[發明專利]形成高縱橫比開口的方法、形成高縱橫比特征的方法及相關半導體裝置

在審

• 申請號: 201811598464.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN110021550A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 渡嘉敷健;約翰·A·斯邁思;古爾特杰·S·桑胡
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王龍

本申請案涉及形成高縱橫比開口的方法、形成高縱橫比特征的方法及相關半導體裝置。所述方法包括在低于約0℃的溫度下移除電介質材料的一部分以在所述電介質材料中形成至少一個開口。所述至少一個開口包括大于約30:1的縱橫比。在低于約0℃的溫度下在所述至少一個開口中及所述電介質材料的側壁上形成保護材料。所述半導體裝置包括電介質材料堆疊，所述電介質材料堆疊包括交替電介質材料的至少約80個層體。所述電介質材料堆疊具有基本上垂直側壁及所述電介質材料堆疊內的至少一個特征，所述至少一個特征包括至少約30:1的縱橫比。

優先權主張

本申請案主張2017年12月29日申請的“形成高縱橫比開口的方法、形成高縱橫比特征的方法及相關半導體裝置(Methods of Forming High Aspect Ratio Openings,Methods of Forming High Aspect Ratio Features,and Related SemiconductorDevices)”的序號為15/858,021的美國專利申請案的申請日權益。

技術領域

本文中所揭示的實施例涉及包含形成高縱橫比(HAR)開口的方法的半導體制作及相關半導體裝置。更特定來說，本發明的實施例涉及形成HAR開口的方法，其中在低于約0℃的溫度下形成所述HAR開口且在低于約0℃的溫度下在所述HAR開口中形成保護材料，且涉及相關半導體裝置。

背景技術

半導體工業的持續目標是增加存儲器裝置(例如非易失性存儲器裝置(例如，NAND快閃存儲器裝置))的存儲器密度(例如，每存儲器裸片存儲器單元的數目)及減小存儲器裝置的尺寸。增加非易失性存儲器裝置中的存儲器密度的一種方式是實施垂直存儲器陣列(也稱為“三維(3D)存儲器陣列”)架構。為了形成3D存儲器裝置，在一或多種電介質材料中且穿過其形成開口(例如，通孔)，所述開口具有高縱橫比，且隨后在所述開口中形成特征。在開口的經增加縱橫比與存儲器裝置的經減小尺寸之間，均勻地形成高縱橫比開口變成問題。高縱橫比開口具有非均勻寬度而非具有均勻寬度，這是因為通過常規各向異性蝕刻技術并非均勻地沿垂直及水平方向蝕刻電介質材料。因此，電介質材料的側壁并非基本上垂直的且可展現彎曲輪廓，與開口的頂部部分或底部部分的寬度相比，在開口的中間部分處具有較大寬度。電介質材料的側壁的彎曲及非均勻輪廓有損于包含此類以常規方式形成的高縱橫比開口的3D存儲器裝置的結構及電子完整性，這會導致裝置故障。

為了減小彎曲，在電介質材料的側壁上形成聚合物以保護側壁免于遭受過蝕刻。在開口的側壁上保形地形成聚合物以使側壁鈍化。在20℃或更大(例如50℃或更大，或者200℃或更大)的溫度下形成聚合物。在較低溫度下，用于形成聚合物的反應物不具反應性或不具充足反應性以便以實際速率形成聚合物。此外，當開口的縱橫比增加時，難以在開口中(尤其是在開口的中間部分及下部部分中)保形地形成這些聚合物，這是因為反應物并不穿透開口的整個深度。替代地，在中間部分及下部部分中形成不那么厚(例如，較薄)的聚合物或根本不形成聚合物。由于開口的這些區域不受聚合物保護，因此在后續蝕刻動作期間電介質材料被較重地蝕刻，這導致電介質材料彎曲。

為了形成具有所要縱橫比及可接受的尺寸均勻性的特征，連續地形成電介質材料的多個層面，其中每一層面對應于所述特征的深度的一部分。在每一層面中形成高縱橫比開口中的每一者的一部分且在形成下一層面之前用所述特征的材料填充所述部分。如圖1中所展示，這產生層面的特征的材料之間的界面(虛線)。另外，所產生的非垂直側壁導致垂直鄰近的層面之間電介質材料的縮進。

發明內容

本文中所揭示的實施例涉及形成高縱橫比開口的方法。所述方法包括在低于約0℃的溫度下移除電介質材料的一部分以在所述電介質材料中形成至少一個開口。所述至少一個開口包括大于約30:1的縱橫比。在低于約0℃的溫度下在所述至少一個開口中及所述電介質材料的側壁上形成保護材料。