[發明專利]3D NAND柵極線狹縫溝槽的分步循環刻蝕方法

有效

• 申請號: 201711138116.1
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107978605B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 程強;樂陶然;陳世平;劉歡;郭玉芳;邵克堅;張彪
• 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

提供了一種3D NAND柵極線狹縫溝槽的分步循環刻蝕方法，通過將3D NAND柵極線狹縫溝槽刻蝕流程中的兩個刻蝕步驟ME1和ME2分別分拆為多個子步驟，然后交替實施ME1和ME2的這多個子步驟，在循環實施完畢上述子步驟之后再實施OE步驟，從而通過ME1和ME2的交替蝕刻，平衡了氧化介質層刻蝕速率和氮化物介質層的刻蝕速率。通過實施上述分步循環刻蝕工藝，能夠得到形貌較好的深溝槽結構，并擴大了刻蝕工藝的窗口，從而將柵極線狹縫溝槽制備為良好的錐形形貌，利于后續鎢的填充，由此提升了干法刻蝕之后的工藝質量，減少了空隙缺陷的產生，提升了產品良率。

技術領域

本申請涉及三維(3D)存儲器技術領域，更為具體的說，涉及一種針對3DNAND柵極線狹縫溝槽的分步循環刻蝕方法。

背景技術

隨著閃存的快速發展，3D閃存結構得到了迅速發展，而NAND型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，3DNAND閃存更是在電子產品中得到了廣泛的應用。

在3D NAND結構中，柵極線形成在狹縫溝槽中，根據3D NAND器件的結構特點，該狹縫溝槽是對由多個介質層和多個犧牲介質層構成的交替層疊結構進行刻蝕而形成，通常是針對氧化介質層和氮化物介質層交替疊層進行刻蝕而形成?，F有技術中3D NAND柵極線狹縫溝槽刻蝕一般是采用主刻蝕1(ME1)、主刻蝕2(ME2)和過刻蝕(OE)三步刻蝕流程。在實際3D NAND器件的工藝流程中，狹縫溝槽制備之后的后續工藝包括鎢金屬填充步驟，在該步驟中由于該狹縫溝槽為深度溝槽，因此如圖1所示在填充得到的鎢金屬中容易產生空隙缺陷。而為了減少該后續鎢填充工藝中所產生的空隙數量，通常將柵極線的狹縫溝槽刻蝕為錐形形貌?，F有技術是通過延長ME1和ME2的蝕刻時間，減少OE的蝕刻時間來實現的。同時在狹縫溝槽的形貌為錐形時，由于該溝槽的底部寬度(BCD)小，在后續工藝中底部容易出現W殘留，導致漏電。因此在柵極線狹縫溝槽刻蝕時，需要在確保較大BCD的同時，獲取良好錐形溝槽形貌。

發明內容

基于此，本申請對干法刻蝕工藝進行了改良，對刻蝕過程進行了優化，從而將溝槽制備為良好的錐形形貌，利于后續鎢的填充，由此提升了干法刻蝕之后的工藝質量，減少了空隙缺陷的產生，提升了產品良率。

本申請提供了一種針對3D NAND柵極線狹縫溝槽的分步循環刻蝕方法，將ME1和ME2分別分拆為N步(N≥2)，例如分拆為四步，從而使得ME1和ME2均被劃分為N個子步驟，然后交替實施ME1和ME2的這N個子步驟，從而通過ME1和ME2的交替蝕刻，平衡氧化介質層刻蝕速率和氮化物介質層刻蝕速率，在將上述N個子步驟循環實施完畢之后再實施OE。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

提供了一種3D NAND柵極線狹縫溝槽的分步循環刻蝕方法，其中，將第一主刻蝕(ME1)和第二主刻蝕(ME2)均分拆為N步，N≥2，從而使得ME1和ME2均被劃分為N個子步驟，然后交替實施ME1和ME2的這N個子步驟，并在N個子步驟循環實施完畢之后再實施過刻蝕(OE)。

進一步地，在上述刻蝕方法中，上述N取值為4。

進一步地，在上述刻蝕方法中，處理對象為氧化介質層和氮化物介質層交替疊層。

進一步地，在上述刻蝕方法中，蝕刻氣體包括C₄F₈、C₄F₆、CH₂F₂和O₂中的一種或多種。

進一步地，在上述刻蝕方法中，上述柵極線狹縫溝槽被刻蝕為錐形形貌。

進一步地，在上述刻蝕方法中，各個子步驟的刻蝕時間相同或不同。