CN115000078A - 三维存储器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种三维存储器及其制备方法。该方法包括：在衬底上形成包括交替叠置的电介质层和牺牲层的叠层结构；形成贯穿叠层结构的沟道结构；形成至少一个选择栅极层，其中，选择栅极层的材料包括多晶硅；形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的栅极缝隙；以及经由栅极缝隙，将选择栅极层与衬底之间的牺牲层置换为栅极层，其中，栅极层的材料包括金属。

Description

三维存储器及其制备方法

分案申请声明

本申请是2021年05月06日递交的发明名称为“三维存储器及其制备方法”、申请号为202110490025.4的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地，涉及三维储存器及其制备方法。

背景技术

随着NAND闪存技术的发展，3D NAND架构可在不牺牲数据完整性的情况下扩展到更高的存储密度，从而实现更大的存储容量。

在3D NAND存储器中，通常由沟道结构构成存储阵列，并且沟道结构包括在垂直方向上的多个存储单元，从而在三维方向上形成阵列布置的存储单元(cell)。每个沟道结构的两端可分别与位线(BL)和公共源极线(CSL)连接，使沟道结构能够形成电路回路。此外，沟道结构的顶部包括一个或多个顶部选择晶体管，并通过该顶部选择晶体管控制沟道结构中电路的接通或者切断。

为实现3D NAND存储器编程、读取或者擦除等操作，顶部选择晶体管通常由对应的栅极层控制。现有技术中，当对应的栅极层对顶部选择晶体管施加电压时，顶部选择晶体管会存在被编程或者擦除的风险。换言之，顶部选择晶体管的阈值电压Vt会产生漂移，从而使顶部选择晶体管的功能异常或失效，进而影响三维存储器的电气性能。

发明内容

本申请提供了一种三维存储器的制备方法。该制备方法包括：在衬底上形成包括交替叠置的电介质层和牺牲层的叠层结构；形成贯穿叠层结构的沟道结构；形成至少一个选择栅极层，其中，选择栅极层的材料包括多晶硅；形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的栅极缝隙；以及经由栅极缝隙，将选择栅极层与衬底之间的牺牲层置换为栅极层，其中，栅极层的材料包括金属。

在一些实施方式中，该方法还可包括形成贯穿至少一个牺牲层的顶部选择栅切口，其中，形成至少一个选择栅极层包括：经由顶部选择栅切口，将至少一个牺牲层置换为至少一个选择栅极层。

在一些实施方式中，形成贯穿叠层结构的沟道结构可包括：形成贯穿叠层结构的沟道孔，以及在沟道孔的侧壁上依次形成功能层和沟道层，以形成沟道结构；其中，经由顶部选择栅切口，将至少一个牺牲层置换为至少一个选择栅极层包括：经由顶部选择栅切口，依次去除至少一个牺牲层和功能层的与至少一个牺牲层对应的部分，以形成选择栅极间隙；以及在选择栅极间隙的内壁上形成绝缘层，并在形成有绝缘层的选择栅极间隙内形成选择栅极层。

在一些实施方式中，绝缘层的材料可包括氧化硅，选择栅极层的材料可包括掺杂的多晶硅。

在一些实施方式中，形成沟道结构还可包括：在沟道孔的底部形成外延层；在沟道孔的侧壁和外延层的远离衬底的表面形成功能层；以及在功能层的表面形成与外延层相接触的沟道层。

在一些实施方式中，形成沟道结构之后，该方法还可包括：在形成有功能层和沟道层的沟道孔内形成绝缘填充层；以及在绝缘填充层的远离衬底的端部形成与沟道层相接触的沟道插塞。

在一些实施方式中，在形成沟道结构之后，该方法还可包括：形成盖帽层，以覆盖沟道结构和叠层结构的远离衬底的表面。

在一些实施方式中，形成贯穿至少一个牺牲层的顶部选择栅切口可包括：形成贯穿盖帽层和至少一个牺牲层、并延伸至电介质层的顶部选择栅切口。

在一些实施方式中，经由栅极缝隙，将选择栅极层与衬底之间的牺牲层置换为栅极层还可包括：经由栅极缝隙去除选择栅极层与衬底之间的牺牲层，以形成栅极间隙；以及在栅极间隙内填充金属材料，以形成栅极层。

