[發明專利]一種用于3DNAND的核心區層間絕緣氧化層CMP方法

在審

• 申請號: 201710761488.3
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107731834A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 洪培真;楊俊鋮;周小紅;夏志良;萬先進;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: H01L27/11551
• 分類號: H01L27/11551;H01L27/11578;H01L21/306
• 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

一種用于3D NAND核心區層間絕緣氧化層CMP方法，包括：提供襯底；在襯底的上沉積氮化物和氧化物疊層；在氮化物和氧化物疊層上沉積SiON層，并進行ISSG處理；在ISSG處理后的SiON層上沉積氧化層；刻蝕臺階結構，從而完成核心區；沉積核心區層間絕緣氧化層，其至少填充臺階結構周邊區域；對沉積了核心區層間絕緣氧化層的襯底結構進行CMP處理，以ISSG處理的SiON層作為研磨停止層。通過使用ISSG處理過的SiON層作為研磨停止層，提高了研磨停止層的研磨選擇比，減小了掩模停止層的厚度，進而減小研磨停止層去除后的臺階高度。采用該CMP方法可改善溝道孔插塞氧化厚度的均勻性，并減小存儲器件特性的變化。

技術領域

本發明涉及一種3D NAND存儲器的制造方法，尤其涉及3D NAND存儲器中核心區層間絕緣氧化層(IND Core Oxide)的CMP方法。

背景技術

3D NAND存儲器是一種堆疊數據單元的技術，目前已可實現32層以上，甚至72層數據單元的堆疊。3D NAND閃存克服了平面NAND閃存的實際擴展極限的限制，進一步提高了存儲容量，降低了每一數據位的存儲成本，降低了能耗。

3D NAND存儲器多采用垂直堆疊多層數據單元的方式形成存儲結構，隨著存儲容量的增加，NO堆疊層數逐漸增加，用于形成存儲單元的核心區域的臺階結構的高度差逐漸增大。在對堆疊的氮化物和氧化物疊層20刻蝕形成臺階結構后，沉積氧化層40，如SiO₂層，填充臺階結構周圍的區域，再通過化學機械研磨(CMP)工藝平坦化表面，該CMP工藝一般以氮化物和氧化物疊層20上的SiN層30作為研磨停止層，如圖1(a)所示。隨后，通過刻蝕去除作為研磨停止層的SiN層30。由于氧化層40和SiN層30的研磨選擇性不夠好，需要較厚的SiN層作為CMP的停止層。由于CMP負載效應，邊緣SiN厚度變化，后續去除SiN層后將存在一個大的臺階高度，如圖1(b)A區域所示，需要后續的CMP使其平坦化。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提出了一種用于3D NAND核心區層間絕緣氧化層(ILDC)CMP方法，其通過使用ISSG處理過的SiON層作為研磨停止層，提高了研磨停止層的研磨選擇比，可減小研磨停止層的厚度，進而減小研磨停止層去除后的臺階高度。采用該CMP方法可改善溝道孔插塞氧化厚度的均勻性，并減小存儲器件特性的變化。

本發明提供一種用于3D NAND核心區層間絕緣氧化層CMP方法，包括：

提供襯底；

在襯底的上沉積氮化物和氧化物疊層；

在氮化物和氧化物疊層上沉積SiON層，并進行ISSG處理；

在ISSG處理后的SiON層上沉積氧化層；

刻蝕氮化物和氧化物疊層，并在核心區域形成臺階結構；

沉積核心區層間絕緣氧化層，其至少填充臺階結構周邊區域；

對沉積了核心區層間絕緣氧化層的襯底結構進行CMP處理，以SiON層作為研磨停止層；

刻蝕去除ISSG處理的SiON層。

依照本發明的CMP方法，其中去除SiON層的刻蝕為干法刻蝕，優選等離子刻蝕，更優選地，刻蝕氣體為CF₄/O₂氣體。

依照本發明的CMP方法還包括，沉積SiON層采用PECVD方法，沉積氣氛為SiH₄、N₂O和N₂氣體的組合或NH₃氣體。

依照本發明的CMP方法，其中核心區層間絕緣氧化層為TEOS氧化層。

依照本發明的CMP方法，其中SiON層厚度為10-50nm。