[发明专利]三维存储器及其制备方法

说明书

本申请提供了一种三维存储器及其制备方法，该方法包括：在衬底上形成包括交替堆叠的电介质层和牺牲层的叠层结构；形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的栅线缝隙；对栅线缝隙进行填充，以形成填充层；去除位于栅线缝隙顶部的填充层，以形成沟槽；在叠层结构远离衬底的一侧以及沟槽中沉积保护层。该三维存储器及其制备方法在一定程度上避免栅线缝隙局部发生形变导致结构不稳定甚至坍塌，进而可以增加存储器的良率。

技术领域

本申请涉及半导体设计及制造领域，更具体地，涉及一种三维存储器(3D NAND)的结构及其制备方法。

背景技术

随着三维存储器的发展，对存储器的存储容量的要求越来越高，因此需要在晶圆上实现更多的堆叠层数，以进一步提高存储容量。

但是三维存储器的制作工艺复杂，在工艺过程中涉及大量的加热和冷却的步骤，随着堆叠结构中堆叠层数的增加，每一次加热和冷却过程都可能造成晶圆和堆叠结构内部局部应力发生变化，晶圆和堆叠结构局部应力的变化可能会引起晶圆的翘曲，在存储器的制造过程中会存在结构不稳定甚至坍塌的风险，从而影响存储器的质量，提高了存储器的制作成本。

现有技术一般对栅线缝隙进行填充，通过改变填充材料并结合热处理工艺来调节晶圆和堆叠结构内部局部应力，但是现有技术中依然存在成本高、工艺复杂且无法有效解决局部应力可能引起的结构不稳定甚至坍塌的问题。

发明内容

本申请提供了一种可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的三维存储器及其制备方法。

根据本申请的一个方面，提供一种三维存储器的制备方法，所述方法可包括：在衬底上形成包括交替堆叠的电介质层和牺牲层的叠层结构；形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的栅线缝隙；对所述栅线缝隙进行填充，以形成填充层；去除位于所述栅线缝隙顶部的填充层，以形成沟槽；以及在所述叠层结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽中沉积保护层。

在本申请一个实施方式中，所述保护层的材料可为绝缘材料。

在本申请一个实施方式中，对所述栅线缝隙进行填充，以形成填充层之前还可包括：在所述栅线缝隙内壁上形成阻隔层。

在本申请一个实施方式中，在所述叠层结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽中沉积保护层之后还可包括：对所述保护层进行平坦化处理。

在本申请一个实施方式中，在所述叠层结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽中沉积保护层之后还可包括：对所述叠层结构进行热处理。

在本申请一个实施方式中，对所述栅线缝隙进行填充，以形成填充层之前还可包括：经由所述栅线缝隙将所述牺牲层置换为栅极层。

在本申请一个实施方式中，经由所述栅线缝隙将所述电介质层置换为栅极层可包括：经由所述栅线缝隙去除所述牺牲层，以形成牺牲间隙；在所述栅线缝隙侧壁以及所述牺牲间隙内壁上形成绝缘层；在所述牺牲间隙内填充导电材料，以形成所述栅极层。

在本申请一个实施方式中，在所述栅线缝隙侧壁以及所述牺牲间隙内壁上形成绝缘层可包括：在所述栅线缝隙侧壁以及所述牺牲间隙内壁上依次形成阻挡层和粘合层；以及去除所述栅线缝隙侧壁上的所述粘合层。

在本申请一个实施方式中，形成贯穿所述叠层结构并延伸至所述衬底的栅线缝隙之前，所述方法还可包括：形成贯穿所述叠层结构并延伸至所述衬底的沟道孔；以及在所述沟道孔的内壁上依次形成功能层和沟道层，并在所述沟道孔内填充绝缘材料，以形成沟道结构。

本申请另一方面提供了一种三维存储器，可包括：衬底；叠层结构，位于所述衬底上，包括交替堆叠的电介质层和栅极层；贯穿所述叠层结构的栅线缝隙，所述栅线缝隙内设置有填充层；以及保护层，位于所述叠层结构远离所述衬底的一侧上并填充所述栅线缝隙的剩余部分。