在一些实施方式中，该方法还可包括：在顶部选择栅切口内填充电介质材料，以形成顶部选择栅切口结构。

本申请还提供了一种三维存储器。该三维存储器包括：存储叠层结构，包括交替叠置的第一电介质层和栅极层，其中，栅极层的材料包括金属；选择栅极层，位于存储叠层结构一侧，其材料为多晶硅；以及沟道结构，贯穿存储叠层结构，包括沿沟道结构的径向方向由内向外的沟道层和功能层。

在一些实施方式中，选择栅极层位于相邻的第二电介质层，第二电介质层和选择栅极层构成选择叠层结构，沟道结构贯穿选择叠层结构和存储叠层结构。

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：绝缘层，位于第二电介质层和选择栅极层之间，且至少部分包围选择栅极层，其中，绝缘层沿第一方向穿过功能层，并与沟道层相接触，第一方向为垂直于存储叠层结构和选择叠层结构叠置的方向。

在一些实施方式中，绝缘层的材料可包括氧化硅，选择栅极层的材料可包括掺杂的多晶硅。

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：衬底，位于存储叠层结构远离选择叠层结构的一侧；其中，沟道结构还可包括：外延层，靠近衬底并与衬底相接触，其中，沟道层穿过功能层，并与外延层相接触。

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：沟道插塞，位于沟道结构的远离衬底的端部，并与沟道层相接触；

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：盖帽层，位于选择叠层结构的远离衬底的表面，并覆盖沟道结构。

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：顶部选择栅切口结构，贯穿选择叠层结构，并由电介质材料组成。

在一些实施方式中，该三维存储器还可包括：栅极缝隙结构，贯穿选择叠层结构和存储叠层结构；以及栅极阻挡层，位于栅极缝隙结构的侧壁，并覆盖选择栅极层的靠近栅极缝隙结构的表面。

本申请实施方式提供的三维存储器及其制备方法通过将与存储晶体管相同物理结构的顶部选择晶体管替换为常规的MOSFET晶体管，能够提高顶部选择晶体管的阈值电压的稳定性，并提高顶部选择晶体管的可靠性。此外，该三维存储器的制备方法工艺复杂度较低，并与其它工艺方法兼容较好。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请实施方式的三维存储器的制备方法流程图；以及

图2A至图2H是根据本申请实施方式的三维存储器的制备方法的工艺剖面示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。

本文使用的术语是为了描述特定示例性实施方式的目的，并且不意在进行限制。当在本说明书中使用时，术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”表示存在所述特征、整体、元件、部件和/或它们的组合，但是并不排除一个或多个其它特征、整体、元件、部件和/或它们的组合的存在性。

本文参考示例性实施方式的示意图来进行描述。本文公开的示例性实施方式不应被解释为限于示出的具体形状和尺寸，而是包括能够实现相同功能的各种等效结构以及由例如制造时产生的形状和尺寸偏差。附图中所示的位置本质上是示意性的，而非旨在对各部件的位置进行限制。

除非另有限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属技术领域的普通技术人员的通常理解相同的含义。诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域的语境下的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文明确地如此定义。

本申请提供了一种三维存储器的制备方法1000。图1是根据本申请实施方式的三维存储器的制备方法1000的流程图。如图1所示，三维存储器的制备方法1000包括如下步骤。

S110，在衬底上形成包括交替叠置的电介质层和牺牲层的叠层结构。

S120，形成贯穿叠层结构的沟道孔，以及在沟道孔的侧壁上依次形成功能层和沟道层，以形成沟道结构。

S130，形成贯穿至少一个牺牲层的顶部选择栅切口。

S140，经由顶部选择栅切口，依次去除至少一个牺牲层和功能层的与至少一个牺牲层对应的部分，以形成选择栅极间隙。

S150，在选择栅极间隙的内壁上形成绝缘层，并在形成有绝缘层的选择栅极间隙内形成选择栅极层。

图2A至图2H是根据本申请实施方式的三维存储器的制备方法1000的工艺剖面示意图。应理解的是，方法1000中所示的步骤不是排它性的，还可以在所示步骤中的任何步骤之前、之后或之间执行其它步骤。此外，所述步骤中的一些步骤可以是同时地执行的或者可以是按照不同于图1所示的顺序执行的。下面结合图2A至图2H进一步描述上述的步骤S110至步骤S150。

