[發明專利]三維半導體器件制造方法

有效

• 申請號: 201410207317.2
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104392963B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 霍宗亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/8239
• 分類號: H01L21/8239;H01L21/336;H01L29/10
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙)11345
• 代理人: 陳紅

1.一種三維半導體器件制造方法，包括步驟：

在存儲單元區的襯底上形成第一材料層與第二材料層的堆疊結構；

刻蝕所述堆疊結構形成多個孔槽；

在所述多個孔槽的側壁上形成偽溝道犧牲層；

在所述多個孔槽底部以及所述偽溝道犧牲層側壁上形成溝道層；

對溝道層的至少一個表面進行退火處理，以降低表面粗糙度和界面態；

移除偽溝道犧牲層。

2.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述偽溝道犧牲層材質包括氮化硅、氮氧化硅或其組合，并且與所述第一材料層和/或第二材料層的材質具有高選擇刻蝕比。

3.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，在形成所述溝道層之后、所述退火處理之前進一步包括，在所述溝道層的至少一個表面上形成緩沖層。

4.如權利要求3所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述緩沖層材質包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合。

5.如權利要求3所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述緩沖層形成在所述溝道層的朝向和/或背離所述堆疊結構的表面上。

6.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述退火處理在含有氮基、氟基、氯基、溴基或其組合的氣體氛圍下進行。

7.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，對溝道層背離所述堆疊結構的表面進行退火處理之后，在所述溝道層中填充絕緣隔離層，并且形成器件晶體管的漏區。

8.如權利要求7所述的三維半導體器件制造方法，其中，形成所述漏區之后進一步包括，選擇性去除第二材料層，在襯底上留下分立的垂直堆疊結構，暴露溝道層朝向所述第一材料層的表面。

9.如權利要求8所述的三維半導體器件制造方法，其中，對溝道層朝向所述第一材料層的表面進行退火處理。

10.如權利要求9所述的三維半導體器件制造方法，其中，在對溝道層朝向所述第一材料層的表面進行退火處理之前，進一步包括，在溝道層朝向所述第一材料層的表面上形成緩沖層。

11.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，在所述對溝道層的至少一個表面進行退火處理之后，進一步包括，在所述堆疊結構中、所述多個孔槽的側壁形成橫向的多個凹槽，在所述多個凹槽中形成柵極介質層與柵極導電層的柵極堆疊結構；在所述襯底中形成源極。

12.如權利要求11所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述柵極介質層進一步包括隧穿層、存儲層、或阻擋層。

13.如權利要求11所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述柵極介質層與所述柵極導電層之間可以包括金屬氮化物層。

14.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述溝道層的平行于襯底表面的截面形狀包括選自矩形、方形、菱形、圓形、半圓形、橢圓形、三角形、五邊形、五角形、六邊形、八邊形及其組合的幾何形狀，以及包括選自所述幾何形狀演化得到的實心幾何圖形、空心環狀幾何圖形、或者空心環狀外圍層與絕緣層中心的組合圖形。

15.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述第一材料層與第二材料層材質均包括絕緣材料，并且所述第一材料層具有第一刻蝕選擇性，所述第二材料層具有不同于第一刻蝕選擇性的第二刻蝕選擇性。

16.如權利要求1所述的三維半導體器件制造方法，其中，所述第一材料層材質包括絕緣材料，所述第二材料層材質可以包括摻雜半導體或導電材料以用于形成控制柵極。