[发明专利]一种三维存储器及其制作方法

说明书

本发明提供一种三维存储器及其制作方法，该方法包括以下步骤：提供一基底结构，基底结构自下而上依次包括衬底、底部牺牲层、底部介质层及叠层结构，叠层结构包括在垂直方向上堆叠的多层栅极牺牲层，相邻栅极牺牲层之间设有电介质层；形成垂直沟道结构于基底结构中，垂直沟道结构包括沟道层及环绕于沟道层的存储叠层；形成栅线缝隙于基底结构中；形成侧墙保护层于栅线缝隙的侧壁，侧墙保护层包括至少三层膜层；去除底部牺牲层，得到底部横向缝隙，底部横向缝隙暴露出垂直沟道结构的一部分侧面。本发明采用多层复合膜结构作为栅线缝隙侧壁的保护层，一方面可以更好地保护两侧的叠层结构，另一方面可以极大地减小侧壁保护层的总厚度，扩大工艺窗口。

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，涉及一种三维存储器及其制作方法。

背景技术

三维存储器包括3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。在3D NOR闪存中，存储单元在位线和地线之间并联排列，而在3D NAND闪存中，存储单元在位线和地线之间串列排列。3D NAND闪存具有较低的读取速度，但是却具有较高的写入速度，适合用于存储数据，其优点在于体积小、容量大。

闪存器件根据电荷存储层的形状划分包括一种硅-氧化物-氮化物-氧化物(SONO)器件，SONO型闪存器件具有较高的可靠性，并能够以较低的电压执行编程和擦除操作，且SONO型闪存器件具有很薄的单元，便于制造。SONO刻蚀是SONO型闪存器件制作中一个很重要的工艺步骤，具体为：沟道孔的侧壁和底部形成有SONO堆叠结构层，通过SONO刻蚀步骤刻蚀去除位于沟道孔底部的SONO堆叠结构层，以暴露出硅外延层。SONO刻蚀形貌决定沟道孔上下连接的结构的功能以及影响良率大小，因此在3D NAND工艺中是非常重要的步骤。

然而，随着3D Nand层数增加，SONO刻蚀也开始面临较大的挑战。目前，出现一种新的闪存器件，其不采用SONO型闪存器件从沟道结构底部引出沟道层的方式，而是从沟道结构侧面引出沟道层，可以避免3D Nand由于层数增加带来的SONO Etch的挑战。

沟道侧面引出层的形成需要预先去除其形成位置的底部牺牲层，蚀刻剂由栅线缝隙导入。在底部牺牲层去除的时候会对栅线缝隙侧壁产生负面影响，若侧壁保护层被破坏而暴露出两侧的叠层结构，形成沟道侧面引出层时会在暴露的叠层结构侧壁形成硅缺陷，进而影响后续叠层结构中栅线牺牲层的去除，使得氮化硅去除不彻底，后续形成的栅线层无法电连接沟道结构侧壁。另外，栅线缝隙与底部牺牲层交界处的底部拐角容易受到损伤，形成结构脆弱点。

因此，对于栅线缝隙侧壁的保护至关重要，如何提供一种新的三维存储器的制作方法以提高产品良率，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维存储器及其制作方法，用于解决现有技术中三维存储器制造过程中由于工艺窗口的限制，栅线缝隙侧墙保护层在底部牺牲层去除过程中容易被损坏，导致对器件产生不良影响，并且底部拐角的位置容易受到损伤，形成脆弱点的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维存储器的制作方法，包括以下步骤：

提供一基底结构，所述基底结构自下而上依次包括衬底、底部牺牲层、底部介质层及叠层结构，所述叠层结构包括在垂直方向上堆叠的多层栅极牺牲层，相邻所述栅极牺牲层之间设有电介质层；

形成垂直沟道结构于所述基底结构中，所述垂直沟道结构在垂直方向上贯穿所述叠层结构，并往下延伸至所述衬底中，所述垂直沟道结构包括沟道层及环绕于所述沟道层外侧面及外底面的存储叠层；

形成栅线缝隙于所述基底结构中，所述栅线缝隙在垂直方向上贯穿所述叠层结构，并往下延伸至所述底部牺牲层中；

形成侧墙保护层于所述栅线缝隙的侧壁，所述侧墙保护层包括至少三层膜层，且至少有两层膜层的材质不同；