S110，在衬底上形成包括交替叠置的电介质层和牺牲层的叠层结构。

在步骤S110中，如图2A所示，衬底110可用于支撑其上的器件结构。衬底110可为单晶硅(Si)衬底、单晶锗(Ge)衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底或者绝缘体上锗(GOI)衬底等。衬底110的材料还可为化合物半导体。举例而言，衬底110可为砷化镓(GaAs)衬底、磷化铟(InP)衬底或碳化硅(SiC)衬底等。值得注意的是，本申请所述的衬底110还可采用本领域中已知的其它半导体材料中的至少一种制备。

叠层结构120可包括在垂直于衬底110方向上交替叠置的多个电介质层121和多个牺牲层122。叠层结构120的形成方法可包括诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)或其任何组合的薄膜沉积工艺。在叠层结构120中，多个电介质层121的厚度可相同也可不相同，多个牺牲层122的厚度可相同也可不相同，并且可根据具体工艺需求进行设置。此外，在叠层结构120的生产工艺中，不同的堆叠层数会对应不同的堆叠高度，举例而言，叠层结构120堆叠的层数可为8层、32层、64层、128层等，叠层结构120的层数越多，集成度越高，由其形成的存储单元的个数越多，可根据实际存储需求来设计叠层结构120的堆叠层数及堆叠高度，本申请对此不做具体的限定。

在一些实施方式中，电介质层121和牺牲层122可具有不同的刻蚀选择比，牺牲层122可在后续的工艺过程中被去除并被导电材料代替，从而形成栅极层即字线。可选地，电介质层121的材料可包括氧化硅，牺牲层122的材料可包括氮化硅。

应理解的是，虽然本申请采用牺牲层122随后被填充导电材料替代以形成栅极层的实现方式，但本申请中形成栅极层的实现方式不限于此，还可采用例如直接交替叠置电介质层和由导电材料制备的栅极层的方式来实现。

在一些实施方式中，叠层结构120的边缘可形成阶梯结构。阶梯结构可通过向叠层结构120的多个电介质层121和多个牺牲层122执行多次“修整-刻蚀(trim-etch)”循环工艺而形成。绝缘覆盖层131可通过将一种或多种电介质材料填充于阶梯结构的远离衬底110的一侧并覆盖阶梯结构而形成。可选地，绝缘覆盖层131还可进一步地向叠层结构120的远离衬底110的表面延伸以覆盖叠层结构120的远离衬底110的表面。绝缘覆盖层131的形成方法可包括诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺。绝缘覆盖层131的材料可选用与电介质层121相同的材料制备，例如氧化硅。可选地，可采用例如机械化学研磨(CMP)工艺对绝缘覆盖层131的远离衬底110的表面进行平坦化处理。

在一些实施方式中，在形成阶梯结构的步骤之后，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在阶梯结构的表面形成阶梯式保护层132，阶梯式保护层132可选用与牺牲层122不同的电介质材料例如氧化硅或者氧化铝制备。

S120，形成贯穿叠层结构的沟道孔，以及在沟道孔的侧壁上依次形成功能层和沟道层，以形成沟道结构。

在步骤S120中，如图2B所示，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺在叠层结构120中形成沟道孔。该沟道孔可垂直地向衬底110的方向延伸，从而暴露衬底110。可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在沟道孔的侧壁上依次形成功能层142和沟道层143，从而形成包括多个存储单元的沟道结构140。

