[发明专利]三维存储器及其制备方法、存储系统、电子设备

说明书

本申请提供了一种三维存储器及其制备方法、存储系统、电子设备。三维存储器的制备方法包括：交替叠置栅极层和牺牲层以形成叠层结构；形成贯穿所述叠层结构的沟道结构，所述沟道结构包括在沟道孔的内壁上依次形成的阻挡层、电荷捕获层和隧穿层；依次去除所述牺牲层、所述阻挡层的与所述牺牲层对应的部分，以形成牺牲间隙；经所述牺牲间隙将所述电荷捕获层中对应于相邻的所述栅极层之间的部分隔断；在所述牺牲间隙内形成栅极介质层；其中，所述栅极层靠近所述栅极介质层的表面形成有辅助导电层。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地，涉及三维存储器及其制备方法、存储系统、电子设备。

背景技术

三维存储器通过使用垂直存储器阵列来增加存储密度。三维存储器的制备工艺主要包括：首先在介质层和栅极层交替叠置的叠层结构中形成沟道孔，然后在沟道孔依次沉积功能层和沟道层以形成具有存储功能的沟道结构。

沟道结构中的功能层是三维存储器完成存储功能的关键结构。具体地，功能层包括在沟道结构的外壁上依次形成的氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)结构，每个栅极层可与对应的ONO结构功能层相接触。并且栅极层可控制对应的ONO结构以捕获电荷的方式实现存储功能。

在现有技术中，采用例如氮化硅层作为电荷陷阱(SiN charge trap)，使电荷(空穴或电子)保持在电荷捕获层。然而，在存储过程中，存储于电荷陷阱的电荷会向沟道结构的轴向方向扩散，这会造成每个栅极层对应的电荷捕获层的存储可靠性降低，从而降低三维存储器的保持(retention)特性。如何改善电荷陷阱中的电荷横向扩散(lateral chargespreading)，是本领域技术人员致力于解决的技术问题之一。

发明内容

本申请提供了一种三维存储器的制备方法，该三维存储器的制备方法包括：交替叠置栅极层和牺牲层以形成叠层结构；形成贯穿所述叠层结构的沟道结构，所述沟道结构包括在所述沟道孔的内壁上依次形成的阻挡层、电荷捕获层和隧穿层；依次去除所述牺牲层、所述阻挡层的与所述牺牲层对应的部分，以形成牺牲间隙；经所述牺牲间隙将所述电荷捕获层中对应于相邻的所述栅极层之间的部分隔断；在所述牺牲间隙内形成栅极介质层；其中，所述栅极层靠近所述栅极介质层的表面形成有辅助导电层。

在一个实施方式中，经所述牺牲间隙将所述电荷捕获层中对应于相邻的所述栅极层之间的部分隔断，包括：刻蚀去除所述电荷捕获层被所述牺牲间隙暴露的部分。

在一个实施方式中，氧化所述电荷捕获层被所述牺牲间隙暴露的部分以形成氧化层。

在一个实施方式中，所述栅极层包括依次叠置的第一导电层、半导体层和第二导电层，交替叠置栅极层和牺牲层以形成叠层结构，包括：交替叠置所述第一导电层、所述半导体层、所述第二导电层以及所述牺牲层以形成叠层结构。

在一个实施方式中，所述方法包括：对所述栅极层执行退火工艺，以使所述栅极层靠近所述栅极介质层的表面形成有辅助导电层。

在一个实施方式中，所述方法还包括：在去除所述电荷捕获层所暴露的区域中填充氧化层。

在一个实施方式中，所述方法还包括：在所述栅极层暴露于所述牺牲间隙的表面上形成导电层。

在一个实施方式中，所述方法包括：对所述导电层和所述栅极层执行退火工艺，以使所述栅极层靠近所述栅极介质层的表面形成有辅助导电层。

在一个实施方式中，在所述栅极层暴露于所述牺牲间隙的表面上形成导电层，包括：在所述栅极层暴露于所述牺牲间隙的表面以及所述氧化层上形成导电层；以及去除所述氧化层上的所述导电层。

在一个实施方式中，所述牺牲层的材质包括氮化硅；所述半导体层的材质包括硅；所述第一导电层和所述第二导电层的材质包括金属；以及所述辅助导电层的材质包括金属硅化物。