[发明专利]三维NAND存储器及其制造方法

说明书

本公开提供了一种用于形成三维(3D)存储器器件的方法。该方法包括：在衬底(330)之上设置交替电介质堆叠体(654)，其中交替电介质堆叠体(654)包括交替堆叠在衬底(330)上的第一电介质层(656)和第二电介质层(658)。该方法还包括：形成穿透交替电介质堆叠体(654)并延伸到衬底(330)中的沟道结构(761)，其中沟道结构(761)包括设置在存储器膜(337)的侧壁上的沟道层(338)。该方法还包括：去除衬底(330)及存储器膜(337)的延伸到衬底(330)中的部分，以暴露沟道层(338)的部分；以及在沟道层(338)的暴露部分上设置阵列公共源极(ACS)(1280)。

对相关申请的交叉引用以及通过引用并入

本申请要求于2021年3月23日提交的中国专利申请No.202110306440.X的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及半导体技术领域，并且更具体地，涉及三维NAND闪存存储器及其制造方法。

背景技术

随着存储器器件缩小到更小的管芯尺寸以降低制造成本并增大存储密度，由于工艺技术限制和可靠性问题，平面存储器单元的缩放面临挑战。三维(3D)存储器架构可以解决平面存储器单元的密度和性能限制。

在3D NAND闪存存储器中，可以垂直堆叠多层存储器单元，从而可以大大增大单位面积的存储密度。垂直堆叠的层数可以大大增加，以进一步增大存储容量。然而，高深宽比结构的制造可能非常具有挑战性。例如，穿过堆叠结构蚀刻沟道孔，其中存储器膜和沟道层可以设置在沟道孔的侧壁上。为了形成至沟道层的源极触点，需要去除沟道孔底部的存储器膜。然而，在不损坏侧壁上的沟道层的情况下从沟道孔的底部去除存储器膜是有问题的。沟道层中的针孔可能导致可靠性问题并降低产品良率。因此，需要提供一种用于形成至沟道层的源极触点的方法。

发明内容

本公开描述了三维(3D)存储器器件及其形成方法的实施例。

本公开的一个方面提供一种用于形成三维(3D)存储器器件的方法。该方法包括：在衬底上顺序地形成第一蚀刻停止层、第二蚀刻停止层和交替电介质堆叠体；形成穿透交替电介质堆叠体并延伸到衬底中的沟道孔；在沟道孔的侧壁上设置存储器膜并且然后设置沟道层，以形成沟道结构；去除衬底并停止在第一蚀刻停止层上，以暴露存储器膜的延伸到衬底中的部分；去除第一蚀刻停止层以及存储器膜的暴露部分并停止在第二蚀刻停止层上，以暴露沟道层的延伸到衬底中的部分；以及在第二蚀刻停止层的远离交替电介质堆叠体的背面上形成阵列公共源极(ACS)以覆盖沟道层的暴露部分。

在一些实施例中，第一蚀刻停止层包括氧化硅并且第二蚀刻停止层包括多晶硅。

在一些实施例中，衬底包括处理晶片、绝缘体层(例如，牺牲氧化硅层)和半导体层(例如，牺牲多晶硅层)。

在一些实施例中，去除衬底并停止在第一蚀刻停止层上包括通过湿法蚀刻去除衬底。

在一些实施例中，去除第一蚀刻停止层和存储器膜的暴露部分包括通过湿法蚀刻去除第一蚀刻停止层和存储器膜的暴露部分。

在一些实施例中，交替电介质堆叠体包括阶梯区域，并且该方法还包括在阶梯区域中形成虚设沟道孔，其中虚设沟道孔穿透交替电介质堆叠体的至少一部分并延伸到衬底中。

在一些实施例中，交替电介质堆叠体包括交替堆叠的第一电介质层和第二电介质层(即，牺牲层)。该方法还包括形成穿透交替电介质堆叠体并延伸到衬底中的缝隙开口，其中缝隙开口远离沟道结构；通过缝隙开口去除牺牲层以形成横向隧道；在横向隧道内部形成导电层；以及在缝隙开口内部设置绝缘材料以形成缝隙结构。

在一些实施例中，在横向隧道内部形成导电层包括在横向隧道和缝隙开口的侧壁上设置栅极电介质层；以及在横向隧道内部的栅极电介质层上设置栅极粘附层。