[发明专利]三维存储器及其制备方法

说明书

本申请公开了一种三维存储器及其制备方法。三维存储器包括衬底及位于衬底上的堆叠层，堆叠层设有贯穿堆叠层的若干沟道孔及若干栅极线狭缝，若干沟道孔与若干栅极线狭缝间隔设置，且若干栅极线狭缝将若干沟道孔分隔成多个间隔设置的区域；若干沟道孔内形成有存储结构，存储结构沿若干沟道孔轴向设置，且与衬底电性连接，若干栅极线狭缝内的填充结构与衬底绝缘连接。本申请提供的三维存储器避免了堆叠层与若干栅极线狭缝内填充结构的电性连接而导致漏电的情况，从而提高了三维存储器的良率及可靠性。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种三维存储器及其制备方法。

背景技术

三维(3 Dimension,3D)存储器作为一种典型的垂直沟道式三维存储器，通常包括衬底、多层栅极层与介质层交替堆叠设置的堆栈层及栅极线狭缝。栅极线狭缝贯穿堆栈层，能够用于置换栅极层。

传统技术中，栅极线狭缝内填充导电通路及间隔导电通路与栅极层之间的绝缘层，且导电通路与衬底的电性连接。由于三维存储器在运行过程中，栅极层会存在高压，由于此绝缘层结构较薄，且在制备的绝缘层容易出现瑕疵，绝缘层可能破损导致栅极层与导电通路电性连接而引起三维存储器的漏电，从而导致三维存储器的失效。

发明内容

基于上述栅极线狭缝中绝缘层较薄可能导致三维存储器失效的问题，本申请提供了一种三维存储器及其制备方法，有效避免了栅极层与栅极线狭缝内的填充结构的电性连接。

第一方面，本申请提供了一种三维存储器。三维存储器包括衬底及位于所述衬底上的堆叠层，所述堆叠层设有贯穿所述堆叠层的若干沟道孔及若干栅极线狭缝，所述若干沟道孔与所述若干栅极线狭缝间隔设置，且若干所述栅极线狭缝将所述若干沟道孔分隔成多个间隔设置的区域；所述若干沟道孔内形成有存储结构，所述存储结构沿所述若干沟道孔轴向设置，且与所述衬底电性连接，所述若干栅极线狭缝内的填充结构与所述堆叠层绝缘，且与所述衬底绝缘。

在一种实施方式中，所述若干栅极线狭缝内填充绝缘材料以形成绝缘柱，且所述绝缘柱接触所述衬底。

在一种实施方式中，所述若干栅极线狭缝内的填充结构与所述衬底之间具有间隙。

在一种实施方式中，所述衬底为N型掺杂半导体结构，所述三维存储器还包括电流通路，所述电流通路沿垂直于所述衬底的方向延伸，且所述电流通路与所述衬底电性连接。

在一种实施方式中，所述堆叠层包括多层交替堆叠设置的栅极层及介质层，所述电流通路位于所述堆叠层的周边，且与所述栅极层及所述介质层间隔设置。

在一种实施方式中，所述三维存储器包括核心区及位于所述核心区的台阶区，所述堆叠层的周缘形成有台阶结构，所述台阶结构位于所述台阶区，所述电流通路位于所述台阶结构远离所述核心区的一侧。

在一种实施方式中，所述存储结构包括沿所述沟道孔轴向设置的介质层及存储通道，所述存储通道位于所述介质层远离所述栅极层的一侧，且所述存储通道与所述衬底电性连接。

在一种实施方式中，在所述堆叠层与所述衬底之间设有一层绝缘层，所述绝缘层的厚度大于一层所述栅极层与一层介质层的厚度之和。

第二方面，本申请还提供一种三维存储器的制备方法。三维存储器的制备方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成多层牺牲层与介质层交替堆叠设置的堆栈层；

刻蚀所述堆栈层，以形成贯穿所述堆栈层的若干栅极线狭缝；

通过所述若干栅极线狭缝将多层所述牺牲层置换为栅极层；

采用绝缘介质填满所述若干栅极线狭缝，且所述若干栅极线狭缝内的填充结构与所述衬底绝缘连接。