[發明專利]3D NAND閃存的接觸窗形成方法及接觸窗結構

有效

• 申請號: 201710726107.8
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107731829B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 宋豪杰;徐強;藍天;夏志良;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: H01L27/11524
• 分類號: H01L27/11524;H01L27/11551;H01L27/1157;H01L27/11578
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明涉及一種接觸窗形成方法和接觸窗結構，接觸窗形成方法包括：提供襯底，在襯底表面沉積介質層；第一次刻蝕，形成貫穿介質層、并伸入襯底上部一定距離的第一接觸孔洞；生長，在第一接觸孔洞的內壁生長氮化硅內墻；第二次刻蝕，在襯底表面的基質層形成第二接觸孔洞，保證第二接觸孔洞的刻蝕對氮化硅和介質層材料具有高選擇比；回刻，去掉在第一接觸孔洞的底部內壁生長的部分氮化硅內墻，生成氮化硅側墻；鎢插塞?化學機械拋光，形成第一接觸窗和第二接觸窗。本發明通過在刻蝕形成某一接觸窗的接觸孔洞之前，先在已生成的另一接觸窗的接觸孔洞內生長氮化硅側墻，保護了該在先生成的接觸孔洞的內壁的完整性，保證3DNAND閃存的接觸窗結構的可靠性以及IC電路的金屬互聯。

技術領域

本發明涉及半導體的制造工藝領域，特別涉及3D NAND閃存的接觸窗形成方法和接觸窗結構。

背景技術

3D NAND閃存的接觸窗形成方法不同于傳統的二維芯片制造中的接觸窗形成方法，3D NAND閃存包括外圍電路區域和核心存儲區域，其接觸窗不僅需要將外圍電路區域中的器件引出互聯，還需要將核心存儲區域的存儲單元通過鎢引線引出，這就要求3D NAND閃存的接觸窗形成方法需要進行兩步或多步蝕刻工藝分別形成接觸窗，才能將兩種區域的器件單元做出引線引出，但是兩步或者多步蝕刻工藝帶來的后果是，后一步進行的蝕刻會對先一步蝕刻生成的接觸孔洞的孔壁造成損傷，進而影響電路可靠性甚至影響電路的互聯。

目前習慣采用多步蝕刻多步化學機械拋光(CMP)工藝避免以上問題，就是在完成每一步蝕刻后就對此步生成的接觸孔洞進行鎢插塞(W Plug)，直至完成一次化學機械拋光工藝。這種工藝流程保證了已經形成的接觸窗的接觸孔洞不會直接接觸后面蝕刻過程中的氣體環境，因此不會產生損傷，但是工藝流程過于復雜，工藝挑戰大，而且成本高。

發明內容

本發明的目的是為解決以上問題的至少一個，本發明提供一種接觸窗形成方法和接觸窗結構，該方法能夠保證3D NAND閃存的接觸窗的接觸孔洞內壁的光滑和完整性。

根據本發明的一個方面提供一種3D NAND閃存的接觸窗形成方法，其特征在于，方法包括：

提供襯底，在襯底表面沉積介質層。

第一次刻蝕，形成貫穿介質層、并伸入襯底上部一定距離的第一接觸孔洞。

生長，向第一接觸孔洞內沉積氮化硅，使得第一接觸孔洞的底壁和側壁生成氮化硅內墻，保證在沉積氮化硅過程中，介質層表面不產生或僅產生厚度為4nm以下的多余氮化硅。

第二次刻蝕，保證第二次刻蝕的方法對氮化硅和介質層的材料具有高度的選擇比，從而能夠穿透介質層表面的多余氮化硅，并在介質層內部形成第二接觸孔洞，同時不穿透氮化硅內墻，第二接觸孔洞的深度小于第一接觸孔洞的深度。

在第二次刻蝕之后回刻，去除生長在第一接觸孔洞的底壁的氮化硅，形成在第一接觸孔洞側壁生長的氮化硅側墻。

以及鎢插塞-化學機械拋光，在第一接觸孔洞和第二接觸孔洞內沉積鎢，并進行化學機械拋光，去除介質層表面沉積的微量氮化硅和鎢，形成第一接觸窗和第二接觸窗。

其中，氮化硅側墻的厚度大于60埃，且位于第一接觸孔洞內的氮化硅側墻的頂端厚度和底端厚度的比值(S/C)大于75％。

其中，第一接觸孔洞的底部關鍵尺寸大于100nm，第一接觸孔洞的頂部關鍵尺寸大于150nm。

其中，介質層的成份為二氧化硅。

其中，第一接觸孔洞位于3D NAND閃存的外圍電路區域，第二接觸孔洞位于3DNAND閃存的核心存儲區域，第二接觸孔洞位于介質層的內部，并與位于介質層內部的鎢引線連通。