[发明专利]用于三维NAND存储器中的字线触点的阻挡层及其制造方法

说明书

本公开内容提供了一种用于形成三维存储器器件的方法。该方法包括在垂直于衬底的第一方向上在衬底上设置交替电介质堆叠体；以及在交替电介质堆叠体中形成阶梯结构和分隔壁。阶梯结构与分隔壁在平行于衬底的第二方向上延伸，并且分隔壁与阶梯结构相邻。该方法还包括在阶梯结构上依次形成第一阻挡层和不同于第一阻挡层的第二阻挡层。该方法还包括在分隔壁中形成栅极线缝隙(GLS)开口。GLS开口在第一方向上穿透交替电介质堆叠体，并且在平行于衬底并且垂直于第二方向的第三方向上远离第二阻挡层。

技术领域

本公开内容总体上涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种用于形成阻挡层以在三维NAND闪存中为字线触点提供蚀刻停止的结构和制造方法。

背景技术

随着存储器器件缩小到较小的管芯尺寸以降低制造成本并且增加存储密度，由于工艺技术限制和可靠性问题，平面存储器单元的缩放面临挑战。三维(3D)存储器架构可以解决平面存储器单元中的密度和性能限制。

在3D NAND闪存存储器中，多层存储器单元可以垂直堆叠，使得每单位面积的存储密度可以大大增加。垂直堆叠的存储器单元可以通过字线和位线寻址，其中每条字线可以控制一层上的存储器单元。为了形成到垂直堆叠的字线的电连接，可以使用阶梯结构来形成用于每条字线的触点结构。

为了进一步增加3D NAND闪存存储器的存储密度，已相当大地增加了垂直堆叠的字线的数量。因此，用于字线的触点结构具有宽范围的深度，其中最短的一个触点结构用于最上面的字线，并且最长的一个触点结构用于最下面的字线。为了同时形成用于字线的触点结构，可以在阶梯结构上设置蚀刻停止层(例如，氮化硅)以避免上部字线上的过蚀刻。然而，在制造触点结构之前的各种工艺期间，蚀刻停止层可能损失。另外，蚀刻停止层可能引入其他问题。例如，厚的蚀刻停止层可能在字线形成期间在钨再填充处引起接缝。因此，需要提供一种用于形成3D NAND闪存存储器的改进方法。

发明内容

本公开内容描述了用于形成阻挡层以在三维(3D)存储器器件中为字线触点提供蚀刻停止的改进的结构和制造方法的实施例。

本公开内容的一个方面提供了一种用于形成三维存储器器件的方法。该方法包括在垂直于衬底的第一方向上在衬底上设置交替电介质堆叠体；以及在交替电介质堆叠体中形成阶梯结构和分隔壁。阶梯结构与分隔壁在平行于衬底的第二方向上延伸，并且分隔壁与阶梯结构相邻。该方法还包括在阶梯结构上依次形成第一阻挡层和不同于第一阻挡层的第二阻挡层。该方法还包括在分隔壁中形成栅极线缝隙(GLS)开口。GLS开口在第一方向上穿透交替电介质堆叠体，并且在平行于衬底并且垂直于第二方向的第三方向上远离第二阻挡层。

在一些实施例中，在阶梯结构上形成第一阻挡层还包括：设置第一阻挡层以至少覆盖阶梯结构的阶梯梯级的侧壁。

在一些实施例中，在阶梯结构上形成第二阻挡层包括：在阶梯结构和分隔壁上设置电介质材料；以及去除电介质材料的设置在分隔壁上的第一部分。

在一些实施例中，该方法还包括：去除电介质材料的设置在阶梯结构的与分隔壁相邻的第二区域中的第二部分，以在阶梯结构的第一区域中形成第二阻挡层，其中，第一区域和第二区域在第二方向上延伸，并且第一区域在阶梯结构的中心。

在一些实施例中，该方法还包括：设置阻挡掩模以暴露分隔壁和阶梯结构的与分隔壁相邻的第二区域。

在一些实施例中，该方法还包括：将GLS填充物设置在GLS开口内部以形成GLS，其中，GLS填充物包括绝缘材料。

在一些实施例中，该方法还包括：通过GLS开口从第一电介质层之间去除第二电介质层以形成横向隧道；以及将第一导电材料设置在横向隧道内部以形成膜堆叠体，膜堆叠体包括交替堆叠的导电层和第一电介质层。

在一些实施例中，去除第二电介质层包括：相对于第一电介质层和第一阻挡层选择性地蚀刻第二电介质层。