[發明專利]一種三維存儲器及其平坦化方法

有效

• 申請號: 201710771687.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107578996B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 周成;趙治國;袁彬;龔睿;唐兆云;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: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L27/11551;H01L27/11578
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李婷婷;王寶筠

本申請涉及一種三維存儲器及其平坦化方法，在平坦化步驟之前，通過氧化層厚度控制，以及在空曠區域和外圍區域增加設置與核心區域的第一阻擋層齊平的第二阻擋層，由于阻擋層的去除速度要比氧化層的去除速度慢，因此，一方面，阻擋層可以保護核心區域的疊層結構，避免現有技術中由于過量研磨造成的影響，提高三維存儲器整體工藝均勻性，提高良率；另一方面，阻擋層能夠對外圍區域和空曠區域進行保護，避免出現凹陷。同時，由于器件的核心區域、空曠區域和外圍區域的大部分均被阻擋層保護，只有外圍區域和空曠區域的交界區域以及臺階區域的凸起被平坦化，從而使得平坦化時間大大縮短，提高了器件制作效率。

技術領域

本發明涉及半導體器件制作技術領域，尤其涉及一種三維存儲器及其平坦化方法。

背景技術

NAND閃存是一種比硬盤驅動器更好的存儲設備，隨著人們追求功耗低、質量輕和性能佳的非易失存儲產品，在電子產品中得到了廣泛的應用。目前，平面結構的NAND閃存已接近實際擴展的極限，為了進一步的提高存儲容量，降低每比特的存儲成本，提出了3D結構的NAND存儲器。

在3D NAND存儲器結構中，采用垂直堆疊多層數據存儲單元的方式，實現堆疊式的3D NAND存儲器結構，這些垂直堆疊的多層數據存儲單元稱之為臺階。然而在制作臺階的過程中，在臺階形成之后，臺階的最上層與最下層會形成一個很大的臺階高度差，通常，需要用氧化層對其填充，再對器件表面進行化學機械研磨(CMP，Chemical MechanicalPlanarization)。

但現有技術中平坦化過程中研磨均勻性較差，晶圓部分區域會有研磨不足導致的氧化層殘留或者研磨過量導致的核心區損傷、外圍區域凹陷等缺陷，對后續的溝道刻蝕以及金屬連接工藝造成影響。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種三維存儲器及其平坦化方法，以解決現有技術中晶圓部分區域會有研磨不足導致的氧化層殘留或者研磨過量導致的核心區損傷、外圍區域凹陷等缺陷，對后續的溝道刻蝕以及金屬連接工藝造成影響的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種三維存儲器平坦化方法，應用于三維存儲器的制作，所述三維存儲器包括襯底，所述襯底分為核心區域和包圍所述核心區域的外圍區域，以及位于所述外圍區域和所述核心區域之間，沿所述外圍區域指向所述核心區域方向依次設置的空曠區域和臺階區域；所述臺階區域襯底上形成有臺階結構；所述核心區域襯底上形成有包括第一子疊層和第二子疊層交叉層疊的疊層結構，且所述疊層結構背離所述襯底的表面為第一阻擋層；

所述三維存儲器平坦化方法包括：

沉積氧化層，使所述空曠區域的氧化層背離所述襯底的表面與所述第一阻擋層朝向所述襯底的表面齊平；

去除所述外圍區域的氧化層，使所述外圍區域的氧化層背離所述襯底的表面與所述空曠區域的氧化層背離所述襯底的表面齊平；

在所有所述氧化層上形成第二阻擋層；

去除所述核心區域的第二阻擋層以及所述核心區域的氧化層；

進行第一次平坦化，使所述外圍區域、所述空曠區域、所述臺階區域和所述核心區域的表面齊平至所述第二阻擋層背離所述襯底的表面；

去除所述外圍區域的第二阻擋層、所述空曠區域的第二阻擋層和所述核心區域的第一阻擋層；

進行第二次平坦化，使所述外圍區域、所述空曠區域、所述臺階區域和所述核心區域的表面齊平所述空曠區域氧化層背離所述襯底的表面。

優選地，所述進行第一次平坦化和所述進行第二次平坦化采用的工藝相同，具體包括：

采用化學機械研磨工藝進行平坦化。

優選地，所述第一阻擋層和所述第二阻擋層以及所述第一子疊層的材質相同，均為SiN或多晶硅。