[發明專利]一種三維存儲器件的制造方法及其器件結構

有效

• 申請號: 201710726099.7
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107731821B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 駱中偉;夏志良;華文宇;洪培真;張富山;李思晢;王迪;霍宗亮
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11551;H01L27/11568;H01L27/11578
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 董李欣

本發明提供的一種三維存儲器件的制造方法及其器件結構，通過在常規的化學機械拋光工藝對三維存儲器件的平坦化工藝之后，進一步施加刻蝕工藝，將前述平坦化工藝之后未能有效去除的二氧化硅層殘留在器件表面的尖角突出部移除，從而使三維存儲器件的表面得到有效的平坦化處理，進而減小由于該尖角部的殘留而引起后續薄膜工藝步驟中帶來的各種缺陷產生，從而提高三維存儲器件的工藝穩定性，提高器件的良率。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造領域，尤其涉及一種三維存儲器件的制造方法及其器件結構。

背景技術

隨著市場需求對存儲器容量的不斷提高，傳統的基于平面或二維結構的存儲器在單位面積內可提供的存儲單元數量已經接近極限，無法進一步滿足市場對更大容量存儲器的需求。就如同在一塊有限的平面上建立的數間平房，這些平房整齊排列，但是隨著需求量的不斷增加，平房的數量不斷井噴，可最終這塊面積有限的平面只能容納一定數量的平房而無法繼續增加。特別的，平面結構的閃存(NAND)已接近其實際擴展極限，給半導體存儲器行業帶來嚴峻挑戰。

為了解決上述困難，業界提出了三維閃存(3D NAND)存儲器的概念，其是一種新興的閃存類型，通過把內存顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND閃存帶來的限制。不同于將存儲芯片放置在單面，新的3D NAND技術，垂直堆疊了多層數據存儲單元，具備卓越的精度。基于該技術，可打造出存儲容量比同類NAND技術高達數倍的存儲設備。該技術可支持在更小的空間內容納更高存儲容量，進而帶來很大的成本節約、能耗降低，以及大幅的性能提升以全面滿足眾多消費類移動設備和要求最嚴苛的企業部署的需求。利用新的技術使得顆粒能夠進行立體式的堆疊，從而解決了由于晶圓物理極限而無法進一步擴大單晶片可用容量的限制，在同樣體積大小的情況下，極大的提升了閃存顆粒單晶片的容量體積，進一步推動了存儲顆粒總體容量的飆升。根據在垂直方向堆疊的顆粒層數不同，3D NAND顆粒又可以分為32層、48層甚至64層顆粒的不同產品。雖然，3D NAND技術能夠在同等體積下，提供更多的存儲空間，但是這項堆疊技術有著相當的操作難度，目前還面臨諸多技術問題有待解決。

尤其是隨著3D NAND層數的不斷增加(例如，48層、64層甚至96層或更高層數的3DNAND)，臺階高度也不斷增加，當臺階區制程完成，臺階區的相比于外圍電路區域會高出很多，例如可以有3微米至6微米的高度差。如圖1-2所示，為了在之后的制程里保證光刻能夠順利進行，需要引入介質層，例如：二氧化硅，氮化硅，氮氧化硅之一或其任意組合。然后通過蝕刻和化學機械拋光(CMP)使得整片晶片的表面保持平整。然而這道化學機械拋光工藝，在兩個尖角區域是最薄弱的地方。如圖1所示，在尖角中間位置1，因研磨液對二氧化硅和最上面的化學機械拋光阻擋層研磨速率不一樣，導致尖角中間那部分二氧化硅的研磨速度更快。另外在尖角最下方位置2，因尖角的支撐，很難被研磨到。如圖2所示，在化學機械拋光完成后會殘留一些小尖角3。如圖3所示，即使在進一步去除化學機械拋光阻擋層Si₃N₄后，上述小尖角3依然保留。那么這些小尖角在后續工藝中就是一些缺陷的源頭，會影響產品良率。

發明內容

本發明的目的就是為了如何去除掉所述化學機械拋光工藝后殘留的二氧化硅尖角部，從而減小由于該尖角部的殘留而引起后續薄膜工藝步驟中帶來的各種缺陷產生，從而提高三維存儲器件的工藝穩定性，提高器件的良率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種三維存儲器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供一基板，所述基板上分別形成三維存儲器件區以及位于所述三維存儲器件區周圍的外圍電路區，所述三維存儲器件區包括位于所述基板上依次形成的多層存儲器堆疊結構，所述堆疊結構在其至少一側形成臺階結構，所述堆疊結構的高度高于所述外圍電路區的高度；