[发明专利]三维存储器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种三维存储器及其制作方法。该制作方法包括以下步骤：提供具有堆叠体的第一衬底，堆叠体包括多层牺牲层和多层隔离层，堆叠体具有台阶结构，堆叠体中除台阶结构以外的区域中具有贯穿至第一衬底的沟道阵列，台阶结构中形成有贯通至第一衬底的伪沟道孔；在台阶结构中形成绝缘层，并在伪沟道孔中形成介电填充层，绝缘层位于介电填充层与牺牲层之间。在形成栅极堆叠结构和共源极以得到存储器阵列并将存储器阵列与CMOS电路键合后，利用供氢层生成的氢气对沟道结构中的半导体材料进行修复时，上述氢气会在上述介电填充层进行扩散并对其进行钝化，从而有效地避免了现有技术中由于氢气直接通过伪沟道孔扩散至外围电路而对其造成的影响。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种三维存储器及其制作方法。

背景技术

随着对集成度和存储容量的需求不断提高，3D NAND存储器应运而生。3D NAND存储器大大节省了硅片面积，降低制造成本，增加了存储容量。

在3D NAND存储器结构中，采用垂直堆叠多层数据存储单元的方式，实现堆叠式的3D NAND存储器结构，然而，其他的电路例如解码器(decoder)、页缓冲(page buffer)和锁存器(latch)等，这些外围电路都是CMOS器件形成的，CMOS器件的工艺无法与3D NAND器件集成在一起。目前工艺中，分别采用不同的工艺形成3D NAND存储器阵列和外围电路，然后通过键合技术将两者键合在一起。在形成3D NAND存储器阵列的工艺中，先形成牺牲层和隔离层交替的堆叠体，然后将牺牲层置换为控制栅结构，得到栅极堆叠结构，栅极堆叠结构包括核心存储区以及台阶区，台阶区形成有伪沟道孔，用于在牺牲层置换时对台阶区起到支撑的作用。

在目前形成3D NAND存储器的工艺中，通常会有一道氢气气氛下的退火工艺，或在存储器阵列一侧形成具有含氢物质的供氢层，通过加热使含氢物质中的氢键断裂生成氢气，以通过氢气钝化沟道通孔中半导体材料的悬空键，实现对沟道结构中的半导体材料(如多晶硅)进行修复。然而，该退火工艺中的氢气易通过伪沟道孔扩散至外围电路中，从而对外围电路造成损伤，影响外围电路的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三维存储器及其制作方法，以解决现有技术中三维存储器在制备过程中氢气氛围下对沟道结构的修复工艺易对外围电路的可靠性造成影响的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种三维存储器的制作方法，包括以下步骤：提供第一衬底，第一衬底上具有堆叠体，堆叠体包括沿远离第一衬底的方向交替层叠的多层牺牲层和多层隔离层，堆叠体的至少一端具有台阶结构，堆叠体中除台阶结构以外的区域中具有贯穿至第一衬底的沟道阵列，台阶结构中形成有贯通至第一衬底的伪沟道孔；在台阶结构中形成绝缘层，并在伪沟道孔中形成介电填充层，绝缘层位于介电填充层与牺牲层之间。

进一步地，形成绝缘层的步骤包括：通过伪沟道孔对牺牲层的裸露端面进行氧化，以形成环绕伪沟道孔的绝缘层。

进一步地，形成绝缘层的步骤包括：在伪沟道孔中沉积绝缘材料，以形成覆盖伪沟道孔表面的绝缘层。

进一步地，介电填充层的材料为多晶硅。

进一步地，在形成介电填充层的步骤之后，制作方法还包括以下步骤：将牺牲层置换为控制栅结构，以形成栅极堆叠结构，在栅极堆叠结构中形成贯穿至第一衬底的共源极。

进一步地，在形成共源极的步骤之后，得到具有存储器阵列的第一衬底，制作方法还包括以下步骤：提供具有外围电路的第二衬底，将存储器阵列与外围电路键合。

进一步地，在将存储器阵列与外围电路键合的步骤之后，制作方法还包括以下步骤：在第一衬底远离第二衬底的一侧形成供氢层；对供氢层进行加热以形成氢气，氢气扩散进入沟道阵列和介电填充层中。