[发明专利]一种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的制备方法，包括：设置衬底，并在在衬底上交替堆叠栅极牺牲层和层间绝缘层以形成叠层结构；在叠层结构的台阶区形成贯穿所述叠层结构并延伸至衬底的虚拟沟道孔；以及在形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构。本申请还公开了一种三维存储器，包括：衬底；叠层结构，设置于衬底上，由栅极层和层间绝缘层交替堆叠形成，并具有台阶结构；虚拟沟道结构，位于贯穿所述台阶结构并延伸衬底的虚拟沟道孔内；以及绝缘介质层，填充所述台阶结构的远离所述衬底的上方区域，且所述绝缘介质层的上表面与所述叠层结构的上表面平齐。

技术领域

本申请涉及半导体器件领域，更具体地，涉及一种三维存储器及其制备方法。

背景技术

在现有三维存储器的制备工艺中，随着三维存储器中沿垂直方向堆叠的存储单元层数越来越多，在堆叠结构中采用台阶结构时，为了使台阶区的底层栅极替代的过程中不产生塌陷，通常需要在形成台阶结构之后形成虚拟沟道孔以对台阶区进行支撑。然而，随着三维存储器中的叠层结构的层数增多，在较深台阶区，由于填充在台阶结构上方的绝缘介质层在刻蚀过程中的保型性较差，易于发生孔变形，使得所形成的深孔结构的形貌难以保持一致。因而，台阶区形貌的不一致导致无法保证深孔刻蚀一致性的问题。

为了解决该问题，传统工艺通常提高虚拟沟道孔的定向刻蚀并增大纵向刻蚀能量，使得较深台阶区的孔变形有所改善。但是，此做法并不能杜绝孔的变形现象，且会进一步压缩后续制程的工艺窗口。

应当理解，该背景技术部分旨在部分地为理解该技术提供有用的背景。然而，该背景技术部分也可以包括在本文中所公开的主题的相应有效申请日之前不属于相关领域的技术人员已知或理解的内容的一部分的观点、构思或认识。

发明内容

为了解决或部分解决现有技术中存在的上述问题中，本申请的一方面提供了一种三维存储器的制备方法，可以包括：提供衬底，在衬底中定义台阶区；在衬底上形成叠层结构，叠层结构包括交替堆叠栅极牺牲层和层间绝缘层；在台阶区形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的虚拟沟道孔；以及在叠层结构的形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构。

在本申请的一个实施方式中，在形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构的步骤之前，还可以包括：在虚拟沟道孔的靠近衬底的底部形成垫层。

在本申请的一个实施方式中，在形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构的步骤之前，还可以包括：在虚拟沟道孔中填充牺牲保护层。

在本申请的一个实施方式中，还可以对牺牲保护层进行平坦化处理，使其上表面与所述叠层结构的上表面平齐。

在本申请的一个实施方式中，在形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构的步骤可以包括：采用刻蚀工艺形成台阶结构，其中，栅极牺牲层、层间绝缘层与牺牲保护层之间的刻蚀选择比为1:1:(0.8～1)。

在本申请的一个实施方式中，在形成有虚拟沟道孔的台阶区形成台阶结构的步骤之后，还可以包括：去除牺牲保护层；以及采用绝缘材料填充虚拟沟道孔，以形成绝缘填充层。在本申请的一个实施方式中，在采用绝缘材料填充虚拟沟道孔以形成虚拟沟道的步骤之后，还可以包括：在台阶结构上方形成绝缘介质层；以及对绝缘介质层进行平坦化处理，使其上表面与叠层结构的上表面平齐。

本申请的另一方面提供了一种三维存储器，可以包括：衬底；叠层结构，设置于衬底上，由栅极层和层间绝缘层交替堆叠形成，并具有台阶结构；虚拟沟道，位于贯穿所述台阶结构并延伸至所述衬底的虚拟沟道孔内；以及绝缘介质层，填充所述台阶结构的远离所述衬底的上方区域，且所述绝缘介质层的上表面与所述叠层结构的上表面平齐。

在本申请的一个实施方式中，虚拟沟道结构还可包括，设置于虚拟沟道孔的内壁的绝缘填充层。

在本申请的一个实施方式中，虚拟沟道结构中的绝缘填充层的材料和绝缘介质层的材料不同。

在本申请的一个实施方式中，绝缘填充层可采用原子层沉积工艺形成。