[发明专利]3D NAND存储器及其形成方法

说明书

一种3D NAND存储器及其形成方法，其中所述3D NAND存储器的形成方法通过在栅极隔槽区中形成至少一个贯穿堆叠结构的伪共源极，后续在伪共源极两侧的栅极隔槽区形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的形成栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁，即后续在形成栅极隔槽的过程中以及形成栅极隔槽之后去除牺牲层的过程中以及形成控制栅和阵列共源极的过程中，所述伪共源极能支撑栅极隔槽的两侧侧壁，防止栅极隔槽的两侧侧壁变形或倾斜，从而保证形成的栅极隔槽的特征尺寸的稳定性，提高3D NAND存储器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种降低3D NAND存储器及其方法。

背景技术

NAND闪存是一种功耗低、质量轻和性能佳的非易失存储产品，在电子产品中得到了广泛的应用。目前，平面结构的NAND闪存已近实际扩展的极限，为了进一步的提高存储容量，降低每比特的存储成本，提出了3D结构的3D NAND存储器。

现有3D NAND存储器的形成过程一般包括：在衬底上形成隔离层和牺牲层交替层叠的堆叠结构；刻蚀所述堆叠结构，在堆叠结构中形成沟道通孔，在形成沟道通孔后，刻蚀沟道通孔底部的衬底，在衬底中形成凹槽；在沟道通孔底部的凹槽中，通过选择性外延生长(Selective Epitaxial Growth)形成外延硅层，通常该外延硅层也称作SEG；在所述沟道通孔中形成电荷存储层和沟道层，所述沟道层与外延硅层连接；去除牺牲层，在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线。

现有的存储器一般包括若干存储块(Block)，存储块与存储块之间一般通过沿垂直方向贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁(Gate Line Slit，GLS)隔开，但是现有3D NAND存储器制作过程中，栅极隔槽的特征尺寸容易波动，影响存储器的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在怎样保持3D NAND存储器制作过程中栅极隔槽的特征尺寸的稳定性。

本发明提供了一种3D NAND存储器的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有牺牲层和隔离层交替层叠的堆叠结构，所述堆叠结构包括若干平行的栅极隔槽区，相邻栅极隔槽区之间为通孔区；

在所述栅极隔槽区中形成至少一个垂直贯穿堆叠结构的伪共源极孔；

在所述伪共源极孔中填充支撑材料，形成伪共源极；

刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；

在所述栅极隔槽中形成阵列共源极。

可选的，所述伪共源极的材料为氧化硅或多晶硅。

可选的，在所述通孔区中形成若干垂直贯穿堆叠结构的沟道通孔和伪沟道通孔。

可选的，在形成所述伪共源极孔的同时，形成所述沟道通孔和伪沟道通孔。

可选的，形成所述伪共源极孔、沟道通孔和伪沟道通孔之后，在所述沟道通孔中填充沟道通孔的通孔牺牲材料层；在所述伪共源极孔和伪沟道通孔中填充支撑材料，在伪共源极孔中形成伪共源极的同时，在伪沟道通孔中形成伪沟道结构；去除所述通孔牺牲层，暴露出沟道通孔，在所述沟道通孔中形成存储结构。

可选的，形成存储结构后，刻蚀所述伪共源极两侧的栅极隔槽区中的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的栅极隔槽，且所述伪共源极两侧的栅极隔槽暴露出伪共源极对应的侧壁；沿栅极隔槽去除所述牺牲层；在去除牺牲层的位置形成控制栅或字线；形成控制栅或字线后，在栅极隔槽中形成阵列共源极。

可选的，所述存储结构包括位于沟道通孔侧壁表面上的电荷存储层和位于电荷存储层侧壁表面的沟道层。