沟道结构140可采用深孔刻蚀(SONO etch)工艺使其与衬底110形成电路回路。示例性地，采用深孔刻蚀工艺形成沟道结构140可包括如下文中所描述的步骤。

在在沟道孔的底部形成外延层的步骤中，可采用例如选择性外延生长(SEG)工艺在沟道孔的底部形成外延层141，外延层141可覆盖于形成沟道孔的步骤中暴露的衬底110。并且外延层141可与至少一个牺牲层122相对应。在后续工艺过程中，牺牲层122被去除而形成栅极层时，外延层141可与其对应的栅极层形成沟道结构140的底部选择晶体管。并且外延层141可形成沟道层143和衬底110之间的电耦合区域。

在沟道孔的侧壁和外延层的远离衬底的表面形成功能层的步骤中，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在沟道孔的侧壁和外延层141远离衬底110的表面依次形成阻挡层、电荷捕获层和隧穿层。其中，阻挡层、电荷捕获层和隧穿层可被称为功能层142。示例性地，阻挡层、电荷捕获层和隧穿层的材料可依次选用氧化硅、氮化硅和氧化硅制备。

在在功能层的表面形成与外延层相接触的沟道层的步骤中，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺去除功能层142的位于外延层141的远离衬底110的一部分，以形成暴露外延层141的开口。可选地，在去除功能层142的位于外延层141的远离衬底110的一部分的工艺过程中，还可使该开口进一步地延伸至外延层141内部。

进一步地，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺的上述步骤中形成的开口内壁上形成沟道层143。沟道层143可选用多晶硅制备。应理解的是，沟道层143的材料不限于此，还可采用其它导电材料进行制备。

值得注意的是，在制备衬底110和沟道结构140的工艺过程中，可采用无深孔刻蚀(Less SONO)架构，本申请在此不做具体的限定。因而，本申请提供的三维存储器的制备方法1000与制备衬底110和沟道结构140的工艺方法的兼容性较好。

在一些实施方式中，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在沟道孔内填充电介质材料例如氧化硅，以形成绝缘填充层144，从而形成沟道结构140。可选地，可通过控制填充工艺，在填充过程中形成一个或多个空气间隙以减轻结构应力。

进一步地，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺对绝缘填充层144的远离衬底110的一部分回刻，并填充导电材料，从而形成与沟道层143相接触的沟道插塞145。沟道插塞145可选用与沟道层143相同的材料例如多晶硅制备，并且沟道插塞145可为作为沟道结构140的漏极端。

在一些实施方式中，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在叠层结构120的远离衬底110的一侧形成盖帽层133，以覆盖沟道结构140远离成衬底110的端面和叠层结构120的远离衬底110的表面。可选地，盖帽层133可选用与绝缘覆盖层131相同的材料例如氧化硅制备。

S130，形成贯穿至少一个牺牲层的顶部选择栅切口。

在步骤S130中，如图2C所示，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺在相邻的沟道结构140之间形成贯穿至少一个牺牲层122至电介质层121的顶部选择栅切口151。可选地，可形成贯穿盖帽层133和至少一个牺牲层122至电介质层121的顶部选择栅切口151。并且顶部选择栅切口151可在衬底110的x方向上延伸。在后续工艺过程中，顶部选择栅切口151对应的牺牲层122可形成沟道结构140的顶部选择晶体管。示例性地，顶部选择晶体的数量可为一个。

S140，经由顶部选择栅切口，依次去除至少一个牺牲层和功能层的与至少一个牺牲层对应的部分，以形成选择栅极间隙。

在步骤S140中，如图2D所示，可利用上述步骤S130工艺处理后形成的顶部选择栅切口151作为刻蚀剂的通道，采用例如湿法刻蚀工艺依次去除与顶部选择栅切口151对应的牺牲层122和沟道结构140侧壁上的功能层142与牺牲层122对应的部分，以形成至少一个选择栅极间隙123。示例性地，在该步骤中可形成一个选择栅极间隙123。

S150，在选择栅极间隙的内壁上形成绝缘层，并在形成有绝缘层的选择栅极间隙内形成选择栅极层。

在步骤S150中，如图2E所示，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺，在步骤S140工艺处理后形成的选择栅极间隙123的内壁上形成绝缘层124，并且在形成有绝缘层124的选择栅极间隙123内填充导电材料以形成选择栅极层125。示例性地，绝缘层124可选用氧化硅制备，选择栅极层125可选用掺杂的多晶硅。更具体地，选择栅极层125的材料可为N型掺杂的多晶硅。

