[發(fā)明專(zhuān)利]一種在刻蝕槽中制造真空間隙的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711184301.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107978557B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵克堅(jiān);樂(lè)陶然;曾明鑫;張彪;李元?jiǎng)P;劉歡;郭玉芳;程強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達(dá)

本發(fā)明涉及一種在刻蝕槽中制造真空間隙的方法，所述方法包括如下步驟：向所述刻蝕槽通入氫氟酸和氨氣，通過(guò)控制通入的氫氟酸和氨氣的濃度和通入速率，除去刻蝕槽中的第一氧化物層；在所述刻蝕槽的頂部形成直線狀的第二氧化物層，并形成真空間隙。本發(fā)明的在刻蝕槽中制造真空間隙的方法，在金屬銅之間制造真空間隙，由于真空具有最低的介電常數(shù)，因此本發(fā)明能夠極大減小銅層之間的電容，并且減少漏電流現(xiàn)象，改善含時(shí)介質(zhì)擊穿特性，進(jìn)而提高器件性能。另外，本發(fā)明移除氧化物時(shí)沒(méi)有采用等離子刻蝕工藝，因此可以在消除氧化物層的同時(shí)很好的保留氮化物層，從而也提高了新氧化物層形成的窗口。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在刻蝕槽中制造真空間隙的方法，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(duì)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(wèn)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(lái)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-1F所示，是現(xiàn)有技術(shù)中制作3D NAND刻蝕槽的過(guò)程示意圖。具體包含以下步驟：

(1)如圖1A所示，在初始結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上經(jīng)曝光后獲得標(biāo)準(zhǔn)膜結(jié)構(gòu)(film structure)，其自上至下依次包括光阻1、氮氧化硅層2(SiON)、氧化物層3、鎢層5和氮碳化硅層4(SiCN)。

(2)如圖1B所示，通過(guò)干法/濕法刻蝕去除光阻1、氮氧化硅層2(SiON)、和部分氧化物層3，從而露出鎢層5。

(3)如圖1C所示，通過(guò)原子層沉積技術(shù)(ALD)在步驟(2)的結(jié)構(gòu)之上沉積氮化物層6。

(4)如圖1D所示，通過(guò)干法刻蝕除去氧化物層3上的氮化物層6和鎢層 5之上的氮化物層6，但保留氧化物層3側(cè)壁上的氮化物層6。

(5)如圖1E所示，通過(guò)電鍍(ECP)將金屬銅完全覆蓋步驟(4)得到的結(jié)構(gòu)，形成銅層7。

(6)如圖1F所示，通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)磨去頂層的金屬銅，直至氮化物層6和氧化物層3的上表面露出時(shí)停止。這樣，經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)步驟，最終可以得到刻蝕槽結(jié)構(gòu)。

在上述方法的過(guò)程中存在以下缺陷：由于電鍍過(guò)程會(huì)導(dǎo)致金屬銅在氮化物層6和氧化物層3中進(jìn)行擴(kuò)散，從而影響銅層7兩兩之間的絕緣性能，導(dǎo)致電流在兩個(gè)銅層7之間擊穿而形成漏電流，進(jìn)而影響器件性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種在刻蝕槽中制造真空間隙的方法，通過(guò)在刻蝕槽結(jié)構(gòu)中制造真空間隙，以替代氧化物層的隔絕功能，進(jìn)而解決銅擴(kuò)散的問(wèn)題和漏電問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在刻蝕槽中制造真空間隙的方法，包含以下步驟：

向所述刻蝕槽通入氫氟酸和氨氣，通過(guò)控制通入的氫氟酸和氨氣的濃度和通入速率，除去刻蝕槽中的第一氧化物層；

在所述刻蝕槽的頂部形成直線狀的第二氧化物層，并形成真空間隙。

優(yōu)選的，所述刻蝕槽包括位于底部的氮碳化硅層和位于氮碳化硅層之上的第一氧化物層，在氮碳化硅層和第一氧化物層中間隔分布多個(gè)導(dǎo)電溝道，所述導(dǎo)電溝道底部具有由導(dǎo)電材料形成的導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層之上具有銅層，所述銅層和第一氧化物層之間具有氮化物層。

更優(yōu)選的，所述氮化物層由氮化硅制成。

更優(yōu)選的，所述導(dǎo)體層由導(dǎo)電材料制成。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電材料包括鎢、鈷、銅、鋁和硅化物中的一種或幾種的組合。

優(yōu)選的，所述第一氧化物層為二氧化硅。

優(yōu)選的，所述第二氧化物層由二氧化硅制成。