三维存储器结构及其形成方法与流程

本发明涉及集成电路制造，尤其涉及一种三维存储器结构及其形成方法。

背景技术：

1、三维存储器结构中包括呈阵列排布的多个存储单元，每个所述存储单元中均包括电容器等存储器件。在形成三维存储器结构的过程中，通常同时形成多个通孔，之后形成连续分布于多个所述通孔内的下电极层、连续分布于多个所述通孔内且覆盖所述下电极层的存储层以及连续分布于多个所述通孔内且覆盖所述存储层的上电极层。接着，通过光刻、刻蚀工艺将所述上电极层、所述存储层和所述下电极层断开，以每个所述通孔内剩余的所述上电极层、所述存储层和所述下电极层共同作为一个存储器件，相邻所述通孔内的所述存储器件断开连接。然后，将每个所述存储器件中的所述上电极层分别引出，并通过顶层金属层实现上电极层之间的电路连接。但是，当前形成三维存储器结构的工艺较为复杂，在断开所述下电极层、所述存储层和所述上电极层的连接时需要使用多道光罩，从而在增大三维存储器结构制造难度和制造成本的同时，还降低了三维存储器结构的产能。另外，在断开所述下电极层、所述存储层和所述上电极层的连接时，时常出现所述下电极层没有彻底断开的问题，从而极易引起相邻存储单元之间的漏电，导致三维存储器结构稳定性和可靠性的降低。

2、因此，如何简化三维存储器结构的制造工艺，提高三维存储器结构的制造效率，并改善三维存储器结构的性能稳定性和可靠性，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种三维存储器结构及其形成方法，用于简化三维存储器结构的制造工艺，提高三维存储器结构的制造效率，并改善三维存储器结构的性能稳定性和可靠性。

2、根据一些实施例，本发明提供了一种三维存储器结构的形成方法，包括如下步骤：

3、形成基底，所述基底至少包括沿第一方向排布的多个晶体管；

4、形成连续与多个所述晶体管电连接的下电极材料层；

5、去除部分所述下电极材料层，形成相互独立且与多个所述晶体管一一对应电连接的多个下电极层；

6、形成连续覆盖多个所述下电极层的存储层，并形成覆盖所述存储层的上电极层。

7、在一些实施例中，形成基底的具体步骤包括：

8、形成衬底，所述衬底内包括沿所述第一方向排布的多个有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第一方向位于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区；

9、于所述衬底上形成与多个所述沟道区一一对应的多个栅极结构、覆盖所述栅极结构和所述衬底的介质层、贯穿所述介质层且与所述漏极区电连接的第一导电连接柱，所述晶体管包括所述有源区和位于所述沟道区上方的所述栅极结构。

10、在一些实施例中，形成连续与多个所述晶体管电连接的下电极材料层的具体步骤包括：

11、形成覆盖所述介质层的隔离层，所述隔离层中具有一一暴露多个所述第一导电连接柱的接触孔；

12、形成连续覆盖多个所述接触孔的内壁和所述隔离层的表面的所述下电极材料层，且所述下电极材料层与第一导电连接柱电连接。

13、在一些实施例中，去除部分所述下电极材料层，形成相互独立且与多个所述晶体管一一对应电连接的多个下电极层的具体步骤包括：

14、形成连续填充满多个所述接触孔且覆盖所述下电极材料层的表面的牺牲层；

15、去除全部的所述牺牲层和位于所述接触孔的外部的所述下电极材料层，所述接触孔内剩余的所述下电极材料层作为所述下电极层。

16、在一些实施例中，去除全部的所述牺牲层和位于所述接触孔的外部的所述下电极材料层的具体步骤包括：

17、采用等离子体刻蚀工艺沿第二方向去除部分所述牺牲层和位于所述接触孔的外部的所述下电极材料层，所述第二方向与所述第一方向相交；

18、去除剩余的所述牺牲层。

19、在一些实施例中，形成连续覆盖多个所述下电极层的存储层，并形成覆盖所述存储层的上电极层之后，还包括如下步骤：

20、形成填充满所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充层。

21、在一些实施例中，所述基底中还包括贯穿所述介质层且与所述源极区电连接的第二导电连接柱；形成填充满所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充层的具体步骤包括：

22、形成连续填充满多个所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充材料层；

23、去除所述第二导电连接柱上方和所述栅极结构上方的所述导电填充材料层，所述接触孔内剩余的所述导电填充材料层作为所述导电填充层，且沿所述第一方向相邻的两个所述接触孔内的所述导电填充层电连接。

24、在一些实施例中，形成填充满所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充层之后，还包括如下步骤：