在一些实施方式中，在形成绝缘层124和选择栅极层125的工艺过程中，绝缘层124和选择栅极层125可形成于顶部选择栅切口151的内壁和盖帽层133的表面。并且可采用例如CMP工艺、干法或者湿法刻蚀工艺去除绝缘层124和选择栅极层125位于顶部选择栅切口151的内壁和盖帽层133表面的部分。换言之，可采用上述工艺去除位于选择栅极间隙123内的绝缘层124和选择栅极层125之外的部分，以确保绝缘层124和选择栅极层125通过顶部选择栅切口151实现绝缘隔离。

经上述步骤的工艺处理后，选择栅极层125通过绝缘层124直接与沟道结构140中的沟道层143相接触。基于选择栅极层125、绝缘层124以及沟道层143的材料选取，三者可形成MOSFET晶体管结构，该MOSFET晶体管可作为沟道结构140的顶部选择晶体管。本申请实施方式提供的顶部选择晶体管不具有电荷捕获层结构。换言之，在通过施加电压的方式使选择栅极层控制顶部选择晶体管导通或者关断的过程中，不会存在由于电荷捕获层捕获电荷而造成顶部选择晶体管的阈值电压发生变化的情况。

申请实施方式提供的三维存储器的制备方法通过将与存储晶体管相同物理结构的顶部选择晶体管替换为常规的MOSFET晶体管，能够提高顶部选择晶体管的阈值电压的稳定性，并提高顶部选择晶体管的可靠性。此外，该三维存储器的制备方法工艺复杂度较低，并且无需改变形成例如叠层结构的其它结构的工艺方法，因而本申请的制备方法与其它工艺兼容性较好。

三维存储器的制备方法1000还包括如下文中所述的步骤。下面将结合附图对这些步骤进行详细地说明。

在一些实施方式中，如图2F所示，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合薄膜沉积工艺在顶部选择栅切口151内沉积例如氧化硅或者氮化硅等电介质材料，从而形成顶部选择栅切口结构150。顶部选择栅切口结构150能够将由沟道结构140阵列而形成的存储块划分为多个子存储块，并且可使选择栅极层125独立地控制相应的顶部选择晶体管。这样通过本申请实施方式提供的三维存储器的制备方法1000制备完成后的三维存储器能够精确地控制期望的子存储块，从而有效地减少编程、读取和擦除时间以及数据传输时间，并提高数据存储效率。此外，经上述步骤的工艺处理后，叠层结构120可被划分为包含有选择栅极层125的选择叠层结构和包含有栅极层126的存储叠层结构。

在一些实施方式中，三维存储器的制备方法1000还可包括通过“栅极代替”而形成栅极层以及栅极缝隙结构的步骤。具体地，该步骤可包括：形成贯穿叠层结构并延伸至衬底的栅极缝隙；经由栅极缝隙去除牺牲层，以形成栅极间隙；在栅极间隙内填充导电材料，以形成栅极层；以及在栅极缝隙内填充导电材料，以形成栅极缝隙结构。

如图2G所示，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺形成贯穿叠层结构120并延伸至衬底110栅极缝隙161，栅极缝隙161可为与沟道结构140具有一定的间隔距离的并贯穿叠层结构120至衬底110的沟槽。栅极缝隙161可在衬底110的x方向上延伸。

进一步地，可利用上述工艺处理后形成的栅极缝隙161作为刻蚀剂的通道，采用例如湿法刻蚀工艺去除叠层结构120中未形成选择栅极层125的剩余的牺牲层122，以形成多个栅极间隙。

进一步地，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合等薄膜沉积工艺在牺牲间隙内填充导电材料而形成栅极层126。栅极层126可选用诸如钨、钴、铜、铝或者掺杂的晶体硅等制备。可选地，在形成栅极层126的步骤之前，可采用诸如CVD、PVD、ALD或其任何组合等薄膜沉积工艺在栅极缝隙161内壁和多个栅极间隙的内壁上形成栅极阻挡层127。

