙酯。

在一可选实施例中，所述底部选择栅堆叠结构和所述存储栅堆叠结构在所述台阶区域形成有多级台阶。

在一可选实施例中，所述三维存储器结构还包括，形成于各级所述台阶上的若干连接柱。