[發明專利]三維存儲器的制備方法

有效

• 申請號: 202110245220.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113035700B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉力恒;長江;徐偉;許波
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L27/11524;H01L27/11551;H01L27/1157;H01L27/11578
• 代理公司: 北京英思普睿知識產權代理有限公司 16018
• 代理人: 劉瑩;聶國斌

本申請提供了一種制備三維存儲器的方法，該方法包括：在襯底的一側上交替堆疊犧牲層與電介質層以形成疊層結構；形成貫穿所述疊層結構并延伸至襯底中的柵極線隙；去除犧牲層以形成柵極間隙；在柵極線隙的內壁與柵極間隙的內壁上形成沉積層；以及交替執行干法刻蝕處理和濕法刻蝕處理以去除沉積層的至少一部分，以在柵極間隙處形成具有目標深度的凹槽。

技術領域

本申請涉及半導體制造領域，更具體地，涉及三維存儲器的制備方法。

背景技術

為了克服二維(2D)存儲器件的限制，目前通過將存儲器單元三維(3D)地布置在襯底之上來提高集成密度?，F有的3D NAND存儲器構架通常為垂直布置柵極線隙而水平布置金屬柵層的設計。制備3D NAND存儲器的常見的制備工藝包括：在絕緣層之間形成柵結構，其中，該柵結構從內到外依次包括阻擋層和金屬鎢層；隨后刻蝕該金屬鎢層得到金屬柵極層。例如，可使用濕法刻蝕或干法刻蝕對金屬鎢層進行刻蝕。

對金屬鎢進行刻蝕的工藝的挑戰主要在于無法完全去除金屬鎢殘留。具體而言，由于受到存儲器中虛擬溝道孔的影響，臺階區中底部柵極層關鍵尺寸收縮，這會使得柵極線隙底部上的沉積層厚度增加；同時，為了在存儲區中為柵極層的頭部與外部留有足夠的空間，需要將柵極層的頭部的關鍵尺寸修小。沉積層厚度的增加以及較小的關鍵尺寸都會導致沉積處理過后柵極層的底部的兩側封口，從而導致在刻蝕后留下鎢殘留。鎢殘留可能會對底部選擇柵極的閾值電壓造成影響并形成漏電流，并且殘留的鎢還阻擋在側壁刻蝕時無法形成硅槽，對最終電性能造成影響。

在現有技術中，當直接使用濕法刻蝕對金屬鎢層進行刻蝕時，刻蝕之后通道中金屬鎢底部和頂部的寬度不統一，也就是說，凹隙(RECESS GAP)很大，無法滿足生產要求。而當使用干法刻蝕對金屬鎢層進行刻蝕時，由于干法刻蝕的各向異性而會出現柵極線隙底部側壁上沉積的金屬鎢無法被完全去除的現象。此時，通常需要增強干法刻蝕的強度以去除鎢殘留，但是，過強的干法刻蝕會導致硅槽開口受損而被擴大，這將使得在后續填充氧化硅時開口處的氧化硅層太厚。而過厚的氧化硅層會使得在需要開孔進行電路外聯的后續工藝中出現打孔困難的情況。

應當理解，給出上述內容旨在幫助本領域技術人員理解該申請實施方式的一些相關背景，因此這些內容并非必然會構成本申請的現有技術。

發明內容

為了解決或部分解決現有技術中存在的上述問題中的至少一個，本申請提供了一種三維存儲器的制造方法。

本申請提供了一種制備三維存儲器的方法，其特征在于，方法包括：在襯底的一側上交替堆疊犧牲層與電介質層以形成疊層結構；形成貫穿疊層結構并延伸至襯底中的柵極線隙；去除犧牲層以形成柵極間隙；在柵極線隙的內壁與柵極間隙的內壁上形成沉積層；以及交替執行干法刻蝕處理和濕法刻蝕處理以去除沉積層的至少一部分，以在柵極間隙處形成具有目標深度的凹槽。

在本申請的一個實施方式中，交替執行干法刻蝕處理和濕法刻蝕處理包括：對沉積層依次執行第一干法刻蝕處理、第二濕法刻蝕處理和第三干法刻蝕處理。

在本申請的一個實施方式中，沉積層至少包括阻擋層以及在阻擋層上形成的金屬層。

在本申請的一個實施方式中，第一干法刻蝕處理包括：通過干法刻蝕去除金屬層位于柵極線隙的底部上的至少一部分，以使得金屬層位于底部上的剩余部分的厚度與位于柵極線隙的側壁上的部分的厚度相同。

在本申請的一個實施方式中，第二濕法刻蝕處理包括：通過濕法刻蝕去除金屬層位于柵極線隙的側壁的部分以及位于底部上的剩余部分；以及通過濕法刻蝕去除金屬層位于柵極間隙的內壁上的至少一部分，以形成具有目標深度的凹槽。

在本申請的一個實施方式中，第三干法刻蝕處理包括：通過干法刻蝕去除阻擋層位于柵極線隙的底部上的部分。

在本申請的一個實施方式中，交替執行干法刻蝕處理和濕法刻蝕處理包括：對沉積層依次執行第一濕法刻蝕處理、第二干法刻蝕處理、以及第三濕法刻蝕處理。