[发明专利]三维存储器及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体器件领域，公开了一种三维存储器及其制造方法。所述三维存储器包括：半导体结构，所述半导体结构包含衬底和层叠于所述衬底上的堆叠层，其中，所述堆叠层包括交替设置的层间绝缘层和栅极层；所述堆叠层形成有阶梯结构，所述阶梯结构具有多个台阶；所述阶梯结构上形成有阶梯式的阻挡层；在所述阻挡层上的阶梯式的金属刻蚀停止层；在所述金属刻蚀停止层上的氧化层；在所述氧化层中的接触孔，所述接触孔垂直延伸穿过所述金属刻蚀停止层和所述阻挡层，且所述接触孔内填充有导电材料层与所述栅极层接触。本发明提供的三维存储器及其制造方法避免了在刻蚀下层台阶的接触孔时，上层台阶的栅极层发生刻蚀穿通。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种三维存储器及其制造方法。

背景技术

为了克服二维存储器件的限制，业界已经研发了具有三维(3D)结构的存储器件，通过将存储器单元三维地布置在衬底之上来提高集成密度。

在例如3D NAND闪存的三维存储器件中，存储阵列可包括核心(core)区和阶梯区。阶梯区用来供存储阵列各层中的栅极层引出接触部。这些栅极层作为存储阵列的字线，执行编程、擦写、读取等操作。

在3D NAND闪存的制作过程中，在阶梯区的各级台阶结构上刻蚀形成接触孔，然后填充接触孔，从而引出栅极层的电信号。在实际生产过程中，由于3D NAND闪存台阶层数较多，在接触孔刻蚀步骤中，为了保证下层台阶能够被顺利引出，上层台阶容易被过刻蚀(Over Etch)，出现刻蚀穿通(Punch Through)，导致栅极金属层之间相互短接，降低产品良率。

发明内容

本发明提供了一种三维存储器及其制造方法，避免了在刻蚀下层台阶的接触孔时，上层台阶的栅极层发生刻蚀穿通。

一方面，本发明提供了一种三维存储器的制造方法，包括：

提供半导体结构，所述半导体结构包含衬底和层叠于所述衬底上的堆叠层，其中，所述堆叠层包括交替设置的层间绝缘层和牺牲层，所述牺牲层用于被置换成栅极层；所述堆叠层形成有阶梯结构，所述阶梯结构具有多个台阶；所述阶梯结构上层叠有阶梯式的阻挡层和氧化层；

在所述阻挡层上形成阶梯式的金属刻蚀停止层；

以所述金属刻蚀停止层作为停止层对所述氧化层进行刻蚀形成接触孔，所述接触孔中暴露部分所述金属刻蚀停止层；

以所述栅极层作为停止层在所述接触孔中对所述金属刻蚀停止层以及所述阻挡层进行刻蚀，使得所述接触孔中暴露部分所述栅极层；

在所述接触孔内填充导电材料层。

优选的，在所述阻挡层上形成阶梯式的金属刻蚀停止层的步骤包括：

在所述阻挡层上形成阶梯式的刻蚀停止层；

将所述牺牲层、所述刻蚀停止层分别置换为所述栅极层、所述金属刻蚀停止层。

优选的，所述刻蚀停止层的材料包括氮化硅。

优选的，所述金属刻蚀停止层的材料包括钨。

优选的，对所述金属刻蚀停止层以及所述阻挡层进行刻蚀采用干法刻蚀。

优选的，所述氧化层与阶梯式的所述刻蚀停止层的顶部台阶齐平。

优选的，所述在所述接触孔内填充导电材料层的步骤，包括：

沿所述接触孔内壁沉积绝缘层；

在所述接触孔底部刻蚀穿通所述绝缘层；

在所述接触孔内填充导电材料层。

另一方面，本发明还提供了一种三维存储器，包括：