[发明专利]一种3D NAND存储器及其制造方法

说明书

本申请公开了一种3D NAND存储器及其制造方法。该3D NAND存储器中的沟道层包括二维材料层。因二维材料具有更高的电子迁移率，因此，由二维材料作为沟道层材料制成的3D NAND存储器，能够实现3D NAND存储器更好的电学性能。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种3D NAND存储器及其制造方法。

背景技术

3D NAND存储器是一种拥有三维堆叠结构的闪存器件，其存储核心区是由交替堆叠的金属栅层和绝缘层结合垂直沟道管组成。相同面积条件下，垂直堆叠的金属栅层越多，意味着闪存器件的存储密度越大、容量越大。目前常见的存储结构的字线堆叠层数可达数十上百层。

然而，随着字线堆叠层数的增加，现有的3D NAND存储器存在电学性能较差的问题，例如，3D NAND存储器目前采用多晶硅作为沟道材料，其开态电流会随堆叠层数增加而迅速降低，这会导致读写障碍。目前改进多晶硅沟道的3D NAND存储器的开态电流的方法是通过增加沟道多晶硅的晶粒尺寸，但这会导致不同存储单元阈值电压的波动变大，且分布变宽，容易引发可靠性问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种3D NAND存储器及其制造方法，以解决现有3D NAND存储器存在的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种3D NAND存储器，包括：

衬底；

设置于所述衬底上层叠结构；

以及贯穿所述层叠结构的沟道孔；

其中，所述沟道孔的侧壁上依次设置有阻挡层、电荷俘获层、遂穿层和沟道层，所述沟道层包括二维材料层；所述二维材料层为由能够稳定生长的二维材料形成。

可选地，所述沟道层还包括设置于所述二维材料层上的衬底材料层。

可选地，所述二维材料为过渡金属硫族化物。

可选地，所述过渡金属硫化物中的过渡金属为Mo、W、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf和V中的至少一种。

可选地，所述过渡金属硫化物中的硫族元素为S、Se和Te中的至少一种。

可选地，所述二维材料中包括磷和氮化硼中的至少一种。

可选地，所述二维材料中包括掺杂元素。

可选地，形成衬底材料层的衬底材料为多晶硅。

一种3D NAND存储器的制造方法，包括：

在衬底上形成层叠结构；

刻蚀所述层叠结构以形成贯穿所述层叠结构的沟道孔；

在沟道孔侧壁上依次形成阻挡层、电荷俘获层、遂穿层；

在所述遂穿层上形成二维材料层，所述二维材料层作为3D NAND存储器的沟道层，所述二维材料层为由能够稳定生长的二维材料形成。

可选地，形成二维材料层之后，还包括：

在所述二维材料层上形成衬底材料层，所述衬底材料层和所述二维材料层共同作为3D NAND存储器的沟道层。

可选地，所述二维材料为过渡金属硫族化物。

可选地，所述在所述遂穿层上形成二维材料层，具体包括：

在所述遂穿层上形成过渡金属氧化物层；

对所述过渡金属氧化物层进行硫化，将所述过渡金属氧化物层硫化成过渡金属硫族化物层。