[發明專利]無定形硅的沉積方法和3D?NAND閃存的制作方法

在審

• 申請號: 201611205599.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106783543A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王家友;喬磊;萬先進
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L27/115
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，具體涉及一種無定形硅的沉積方法和一種3D-NAND閃存的制作方法。

背景技術

3D-NAND閃存結構與現有的2D-NAND閃存結構截然不同，3D-NAND是立體結構，以垂直半導體通道的方式排列，多層環繞式柵極結構形成多電柵級存儲器單元晶體管，可以有效降低堆棧間的干擾。3D-NAND閃存技術不僅使產品性能顯著提高，還使其功耗大幅降低。

在3D-NAND閃存的制作中，溝槽上方沉積的無定形硅作為電流的通道，其均一性對半導體器件的溝槽電流的均勻性至關重要。

目前，通常采用甲硅烷(SiH4)分解方式或者乙硅烷分解方式沉積無定形硅。然而，采用甲硅烷分解方式在溝槽內進行無定形硅沉積時，容易產生球狀凸起，采用乙硅烷(Si2H6)分解方式在溝槽內進行無定形硅沉積時，存在無定形硅層厚度均一性較差的問題。

發明內容

本發明的目的在于，防止無定形硅中產生球狀凸起，并提高無定形硅的均一性。

本發明提供了一種無定形硅的沉積方法，其包括以下步驟：

提供一半導體襯底，所述半導體襯底為一具有溝槽的半導體器件，所述半導體襯底形成有一表面膜層，所述表面膜層覆蓋所述溝槽的表面，所述表面膜層為非硅材料；

通過乙硅烷分解方式在所述表面膜層上沉積一種子層，所述種子層的材質為硅，所述種子層的厚度小于

通過甲硅烷分解方式在所述種子層上沉積一無定形硅層。

可選的，所述種子層沉積時的溫度為350℃～410℃。

可選的，所述種子層沉積時的壓力為0.5Torr～1.5Torr。

可選的，所述種子層的厚度為

可選的，所述無定形硅層沉積時的溫度為500℃～560℃。

可選的，所述無定形硅層沉積時的壓力為0.3Torr～0.7Torr。

可選的，所述無定形硅層的厚度為

可選的，所述半導體襯底，其溝槽深度為2μm～4μm。

可選的，所述半導體襯底，其表面膜層的材質為氧化硅或者氮化硅。

本發明提供了一種3D-NAND閃存的制作方法，包括上述任意一種無定形硅的沉積方法。

在本發明的無定形硅沉積方法中，先在半導體襯底上沉積一種子層，所述種子層的材質為硅，因而，在采用甲硅烷分解方式沉積無定形硅層時，由于種子層的材質與沉積的硅相同，故不會出現島狀生長的現象，也就不會出現球狀凸起的問題，同時，采用甲硅烷分解方式沉積的無定形硅層，均一性較佳，提高了無定形硅的膜層質量。

附圖說明

圖1是傳統的通過乙硅烷分解沉積無定形硅層的方法，沉積無定形硅層后的半導體器件的示意圖；

圖2是本發明優選實施例提供的無定形硅的沉積方法的流程圖；

圖3是本發明優選實施例提供的無定形硅的沉積方法中，提供的半導體襯底的示意圖；

圖4是本發明優選實施例提供的無定形硅的沉積方法中，沉積種子層后的半導體器件的示意圖；

圖5是本發明優選實施例提供的無定形硅的沉積方法中，沉積無定形硅層后的半導體器件的示意圖；

附圖的標記說明如下：

201-半導體襯底；

202-表面膜層；

203-溝槽；

204-種子層；

205-無定形硅層。

具體實施方式

背景技術中已經提及，通過甲硅烷分解方式在溝槽進行無定形硅沉積的方法，存在產生球狀凸起的問題，通過乙硅烷的分解在溝槽進行無定形硅沉積的方法，存在溝槽沉積的無定形硅層均一性較差的問題。

通過甲硅烷(SiH4)的分解進行無定形硅的沉積，其化學反應式為：SiH4→Si+2H2。申請人研究發現，通過此種方法，在溝槽沉積無定形硅層且溝槽表面膜層材料為非硅材料時，沉積的無定形硅層會在溝槽表面呈島狀生長，在無定形硅層的厚度小于時，就會產生球狀凸起。而在3D-NAND閃存的制作工藝中，在溝槽沉積無定形硅時要求的無定形硅層的厚度通常在至之間，因而，在3D-NAND閃存的制作工藝中，無定形硅層將不可避免地出現球狀凸起，影響溝槽電流的均勻性。