进一步地，可再次采用薄膜沉积工艺在栅极阻挡层127位于栅极间隙的部分的表面上形成第一黏合层128。栅极阻挡层127的材料可选用高介电常数材料例如氧化铝或者氧化铪制备。第一黏合层128的材料可选用例如氮化钽或者氮化钛制备。第一粘合层128有助于增加栅极阻挡层127和后续工艺过程中形成的栅极层126之间的附着力。

可选地，在形成栅极阻挡层127和第一粘合层128的步骤之后，可采用例如湿法刻蚀工艺将第一黏合层128和栅极层126的靠近栅极缝隙161的一部分去除，以形成与栅极缝隙161连通的凹槽，但本申请的实施方式不限于此。在其它实施方式中，栅极层126可与栅极缝隙161的内侧壁对齐，而不形成凹槽。至此，在栅极间隙的内壁上依次形成有栅极阻挡层127和第一黏合层128，并填充有栅极层126。

进一步地，如图2H所示，可采用干法或者湿法刻蚀工艺去除栅极阻挡层127的位于栅极缝隙161的底部的部分，以暴露衬底110。可采用薄膜沉积工艺在形成有栅极阻挡层127的栅极缝隙161的内侧壁上形成隔离层162，以覆盖栅极层126朝向栅极缝隙161的端部。隔离层162可选用与栅极阻挡层127相同的材料或者不同的材料制备。进一步地，可采用薄膜沉积工艺在隔离层162的内侧壁和栅极缝隙161的底部形成第二粘合层163。然后，可采用薄膜沉积工艺将诸如钨、钴、铜或者铝等导电材料填充于形成有栅极阻挡层127、隔离层162以及第二粘合层163的栅极缝隙161内，从而形成栅极缝隙结构160。

在一些实施方式中，三维存储器的制备方法1000还可包括：在栅极缝隙结构160的远离衬底100的端部形成与导电材料相接触的栅极缝隙结构触点170的步骤。具体地，可采用例如干法或者湿法刻蚀工艺去除导电材料的远离衬底110的一部分，以形成暴露第二粘合层163的凹孔，并在该凹孔内填充诸如钨、钴、铜或者铝等导电材料，以形成栅极缝隙结构触点170，并且栅极缝隙结构触点170可用于与外围电路电连接。

本申请还提供了一种三维存储器。该三维存储器可采用上述实施方式中任一制备方法获得。该三维存储器可包括：衬底、存储叠层结构、选择叠层结构以及沟道结构。

存储叠层结构可位于衬底上，并包括交替叠置的第一电介质层和栅极层。选择叠层结构可位于存储叠层结构的远离衬底的一侧，包括交替叠置的第二电介质层和选择栅极层以及位于第二电介质层和选择栅极层之间的且至少部分包围选择栅极层的绝缘层。值得注意的是，第一电介质层和第二电介质层可包括相同的材料例如氧化硅。

沟道结构，依次贯穿选择叠层结构和存储叠层结构。其可包括：位于芯部的沿沟道结构的径向方向由内向外的沟道层和功能层。其中，绝缘层在平行于衬底的方向上贯穿功能层，并与沟道层相接触，以使选择栅极层、绝缘层以及沟道层共同组成三维存储器的选择晶体管。

由于在上文中描述制备方法1000时涉及的内容和结构可完全或部分地适用于在这里描述的三维存储器，因此与其相关或相似的内容不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (19)

1.三维存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在衬底上形成包括交替叠置的电介质层和牺牲层的叠层结构；

形成贯穿所述叠层结构的沟道结构；

形成至少一个选择栅极层，其中，所述选择栅极层的材料包括多晶硅；

形成贯穿所述叠层结构并延伸至所述衬底的栅极缝隙；以及

经由所述栅极缝隙，将所述选择栅极层与所述衬底之间的所述牺牲层置换为栅极层，其中，所述栅极层的材料包括金属。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括形成贯穿至少一个所述牺牲层的顶部选择栅切口，其中，

形成至少一个选择栅极层包括：

经由所述顶部选择栅切口，将至少一个所述牺牲层置换为所述至少一个选择栅极层。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，形成贯穿所述叠层结构的沟道结构包括：

