[发明专利]三维存储装置及其制造方法

说明书

提供了三维(3D)NAND存储装置和方法。在一个方面中，一种制造方法包括形成层堆叠体、沟道孔、阻挡层、电荷陷阱层、隧道绝缘层和沟道层。电荷陷阱层的表面区域包括碳区域，所述碳区域包括特定量的碳元素。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，并且具体而言，涉及三维(3D)存储装置及其制造方法。

背景技术

非与(NAND)存储器是一种非易失性存储器，其不需要电源即可保留存储的数据。消费电子产品、云计算和大数据需求的不断增长带来了对更大容量和更好性能的NAND存储器的持续需求。随着常规二维(2D)NAND存储器接近其物理极限，三维(3D)NAND存储器现在正在发挥重要作用。3D NAND存储器在单个管芯上使用多个堆叠层，以实现更高的密度、更高的容量、更快的性能、更低的功耗和更好的成本效率。

3D NAND装置的存储单元包括沉积在电荷陷阱层上的隧道绝缘层。在沉积工艺期间，通常在隧道绝缘层和电荷陷阱层之间的界面中形成一些缺陷，并且随后的退火工艺可能在界面中产生更多的缺陷。这些缺陷影响3DNAND装置的可靠性，例如耐久性和电荷保持特性。

发明内容

在本公开的一个方面中，一种用于制造3D存储装置的方法包括：为3D存储装置提供衬底，在衬底的顶表面之上形成层堆叠体，形成延伸穿过层堆叠体的沟道孔，在沟道孔的侧壁上形成阻挡层，在阻挡层的表面上形成电荷陷阱层，在电荷陷阱层的表面区域之上形成隧道绝缘层，在隧道绝缘层的表面上形成沟道层，以及穿过层堆叠体形成存储单元。电荷陷阱层的表面区域包括包含特定量的碳元素的碳区域。每个存储单元包括阻挡层、电荷陷阱层和隧道绝缘层的部分。

在本公开的另一方面中，一种3D存储装置包括衬底、形成在衬底之上的层堆叠体、延伸穿过层堆叠体的沟道层、延伸穿过层堆叠体并形成在沟道层和层堆叠体之间的功能层、以及穿过层堆叠体形成的存储单元。功能层包括阻挡层、电荷陷阱层和隧道绝缘层。电荷陷阱层包括包含特定量的碳元素的碳区域。每个存储单元包括功能层的一部分。

在本公开的另一方面中，一种存储设备包括用于接收输入的输入/输出(I/O)部件、用于缓冲信号的缓冲器、用于实施操作的控制器、以及3D存储装置。该3D存储装置包括衬底、形成在衬底之上的层堆叠体、延伸穿过层堆叠体的沟道层、延伸穿过层堆叠体并形成在沟道层和层堆叠体之间的功能层、以及穿过层堆叠体形成的存储单元。功能层包括阻挡层、电荷陷阱层和隧道绝缘层。电荷陷阱层包括包含特定量的碳元素的碳区域。每个存储单元包括功能层的一部分。

本领域技术人员可以根据本公开的说明书、权利要求和附图来理解本公开的其他方面。

附图说明

图1和图2示出了根据本公开的各方面的制造工艺期间的某些阶段处的示例性三维(3D)阵列装置的截面图；

图3和图4示出了根据本公开的各方面的在形成沟道孔之后的图2中所示的3D阵列装置的俯视图和截面图；

图5A和图5B示出了根据本公开的各种实施例的图4中所示的3D存储装置的示例性部分的放大视图；

图6和图7示出了根据本公开的各方面的在形成栅极线缝隙之后的图3和图4中所示的3D阵列装置的俯视图和截面图；

图8、图9和图10示出了根据本公开的各方面的在制造工艺中的某些阶段处的图6和图7中所示的3D阵列装置的截面图；

图11和图12示出了根据本公开的各方面的在制造工艺中的某些阶段处的图10中所示的3D阵列装置的截面图；

图13示出了根据本公开的各方面的示例性外围装置的截面图；

图14示出了根据本公开的各方面的在图12中所示的3D阵列装置与图13中所示的外围装置键合之后的3D存储装置的截面图；

图15示出了根据本公开的各方面的3D存储装置的制造的示意性流程图；以及