[发明专利]VNAND拉伸厚TEOS氧化物

说明书

本公开的实施例一般涉及一种用于形成介电膜堆栈的改进方法，该介电膜堆栈用于3D NAND结构中的层间电介质(ILD)层。在一个实施例中，该方法包括提供具有栅堆栈沉积于其上的基板，使用第一RF功率及第一处理气体在该栅堆栈的暴露表面上形成第一氧化层，第一处理气体包含TEOS气体与第一含氧气体，及使用第二RF功率与第二处理气体在该第一氧化层上形成第二氧化层，第二处理气体包含硅烷气体与第二含氧气体。

技术领域

本公开的实施例一般涉及用于沉积介电膜堆栈的改进方法和用作层间电介质(ILD)层的介电膜堆栈。

背景技术

随着制造越加致密的器件的持续压力，半导体器件工业正转换到三维(3D)存储器结构的使用。例如，NAND闪存已经从平面配置移动到垂直配置(VNAND)。这种垂直配置允许以显著更大的位密度来形成存储器器件。在制造3D半导体芯片的堆栈时，通常使用阶梯状(stair-like)结构以允许多个互连结构设置于其上，而形成高密度的垂直晶体管器件。层间电介质(ILD)可设置在互连层之间的阶梯状结构之上，以绝缘(isolate)设置在互连层中的导体层。然而，由于层间电介质与互连层之间的热膨胀差异可能导致的层间电介质中的物理应力，裂纹或缺陷常被引入半导体芯片中，而影响器件的整体性能。

因此，在本领域中，提供抑制在半导体芯片中裂纹和缺陷发生的改进方法是有所需求的。

发明内容

本公开的实施例一般涉及一种用于形成介电膜堆栈的改进方法，该介电膜堆栈用于3D NAND结构中的层间电介质(ILD)层。在一个实施例中，该方法包括提供具有栅堆栈沉积于其上的基板，使用第一RF功率及第一处理气体在该栅堆栈的暴露表面上形成第一氧化层，第一处理气体包含TEOS气体与第一含氧气体，及使用第二RF功率与第二处理气体在该第一氧化层上形成第二氧化层，第二处理气体包含硅烷气体与第二含氧气体。

在另一个实施例中，该方法包括以下步骤：在基板上形成具有阶梯状截面的层堆栈，以第一氧化层覆盖该层堆栈的暴露表面，该第一氧化层具有约10000埃(angstroms)至约30000埃的厚度及约80MPa至约300MPa的拉伸应力，该第一氧化层用以下方式形成：每分钟约3000至约6500毫克的TEOS气体流率，约1200sccm至约21000sccm的含氧气体流率，约1000sccm至约9000sccm的载体气体流率，该载体气体包含氦或氩，约150W至约850W的在13.56MHz的频率的RF功率，约350℃至约650℃的腔室温度，及约2Torr至约14Torr的腔室压力，在该第一氧化层上形成具有约8000埃至约15000埃的厚度的第二氧化层，该第二氧化层用以下方式形成：约100sccm至约600sccm的硅烷气体流率，约2500sccm至约8000sccm的含氧气体流率，约1000sccm至约9000sccm的载体气体流率，该载体气体包含氦或氩，约150W至约850W的在13.56MHz的频率的RF功率，约350℃至约650℃的腔室温度，及约2Torr至约14Torr的腔室压力，及使基板在约700℃至约850℃的温度下的富含氮的环境中经受热退火处理。

在又另一个实施例中，提供了一种在基板上的NAND结构。该结构包括：层堆栈，该层堆栈包含交替的共形的(conformal)氧化层与氮化层，或交替的多晶硅层和氧化层，形成于该层堆栈上的第一氧化层，该第一氧化层具有约10000埃至约30000埃的厚度及约80MPa至约300MPa的拉伸应力，并且该第一氧化层使用第一处理气体形成，该第一处理气体包含TEOS气体与第一含氧气体，及形成在该第一氧化层上的第二氧化层，该第二氧化层具有约8000埃至约15000埃的厚度，该第二氧化层使用第二处理气体形成，该第二处理气体包含硅烷气体与第二含氧气体。

附图说明

本公开的实施例已简要概述于前，并在以下有更详尽的讨论，可以通过参考所附附图中描绘的本公开的示例性实施例以作了解。然而，值得注意的是，所附附图只描绘了本发明的典型实施例，而由于本公开可允许其他等效的实施例，因此所附附图并不会视为对本发明范围的限制。