25、形成覆盖所述隔离层和所述导电填充层的绝缘层；

26、形成贯穿所述绝缘层且与所述导电填充层电连接的第三导电连接柱，并形成贯穿所述绝缘层和所述隔离层并与所述第二导电连接柱电连接的第四导电连接柱；

27、于所述绝缘层上方形成与所述第三导电连接柱电连接的第一导电层，并于所述绝缘层上方形成与所述第四导电连接柱电连接的第二导电层。

28、根据另一些实施例，本发明还提供了一种三维存储器结构，包括：

29、至少沿第一方向排布的多个晶体管；

30、与多个所述晶体管一一电连接的多个下电极层，所述下电极层沿第二方向位于所述晶体管上方，且多个所述下电极层相互独立，所述第一方向与所述第二方向相交；

31、连续覆盖多个所述下电极层的存储层；

32、覆盖所述存储层的上电极层。

33、在一些实施例中，还包括：

34、衬底，所述晶体管包括位于所述衬底内的有源区，所述有源区包括沟道区以及沿所述第一方向位于所述沟道区相对两侧的源极区和漏极区；

35、介质层，覆盖于所述衬底上，所述晶体管还包括位于所述沟道区上方的栅极结构，且所述介质层覆盖所述栅极结构；

36、第一导电连接柱，位于所述衬底上且沿所述第二方向贯穿所述介质层，所述第一导电连接柱电连接所述漏极区和所述下电极层。

37、在一些实施例中，还包括：

38、隔离层，覆盖于所述介质层上，所述隔离层中具有暴露所述第一导电连接柱的接触孔，所述下电极层位于所述接触孔内且覆盖于所述接触孔的内壁，所述存储层连续分布于多个所述接触孔内且覆盖于所述下电极层表面，所述上电极层连续分布于多个所述接触孔内且覆盖于所述存储层表面；

39、导电填充层，填充满所述接触孔且覆盖于所述上电极层的表面。

40、在一些实施例中，沿所述第一方向相邻的两个所述晶体管中的所述漏极区相对分布，沿所述第一方向相邻的两个所述接触孔内的所述导电填充层电连接。

41、在一些实施例中，还包括：

42、绝缘层，覆盖于所述隔离层和所述导电填充层上；

43、第三导电连接柱，沿所述第二方向贯穿所述绝缘层，多个所述第三导电连接柱一一与多个所述导电填充层电连接；

44、第一导电层，位于所述绝缘层上，且多个所述第一导电层一一与多个所述第三导电连接柱电连接。

45、本发明提供的三维存储器结构及其形成方法，通过在形成连续与多个晶体管电连接的下电极材料层之后，且在形成存储层之前，先去除部分的所述下电极材料层，断开各个存储单元的下电极材料层之间的连接，形成相互独立且与多个所述晶体管一一对应电连接的多个下电极层，后续再形成连续覆盖多个所述下电极层的存储层和覆盖所述存储层的上电极层，一方面，能够确保相邻所述存储单元之间的所述下电极层能够完全断开，避免了相邻所述存储单元之间的漏电问题，从而提高了所述三维存储器结构的可靠性和稳定性；另一方面，后续无需再分割所述存储层和所述上电极层，减少了至少两道光罩工艺的使用，不仅简化了所述三维存储器结构的制造工艺并提高了三维存储器结构的制造效率，也降低了三维存储器工艺的制造成本。

技术特征：

1.一种三维存储器结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，形成基底的具体步骤包括：

3.根据权利要求2所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，形成连续与多个所述晶体管电连接的下电极材料层的具体步骤包括：

4.根据权利要求3所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，去除部分所述下电极材料层，形成相互独立且与多个所述晶体管一一对应电连接的多个下电极层的具体步骤包括：

5.根据权利要求4所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，去除全部的所述牺牲层和位于所述接触孔的外部的所述下电极材料层的具体步骤包括：

6.根据权利要求4所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，形成连续覆盖多个所述下电极层的存储层，并形成覆盖所述存储层的上电极层之后，还包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，所述基底中还包括贯穿所述介质层且与所述源极区电连接的第二导电连接柱；形成填充满所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充层的具体步骤包括：形成连续填充满多个所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充材料层；去除所述第二导电连接柱上方和所述栅极结构上方的所述导电填充材料层，所述接触孔内剩余的所述导电填充材料层作为所述导电填充层，且沿所述第一方向相邻的两个所述接触孔内的所述导电填充层电连接。

8.根据权利要求7所述的三维存储器结构的形成方法，其特征在于，形成填充满所述接触孔且覆盖所述上电极层的导电填充层之后，还包括如下步骤：

9.一种三维存储器结构，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的三维存储器结构，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求10所述的三维存储器结构，其特征在于，还包括：

12.根据权利要求11所述的三维存储器结构，其特征在于，沿所述第一方向相邻的两个所述晶体管中的所述漏极区相对分布，沿所述第一方向相邻的两个所述接触孔内的所述导电填充层电连接。

13.根据权利要求11所述的三维存储器结构，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种三维存储器结构及其形成方法。所述三维存储器结构的形成方法包括如下步骤：形成基底，所述基底至少包括沿第一方向排布的多个晶体管；形成连续与多个所述晶体管电连接的下电极材料层；去除部分所述下电极材料层，形成相互独立且与多个所述晶体管一一对应电连接的多个下电极层；形成连续覆盖多个所述下电极层的存储层，并形成覆盖所述存储层的上电极层。本发明避免了相邻存储单元之间的漏电问题，从而提高了所述三维存储器结构的可靠性和稳定性，且简化了所述三维存储器结构的制造工艺并提高了三维存储器结构的制造效率。

技术研发人员：郭秋生,方迪,丁甲,张继伟,胡林辉,周华
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23