[发明专利]三维存储器结构及其制备方法

权利要求书

1.一种三维存储器结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供半导体衬底；

于所述半导体衬底上形成叠层结构，并于所述叠层结构中形成沟道孔，其中，所述叠层结构包括交替叠置的牺牲层及绝缘介质层，所述沟道孔贯穿所述叠层结构并延伸至所述半导体衬底中；

于所述沟道孔的内壁上形成功能侧壁层，于所述功能侧壁层表面形成沟道层；

于所述叠层结构内形成栅极间隙，且所述栅极间隙与所述沟道孔之间具有间距；

基于所述栅极间隙去除所述牺牲层，以形成牺牲间隙；以及

于所述牺牲间隙内形成无氟金属栅层，所述无氟金属栅层与所述绝缘介质层相接触。

2.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，形成所述功能侧壁层之前还包括步骤：于所述沟道孔的内壁上形成高介电常数介质层，且所述功能侧壁层形成于所述高介电常数介质层表面。

3.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，所述无氟金属栅层包括无氟钨层，所述无氟钨层的制备方法包括：基于钨的氯化物和氢气反应生成所述无氟钨层。

4.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，形成所述功能侧壁的方法包括如下步骤：

于所述高介电常数介质层表面形成阻挡层；

于所述阻挡层表面形成存储层；以及

于所述存储层表面形成隧穿层。

5.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，于所述功能侧壁上形成所述沟道层之后还包括步骤：于所述沟道孔中形成填充绝缘层。

6.根据权利要求5所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，形成所述填充绝缘层的过程还包括于所述填充绝缘层中形成绝缘间隙。

7.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，于所述牺牲间隙内形成所述无氟金属栅层之后还包括如下步骤：

于所述栅极间隙底部对应的所述半导体衬底内形成源极区域；以及

于所述栅极间隙内形成导电材料层，所述导电材料层与所述源极区域相接触。

8.根据权利要求7所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，于所述栅极间隙内形成所述导电材料层之前还包括步骤：于所述栅极间隙的侧壁形成隔离层，且所述导电材料层形成于所述隔离层表面。

9.根据权利要求1所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，形成所述叠层结构之前还包括步骤：于所述半导体衬底上形成虚拟多晶硅层，且所述叠层结构形成于所述虚拟多晶硅层上，形成所述沟道层之后还包括步骤：去除所述虚拟多晶硅层，以形成虚拟间隙，并基于所述虚拟间隙去除对应位置的所述高介电常数介质层及所述功能侧壁层，并于所述虚拟间隙对应位置的所述沟道层的侧壁表面形成外延层。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的三维存储器结构的制备方法，其特征在于，所述沟道孔包括N个上下连通设置的子沟道孔，所述叠层结构包括在垂直于所述半导体衬底表面的方向上依次堆叠的N个子叠层结构，各所述子叠层结构与各所述子沟道孔一一对应，其中，N为大于等于2的整数，形成所述叠层结构及所述沟道孔的形成步骤包括：

于所述半导体衬底上形成第一子叠层结构；

于所述第一子叠层结构中形成贯穿所述第一子叠层结构的第一子沟道孔；

于所述第一子沟道孔中填充第一填孔牺牲层；

继续在所述半导体衬底上形成后续子叠层结构、子沟道孔及填孔牺牲层，直到形成第N子叠层结构、第N子沟道孔及第N-1填孔牺牲层，使得顶部的子沟道孔显露下层的子栅极间隙中的填孔牺牲层；以及

基于所述第N子沟道孔去除各填孔牺牲层，得到所述叠层结构及所述沟道孔。