[发明专利]一种3D NAND闪存的制作方法

说明书

本发明提供了一种3D NAND闪存的制作方法，本发明的制作方法通过在形成O/N(Oxide/Nitride)堆叠的交错层叠结构中插入一层多晶硅层，由于多晶硅与氮化硅具有高的选择性，因此可以在不同的步骤和阶段被刻蚀去除；同时，插入的这层多晶硅可以充当沟槽的截止层，并作为硅外延生长的通道，以将硅外延层和多晶硅层连通；因此，通过插入一层多晶硅层的方式可以跳过对于堆叠结构和多晶硅层的刻蚀步骤，从而提高了3D NAND闪存的整体性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种3D NAND闪存结构及其制作方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，在NOR型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间并联排列，而在NAND型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间串列排列。具有串联结构的NAND型闪存具有较低的读取速度，但是却具有较高的写入速度，从而NAND型闪存适合用于存储数据，其优点在于体积小、容量大。闪存器件根据存储单元的结构可分为叠置栅极型和分离栅极型，并且根据电荷存储层的形状分为浮置栅极器件和硅-氧化物-氮化物-氧化物(SONO)器件。其中，SONO型闪存器件具有比浮置栅极型闪存器件更优的可靠性，并能够以较低的电压执行编程和擦除操作，且ONOS型闪存器件具有很薄的单元，并且便于制造。

然而随着3D NAND闪存中O/N(Oxide/Nitride)堆叠的层叠数目越来越多，使得在三维存储器中形成通道孔的深度越来越大，而在采用单刻蚀工艺形成通道孔时，在相同孔径的情况下，通道孔的深度越大刻蚀难度就越大。尤其是当三维存储器中的层叠数目达到120及以上时，想要形成贯穿各堆叠的通道孔时，存在刻蚀时间呈指数增长的现象，工艺效率较低，成本较高，这严重制约了3DNAND闪存的换代发展。

具体的，请参考图1a-c，现有技术中3D NAND闪存采用了如下方法：

S1：提供衬底1，所述衬底表面形成有多层交错堆叠的层间介质层2及虚拟介质层3，所述虚拟介质层3形成于相邻的层间介质层2之间，刻蚀所述层间介质层2及虚拟介质层3以形成多个通道孔4，所述通道4通至所述衬底1并形成一定深度的第一硅槽；

S2：在所述第一硅槽处进行硅的外延生长形成硅外延层5(SEG)；

S3：在所述通道孔4的侧壁上依次形成堆叠结构6，并在堆叠结构6的表面上形成多晶硅层7；

S4：刻蚀多晶硅层7和堆叠结构6以暴露所述硅外延层5并形成一定深度的第二硅槽；

S5：进行多晶硅的二次沉积以连通硅外延层5和漏极(未示出)。

然而正如前面提到的，步骤S4随着层叠数目的增加而变得越来越困难，并且刻蚀隔离介质层还会导致硅外延层5过薄而影响离子注入。因此，如何尽量避免对于SONO的刻蚀以进步一提高层叠数目并提高离子注入效果，一直为本领域技术人员所致力研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D NAND闪存的制作方法，能够避免对于SONO的刻蚀，从而提高3D NAND闪存的性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种3D NAND闪存的制作方法，包括以下步骤：

提供衬底，先在所述衬底表面依次形成第一层层间介质层、第一层第一虚拟介质层和第二层层间介质层；随后在所述第二层层间介质层表面形成一层第二虚拟介质层；随后继续在所述第二虚拟介质层表面依次形成多层交错堆叠的层间介质层及第一虚拟介质层，所述第一虚拟介质层形成于相邻的层间介质层之间；