[發(fā)明專(zhuān)利]三維存儲(chǔ)器的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710733237.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107731678B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙新梅;霍宗亮;唐兆云;隋翔宇;陸智勇;江潤(rùn)峰;王香凝;石曉靜;王攀;王猛;閆偉明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/311
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/311;H01L21/3213;H01L21/768
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤

一種三維存儲(chǔ)器的制作的方法，采用一步干蝕刻法，包括：蝕刻頂層多晶硅，停留在氮化物上；然后蝕刻硬掩膜SiN層，停留在氧化物上。其中蝕刻劑需要對(duì)SiN與氧化物具有高選擇性，以使得氧化物的損失小于50埃。通過(guò)采用一步干蝕刻法，減少CMP的使用，以及取代通過(guò)濕蝕刻除去硬掩膜SiN，有利于消除了CMP工藝中的負(fù)載效應(yīng)引起的不同陣列區(qū)域厚度的變化，同時(shí)有利于簡(jiǎn)化工藝，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維存儲(chǔ)器的制作方法，尤其涉及一種去除溝道通孔的多晶硅層和硬掩膜層的方法。

背景技術(shù)

蝕刻技術(shù)是半導(dǎo)體制備中常使用的技術(shù)。蝕刻是將材料使用化學(xué)反應(yīng)或物理撞擊作用而移除的技術(shù)。蝕刻技術(shù)可以分為濕蝕刻和干蝕刻兩類(lèi)。濕法刻蝕是將刻蝕材料浸泡在腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕的技術(shù)。干法刻蝕是用等離子體進(jìn)行薄膜刻蝕的技術(shù)。當(dāng)氣體以等離子體形式存在時(shí)，它具備兩個(gè)特點(diǎn)：一方面等離子體中的這些氣體化學(xué)活性比常態(tài)下時(shí)要強(qiáng)很多，根據(jù)被刻蝕材料的不同，選擇合適的氣體，就可以更快地與材料進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)刻蝕去除的目的；另一方面，還可以利用電場(chǎng)對(duì)等離子體進(jìn)行引導(dǎo)和加速，使其具備一定能量，當(dāng)其轟擊被刻蝕物的表面時(shí)，會(huì)將被刻蝕物材料的原子擊出，從而達(dá)到利用物理上的能量轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)刻蝕的目的。因此，干法刻蝕是晶圓片表面物理和化學(xué)兩種過(guò)程平衡的結(jié)果。

化學(xué)機(jī)械研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)為半導(dǎo)體晶片的一種平坦化工藝，特別是用在填溝工藝中?；瘜W(xué)機(jī)械研磨亦稱(chēng)為化學(xué)機(jī)械拋光，其原理是化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械去除作用相結(jié)合的加工技術(shù)，是目前機(jī)械加工中唯一可以實(shí)現(xiàn)表面全局平坦化的技術(shù)。CMP利用物理與化學(xué)上的協(xié)同作用來(lái)研磨晶片研磨時(shí)將晶片放置在研磨墊上，從晶背施加壓力，并使晶片與研磨墊作反向旋轉(zhuǎn)，而帶有研磨粒子與反應(yīng)性化學(xué)成份的研磨漿在研磨時(shí)被配輸?shù)窖心|表面。CMP可以真正達(dá)到晶片表面全面性的平坦化。

研磨制程根據(jù)研磨對(duì)象不同主要分為：硅研磨(Poly CMP)、硅氧化物研磨(Silicon oxide CMP)、碳化硅研磨(Silicon carbide CMP)、鎢研磨(W CMP)和銅研磨(CuCMP)?；瘜W(xué)機(jī)械研磨技術(shù)綜合了化學(xué)研磨和機(jī)械研磨的優(yōu)勢(shì)。單純的化學(xué)研磨，表面精度較高，損傷低，完整性好，不容易出現(xiàn)表面/亞表面損傷，但是研磨速率較慢，材料去除效率較低，不能修正表面型面精度，研磨一致性比較差；單純的機(jī)械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高，但是容易出現(xiàn)表面層/亞表面層損傷，表面粗糙度值比較低。化學(xué)機(jī)械研磨吸收了兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，可以在保證材料去除效率的同時(shí)，獲得較完美的表面，得到的平整度比單純使用這兩種研磨要高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)到原子級(jí)的表面粗糙度。

然而CMP工藝會(huì)有圖案化效應(yīng)的問(wèn)題。當(dāng)圖案密度不同時(shí)會(huì)有所謂的“微負(fù)載效應(yīng)(micro-loading effect)”，因而降低圖案尺寸的一致性。微負(fù)載效應(yīng)是當(dāng)同時(shí)蝕刻或研磨高密度圖案與低密度圖案時(shí)，由于兩個(gè)區(qū)域的蝕刻/研磨速率不同所造成。因?yàn)槲g刻/研磨的反應(yīng)在不同圖案密度的區(qū)域變得局部過(guò)高或過(guò)低，加上大量的蝕刻反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)法順利排出，使得蝕刻速率不一致。當(dāng)圖案的密度差異很大時(shí)，會(huì)使研磨后的膜厚產(chǎn)生極大的差異。上述的不一致會(huì)造成所謂的碟化(dishing)效應(yīng)，碟化指低圖案密度的位置，因?yàn)槠溲心ニ俾蚀笥诟邎D案密度區(qū)，因而形成碟狀的表面。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)去除溝道通孔的多晶硅層和硬掩膜層的方法，包括在硬掩膜SiN層1的表面及接觸孔內(nèi)沉積一定深度的多晶硅層2，其中硬掩膜SiN層在硬掩膜氧化物層3之上；然后如圖2所示，采用化學(xué)機(jī)械研磨法除去硬掩膜SiN上以及接觸孔之內(nèi)的多晶硅層2，并使得接觸孔內(nèi)的多晶硅層2與SiN硬掩膜層1齊平；然后，如圖3所示，再采用濕蝕刻法除去SiN硬掩膜層1；然后，如圖4所示，再次采用化學(xué)機(jī)械研磨法使得接觸孔內(nèi)的多晶硅2與去除SiN硬掩膜后的氧化物硬掩膜層高度齊平，實(shí)現(xiàn)多晶硅層和硬掩膜層的去除。