[发明专利]三维存储器及其制作方法

说明书

本发明涉及一种三维存储器及其制作方法，包括：在衬底上形成堆叠结构，堆叠结构在平行于衬底的横向上的一端形成台阶结构；形成覆盖于台阶结构上的绝缘覆盖层；在台阶结构上形成冗余沟道孔，冗余沟道孔在垂直于衬底的纵向上延伸，冗余沟道孔的顶端部位于绝缘覆盖层中，且冗余沟道孔不贯穿台阶结构；在冗余沟道孔中形成冗余沟道结构；形成在纵向上延伸且贯穿冗余沟道结构和台阶结构的虚拟沟道结构，虚拟沟道结构在衬底上的正投影位于冗余沟道结构在衬底上的正投影内，从而在三维存储器的形成工艺中，能够减小虚拟沟道结构的顶部尺寸和底部尺寸的差异，进而有利于增大形成接触插塞时的工艺窗口，以减小制造工艺难度，并降低生产成本。

【技术领域】

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种三维存储器及其制作方法。

【背景技术】

随着技术的发展，半导体工业不断寻找新的生产方式，以使得存储器件中的每一存储器裸片具有更多数量的存储器单元。其中，3DNAND(三维)存储器由于其存储密度高、成本低等优点，已成为目前较为前沿、且极具发展潜力的存储器技术。

在三维存储器中，一般采用垂直堆叠多层存储单元的方式来实现在更小的空间内容纳更高的存储容量，以提高三维存储器的存储密度和容量。三维存储器中的堆叠结构通常包括核心阵列区域和台阶区域，台阶区域中分布有多个虚拟沟道结构。

但是，在三维存储器的形成工艺中，上述虚拟沟道结构存在底部尺寸和顶部尺寸差异大的问题，进而导致三维存储器的形成工艺难度增加，不利于降低生产成本。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种三维存储器及其制作方法，以减小工艺难度，并降低生产成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种三维存储器的制作方法，该三维存储器的制作方法包括：在衬底上形成堆叠结构，堆叠结构在平行于衬底的横向上的一端形成台阶结构；形成覆盖于台阶结构上的绝缘覆盖层；在台阶结构上形成冗余沟道孔，冗余沟道孔在垂直于衬底的纵向上延伸，冗余沟道孔的顶端部位于绝缘覆盖层中，且冗余沟道孔不贯穿台阶结构；在冗余沟道孔中形成冗余沟道结构；形成在纵向上延伸且贯穿冗余沟道结构和台阶结构的虚拟沟道结构，虚拟沟道结构在衬底上的正投影位于冗余沟道结构在衬底上的正投影内。

其中，在冗余沟道孔中形成冗余沟道结构，具体包括：在冗余沟道孔中填充绝缘材料，以形成冗余沟道结构。

其中，在冗余沟道孔中形成冗余沟道结构，具体包括：在冗余沟道孔的侧壁上形成刻蚀停止层；形成位于刻蚀停止层表面上且填充冗余沟道孔中剩余空间的第一绝缘层，以形成包括刻蚀停止层和第一绝缘层的冗余沟道结构，其中，虚拟沟道结构在衬底上的正投影边界位于刻蚀停止层在衬底上的正投影边界内。

其中，堆叠结构包括在纵向上堆叠设置的第一堆栈结构和第二堆栈结构，在衬底上形成堆叠结构，具体包括：在衬底上形成第一堆栈结构，第一堆栈结构包括在台阶区和在平行于衬底的横向上与台阶区连接的核心区；形成在核心区中穿过第一堆栈结构的第一沟道孔；在第一沟道孔中形成牺牲材料层；在第一堆栈结构和牺牲材料层上形成第二堆栈结构；去除台阶区上的部分第二堆栈结构和台阶区中的部分第一堆栈结构，以形成台阶结构。

其中，三维存储器的制作方法还包括：形成在核心区上穿过第二堆栈结构的第二沟道孔，第二沟道孔与第一沟道孔相连通，且第二沟道孔与冗余沟道孔通过同一工艺步骤形成。

其中，三维存储器的制作方法还包括：经由第二沟道孔去除牺牲材料层；在第一沟道孔和第二沟道孔中形成沟道结构，沟道结构与冗余沟道结构通过同一工艺步骤形成，冗余沟道结构包括位于冗余沟道孔的侧壁上的存储功能层、位于存储功能层表面上的沟道层、以及位于沟道层表面上且填充冗余沟道孔中剩余空间的第二绝缘层。

其中，形成在纵向上延伸且贯穿冗余沟道结构和台阶结构的虚拟沟道结构，具体包括：通过刻蚀冗余沟道结构中的第二绝缘层以及台阶结构，形成在纵向上延伸且贯穿冗余沟道结构和台阶结构的虚拟沟道孔；在虚拟沟道孔中形成虚拟沟道结构。