[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510514552.9
• 申請(qǐng)日: 2015-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN105226066A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉甜春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L27/11551
• 分類號(hào): H01L27/11551;H01L27/11578;H01L29/10;H01L21/28
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括步驟：在襯底上形成柵介質(zhì)層和第一非晶溝道層；減薄第一非晶溝道層；刻蝕第一非晶溝道層、柵介質(zhì)層直至暴露襯底；在第一非晶溝道層和襯底上形成第二非晶溝道層；退火，使得第一非晶溝道層和第二非晶溝道層轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑系缹樱粶p薄多晶溝道層。依照本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法，沉積非晶厚膜再減薄退火以提高多晶薄膜的晶粒大小，并利用額外的保護(hù)層避免側(cè)壁刻蝕損傷，能夠有效地降低多晶溝道層的界面態(tài)、損傷缺陷，從而提高器件的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法，特別是涉及一種三維存儲(chǔ)器多晶溝道層的制造方法。

背景技術(shù)

為了改善存儲(chǔ)器件的密度，業(yè)界已經(jīng)廣泛致力于研發(fā)減小二維布置的存儲(chǔ)器單元的尺寸的方法。隨著二維(2D)存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器單元尺寸持續(xù)縮減，信號(hào)沖突和干擾會(huì)顯著增大，以至于難以執(zhí)行多電平單元(MLC)操作。為了克服2D存儲(chǔ)器件的限制，業(yè)界已經(jīng)研發(fā)了具有三維(3D)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件，通過將存儲(chǔ)器單元三維地布置在襯底之上來提高集成密度。

三維存儲(chǔ)器由于其特殊的三維結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的工藝?yán)^承，無法使用單晶(硅)材料而只能用多晶(硅)材料作為溝道。其中，多晶(硅)材料的晶粒大小、晶粒邊界的陷阱多少成為制約溝道導(dǎo)通能力的關(guān)鍵。高的界面態(tài)使得溝道的漏電較大，同時(shí)特性隨溫度的變化影響很大。

附圖1至4示出了現(xiàn)有技術(shù)中三維存儲(chǔ)器的制造方法。具體的，在襯底1上沉積不同介質(zhì)材料2A/2B構(gòu)成的堆疊以用作偽柵極，在多個(gè)偽柵極堆疊之間刻蝕開口填充絕緣材料形成存儲(chǔ)器單元之間的絕緣隔離層3。隔離層3包圍了多個(gè)有源區(qū)，刻蝕有源區(qū)內(nèi)的偽柵極堆疊形成溝道溝槽，在溝槽中沉積柵介質(zhì)4。在柵介質(zhì)4上共形沉積第一非晶溝道層5，例如非晶硅，用作后續(xù)溝道層的成核層或界面層。層5的薄膜厚度很小，例如僅0.2～5nm，其薄膜質(zhì)量較差，厚度不均勻、表面存在大量缺陷。隨后如圖2所示，刻蝕柵介質(zhì)4直至露出襯底1，此刻蝕過程中，干法刻蝕氣體除了刻蝕去除溝道溝槽底部的柵介質(zhì)4之外，還會(huì)同時(shí)側(cè)向腐蝕溝道層5，使其表面缺陷、損傷進(jìn)一步增大。在圖3所示沉積第二非晶溝道層7的過程中，第一非晶溝道層5表面的損傷缺陷會(huì)保留，形成了與第二非晶溝道層7之間的較差的非晶-非晶界面，如圖3中粗實(shí)線所示。因此，在后續(xù)圖4所示退火將非晶轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑系缹拥倪^程中，這種較高的界面態(tài)將影響多晶溝道層8/8’的特性。

發(fā)明內(nèi)容

由上所述，本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)困難，提出一種三維存儲(chǔ)器制造方法，能夠有效地降低多晶溝道層的界面態(tài)、損傷缺陷，有效提高器件的可靠性。

為此，本發(fā)明一方面提供了一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括步驟：在襯底上形成柵介質(zhì)層和第一非晶溝道層；減薄第一非晶溝道層；刻蝕第一非晶溝道層、柵介質(zhì)層直至暴露襯底；在第一非晶溝道層和襯底上形成第二非晶溝道層；退火，使得第一非晶溝道層和第二非晶溝道層轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑系缹樱粶p薄多晶溝道層。

其中，柵介質(zhì)層包括選自隧穿層、存儲(chǔ)層、阻擋層的多個(gè)子層。

其中，第一非晶溝道層選自非晶Si、非晶Ge。

其中，第二非晶溝道層選自非晶Ge、非晶SiGe、非晶SiC、非晶SiGeC、非晶C、III-V族或II-VI族非晶化合物半導(dǎo)體及其組合。

其中，第二非晶溝道層包含摻雜劑，退火激活了所述摻雜劑。

其中，減薄第一非晶溝道層之后、刻蝕第一非晶溝道層之前進(jìn)一步包括，在第一非晶溝道層上形成保護(hù)層。

其中，保護(hù)層為單層或多層結(jié)構(gòu)。

其中，刻蝕暴露襯底之后、形成第二非晶溝道層之前進(jìn)一步包括，刻蝕去除保護(hù)層。

其中，在襯底上形成柵介質(zhì)層和第一非晶溝道層包括，在襯底上形成偽柵極堆疊，刻蝕偽柵極堆疊形成垂直襯底的多個(gè)溝道溝槽，在每個(gè)溝道溝槽中依次沉積柵介質(zhì)層和第一非晶溝道層。