[發明專利]一種在高深寬比溝道孔刻蝕中保護側壁的工藝

有效

• 申請號: 201711140438.X
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107994026B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 方振;王猛;劉隆冬;蘇恒;朱喜峰;陳保友;戴紹龍
• 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
• 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

本發明提供了一種高深寬比溝道孔刻蝕中保護側壁的工藝，包括以下步驟：提供襯底堆疊結構；在所述襯底堆疊結構上面刻蝕形成溝道孔；在所述溝道孔中沉積填充形成溝道孔側壁堆疊結構功能薄膜；在所述側壁堆疊結構的表面沉積保護膜，且使得所述保護膜在溝道孔頂部的厚度比溝道孔底部的厚度大。本發明工藝由于保護膜在溝道孔頂部的厚度比溝道孔底部的厚度大；使得后續干法刻蝕時，頂部的保護膜特別是溝道孔上部開口處的保護膜更耐損傷，在干法刻蝕的終了，仍能有保護膜的剩余，從而保護溝道孔側壁的堆疊結構功能薄膜不受等離子的轟擊損傷，提高溝道孔刻蝕工藝制程的良率，提高器件的電氣性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種3D NAND閃存結構中改善溝道孔刻蝕工藝的方法。

背景技術

隨著平面型閃存存儲器的發展，半導體的生產工藝取得了巨大的進步。但是最近幾年，平面型閃存的發展遇到了各種挑戰：物理極限，現有顯影技術極限以及存儲電子密度極限等。在此背景下，為解決平面閃存遇到的困難以及最求更低的單位存儲單元的生產成本，各種不同的三維(3D)閃存存儲器結構應運而生，例如3D NOR(3D或非)閃存和3D NAND(3D與非)閃存。目前，在3D NAND的發展過程中，隨著堆疊層數的增加，對刻蝕、沉積等制備工藝提出了更高的要求。

其中，在高深寬比溝道孔刻蝕工藝中，通常采用沿側壁沉積保護膜的工藝來保護側壁，例如，在3D NAND的制造過程中，為了形成溝道，在溝道薄膜沉積后，底部源極應該被刻蝕打開，從而導致在這種高深寬比的刻蝕工藝中，必須沉積某些種類的保護膜來保護側壁。

在高深寬比刻蝕工藝中，頂部保護膜比底部保護膜更容易被刻蝕損壞；如圖1的顯微照片所示。再如圖2a的示意圖，顯示了堆疊結構1的溝道孔存儲單元功能膜2上面沉積一層保護膜3，經干法刻蝕后的示意圖如圖2b所示，可見，溝道孔上面開口處的保護膜已經被損壞，存儲單元功能膜已經裸露，并且上面的保護膜比下面的損傷嚴重。正由于這一原因，等離子體將損壞存儲單元的功能薄膜，例如使功能薄膜中產生空位，這使得濕法刻蝕后的性能變劣，并且可能引起電性能的失效。

因此，如何改進保護膜的沉積工藝，從而制備更高良率的溝道孔一直為本領域技術人員所致力研究的方向。

發明內容

本發明的目的在于提供在一種高深寬比溝道孔刻蝕中保護側壁的工藝，通過對保護膜沉積工藝的改進，克服現有技術的上述缺陷，從而改善溝道孔刻蝕的工藝；進而提高溝道孔制程良率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高深寬比溝道孔刻蝕中保護側壁的工藝，包括以下步驟：

提供襯底堆疊結構；

在所述襯底堆疊結構上面刻蝕形成溝道孔；

在所述溝道孔中沉積填充形成溝道孔側壁堆疊結構功能薄膜；

在所述側壁堆疊結構的表面沉積保護膜，且使得所述保護膜在溝道孔頂部的厚度比溝道孔底部的厚度大。

進一步，所述保護膜的厚度從頂部到底部逐漸過渡使得在溝道孔縱向截面單側的保護膜呈倒錐形。

進一步，控制沉積工藝，使得所述保護膜在溝道孔頂部的厚度至溝道孔底部的厚度在經干法刻蝕后的剩余保護膜的厚度基本相等。

進一步，所述襯底堆疊結構包括襯底表面形成的相互間隔開的氧化硅-氮化硅堆疊薄膜(O/N)以及上面的硬掩膜(HM)。

進一步，所述溝道孔側壁堆疊結構功能薄膜包括用作阻擋層、存儲層和隧穿層的氧化物-氮化物-氧化物結構(ONO)。

與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：