形成贯穿所述叠层结构的沟道孔，以及在所述沟道孔的侧壁上依次形成功能层和沟道层，以形成沟道结构；

其中，经由所述顶部选择栅切口，将所述至少一个所述牺牲层置换为所述至少一个选择栅极层包括：

经由所述顶部选择栅切口，依次去除所述至少一个牺牲层和所述功能层的与所述至少一个牺牲层对应的部分，以形成选择栅极间隙；以及

在所述选择栅极间隙的内壁上形成绝缘层，并在形成有所述绝缘层的所述选择栅极间隙内形成所述选择栅极层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的材料包括氧化硅，所述选择栅极层的材料包括掺杂的多晶硅。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述沟道结构还包括：

在所述沟道孔的底部形成外延层；

在所述沟道孔的侧壁和所述外延层的远离所述衬底的表面形成的所述功能层；以及

在所述功能层的表面形成与所述外延层相接触的所述沟道层。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述沟道结构之后，所述方法还包括：

在形成有所述功能层和所述沟道层的所述沟道孔内形成绝缘填充层；以及

在所述绝缘填充层的远离所述衬底的端部形成与所述沟道层相接触的沟道插塞。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在形成所述沟道结构之后，所述方法还包括：

形成盖帽层，以覆盖所述沟道结构和所述叠层结构的远离所述衬底的表面。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，形成贯穿至少一个所述牺牲层的所述顶部选择栅切口包括：

形成贯穿所述盖帽层和所述至少一个牺牲层、并延伸至所述电介质层的所述顶部选择栅切口。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，经由所述栅极缝隙，将所述选择栅极层与所述衬底之间的所述牺牲层置换为栅极层包括：

经由所述栅极缝隙，去除所述选择栅极层与所述衬底之间的所述牺牲层，以形成栅极间隙；以及

在所述栅极间隙内填充金属材料，以形成所述栅极层。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述顶部选择栅切口内填充电介质材料，以形成顶部选择栅切口结构。

11.三维存储器，其特征在于，包括：

存储叠层结构，包括交替叠置的第一电介质层和栅极层，其中，所述栅极层的材料包括金属；

选择栅极层，位于所述存储叠层结构一侧，其材料包括多晶硅；以及

沟道结构，贯穿所述存储叠层结构，包括沿所述沟道结构的径向方向由内向外的沟道层和功能层。

12.根据权利要求11所述的三维存储器，其特征在于，所述选择栅极层位于相邻的第二电介质层，所述第二电介质层和所述选择栅极层构成选择叠层结构，所述沟道结构贯穿所述选择叠层结构和所述存储叠层结构。

13.根据权利要求12所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

绝缘层，位于所述第二电介质层和所述选择栅极层之间，且至少部分包围所述选择栅极层，其中，所述绝缘层沿第一方向穿过所述功能层，并与所述沟道层相接触，所述第一方向为垂直于所述存储叠层结构和所述选择叠层结构叠置的方向。

14.根据权利要求13所述的三维存储器，其特征在于，所述绝缘层的材料包括氧化硅，所述选择栅极层的材料包括掺杂的多晶硅。

15.根据权利要求12所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

衬底，位于所述存储叠层结构远离所述选择叠层结构的一侧；

其中，所述沟道结构还包括：

外延层，靠近所述衬底并与所述衬底相接触，其中，所述沟道层穿过所述功能层，并与所述外延层相接触。

16.根据权利要求15所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

沟道插塞，位于所述沟道结构的远离所述衬底的端部，并与所述沟道层相接触。

17.根据权利要求15所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

盖帽层，位于所述选择叠层结构的远离所述衬底的表面，并覆盖所述沟道结构。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

顶部选择栅切口结构，贯穿所述选择叠层结构，并由电介质材料组成。

19.根据权利要求12至17中任一项所述的三维存储器，其特征在于，还包括：

栅极缝隙结构，贯穿所述选择叠层结构和所述存储叠层结构；以及

栅极阻挡层，位于所述栅极缝隙结构的侧壁，并覆盖所述选择栅极层的靠近所述栅极缝隙结构的表面。

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