[發(fā)明專利]一種3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711140523.6
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107799531B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)萍;高晶;楊川;喻蘭芳;丁蕾;張森;張靜平
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582;H01L27/1157;H01L27/115
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達(dá)

本發(fā)明涉及一種3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造方法，所述方法包括如下步驟：在硅基板上形成氧化物/氮化物等級層堆棧，繼而形成垂直貫穿所述氧化物/氮化物等級層堆棧的柵極線狹縫；去除氧化物/氮化物等級層堆棧中的氮化物層，形成凹陷區(qū)域；使用氫氟酸回蝕所述凹陷區(qū)域，使得所述氧化物/氮化物等級層堆棧中的氧化物層表面平坦化；將導(dǎo)體材料填入所述凹陷區(qū)域中，形成導(dǎo)體層并刻蝕所述導(dǎo)體層，形成導(dǎo)體/絕緣體等級層堆棧。本發(fā)明的3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造方法，通過使用氫氟酸(HF)回蝕大頭結(jié)構(gòu)，可以消除氧化物層大頭現(xiàn)象，從而提高3D NAND等級層堆棧中導(dǎo)體層的填充率，進(jìn)而提高器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造方法，涉及3D NAND存儲(chǔ)器制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，提出了各種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。相對于常規(guī)存儲(chǔ)裝置如磁存儲(chǔ)器件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件具有訪問速度快、存儲(chǔ)密度高等優(yōu)點(diǎn)。這當(dāng)中，NAND結(jié)構(gòu)正受到越來越多的關(guān)注。為進(jìn)一步提升存儲(chǔ)密度，出現(xiàn)了多種三維(3D)NAND器件。

如圖1A-C所示，是現(xiàn)有技術(shù)3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造過程示意圖。具體包含以下步驟：

(1)如圖1A所示，在硅基板101上形成有等級層堆棧103，通過干法/濕法刻蝕形成柵極線狹縫102(Gate Line Slit，GLS)垂直貫穿等級層堆棧103；所述等級層堆棧103由依次間隔形成的氧化物層104和氮化物層105組成。其中氮化物層105可以由氮化硅形成。

(2)如圖1B所示，通過干法/濕法刻蝕去除柵極線狹縫102附近的等級層堆棧103中的氮化物層105(例如SiN)，形成凹陷區(qū)域106。

(3)如圖1C所示，沉積金屬鎢，以填充步驟(2)后形成的凹陷區(qū)域106，形成金屬鎢層107。

(4)刻蝕金屬鎢層107，最終形成新的導(dǎo)體/絕緣體等級層堆棧103。

然而上述的傳統(tǒng)方法存在以下缺陷：

氮化硅層的去除工藝中會(huì)使用到磷酸材料，并且磷酸材料的蝕刻速率與其中的硅濃度相關(guān)。如果硅濃度高，則蝕刻速率較低，反之如果硅濃度低則蝕刻速率較高。

當(dāng)蝕刻速率較低時(shí)，如圖1B所示，在步驟(2)時(shí)氧化物往往會(huì)重新生長，增加的多余氧化物(厚度約5-10埃，1埃＝10^-10米)，導(dǎo)致形成氧化物層104的大頭現(xiàn)象(圖1B的圓圈處所示)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致在步驟(3)時(shí)形成氣泡或虛空區(qū)108，這是NAND器件制作中不希望出現(xiàn)或者想要避免出現(xiàn)的現(xiàn)象，因?yàn)檫@種氣泡或虛空區(qū)最終會(huì)導(dǎo)致金屬鎢層開口或電阻值上升，從而嚴(yán)重影響器件性能。

通常這種大頭現(xiàn)象很難避免，因?yàn)榱姿岵牧现械墓铦舛群茈y控制，原因是當(dāng)刻蝕去除氮化硅層時(shí)會(huì)使得硅濃度上升。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造新方法，通過使用氫氟酸(HF)回蝕大頭結(jié)構(gòu)，可以消除氧化物層大頭現(xiàn)象。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種3D NAND存儲(chǔ)器等級層堆棧制造方法，包含以下步驟：

在硅基板上形成氧化物/氮化物等級層堆棧，繼而形成垂直貫穿所述氧化物/氮化物等級層堆棧的柵極線狹縫；

去除氧化物/氮化物等級層堆棧中的氮化物層，形成凹陷區(qū)域；

使用氫氟酸回蝕所述凹陷區(qū)域，使得所述氧化物/氮化物等級層堆棧中的氧化物層表面平坦化；

使用導(dǎo)體材料填充所述凹陷區(qū)域，形成導(dǎo)體層并刻蝕所述導(dǎo)體層，形成導(dǎo)體/絕緣體等級層堆棧。

優(yōu)選的，所述氮化物層由氮化硅形成。