[发明专利]一种3DNAND存储器件的金属栅制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种3D NAND存储器件的金属栅制备方法。

背景技术

现有的3D NAND存储器件的垂直存储结构由多层介质薄膜堆叠形成，其制备过程中，需要将氧化硅/氮化硅交替层叠结构中的氮化硅去除，形成横向沟槽阵列，然后向横向沟槽阵列的各个横向沟槽内填充金属介质，从而形成金属栅极。

在填充金属介质过程中，反应气体需要通过完全平行的狭窄扩散通道进入沟槽阵列中并在其侧壁上沉积成膜(如图1所示)，因此，填充沟槽结构的深宽比、关键尺寸的大小和结构的均一性对金属栅的横向填充性能有着重要影响。

在3D NAND存储器件中，栅极填充沟槽结构是将氧化硅/氮化硅交替层叠结构中的氮化硅去除后形成的横向沟槽阵列。目前去除氧化硅/氮化硅交替层叠结构中的氮化硅一般通过液相化学刻蚀工艺完成。

经过液相化学刻蚀所形成的横向沟槽阵列的过程中由于刻蚀副产物回流沉积，往往开口较窄，容易造成封口，导致反应气体无法通入结构深处沉积而产生空隙或空洞，对产品的最终电学性能和工作可靠性产生不利影响。图2示出了未填充金属前的横向阵列沟槽结构示意图。从该图2中可以很明显地看出在沟槽的开口处聚集有刻蚀副产物(虚线框内所示的部分)，导致开口变窄。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种3D NAND存储器件的金属栅制备方法，以优化并改善金属栅极填充前的沟槽列阵结构，增大沟槽开口处的尺寸，避免在金属栅填充过程中横向沟槽提前封口，使得反应气体能够不断通入结构深处进行反应沉积，获得良好的金属栅横向填充性能。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种3D NAND存储器的金属栅制备方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有氧化硅/氮化硅层交替排列的层叠结构；

采用液相化学刻蚀方法去除所述层叠结构中的氮化硅层，形成横向沟槽阵列；

去除液相化学刻蚀氮化硅过程中产生的聚集在所述横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物；

向所述横向沟槽阵列的横向沟槽内填充金属介质，形成金属栅极。

可选地，所述去除液相化学刻蚀氮化硅过程中产生的聚集在所述横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物，具体包括：

采用干法刻蚀方法去除液相化学刻蚀氮化硅过程中产生的聚集在所述横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物。

可选地，所述干法刻蚀方法为反应等离子体刻蚀方法。

可选地，采用反应等离子体刻蚀方法去除刻蚀副产物的刻蚀处理条件为：反应气体为含氢、氟的前驱源气体，射频功率为15～600W，工作压力为1～35Torr，温度为25～250℃，处理时间为2～100S。

可选地，去除聚集在所述横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物后形成的横向沟槽阵列的沟槽开口由外向内逐渐缩小。

可选地，所述液相化学刻蚀方法采用的刻蚀溶液为氮化硅对氧化硅的刻蚀选择比大于1的刻蚀酸液，

可选地，所述刻蚀酸液的氮化硅对氧化硅的刻蚀选择比大于300。

可选地，所述刻蚀酸液为磷酸溶液。

可选地，所述向所述横向沟槽阵列的横向沟槽内填充金属介质，形成金属栅极，具体包括：

通过化学气相沉积或原子层沉积方法向所述横向沟槽阵列的横向沟槽内填充金属介质，形成金属栅极。

可选地，所述金属介质为金属钨。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

通过以上技术方案可知，本申请提供的3D NAND存储器件的金属栅制备方法中，在采用液相化学刻蚀方法去除掉层叠结构中的氮化硅层后，在向横向沟槽阵列中的各个横向沟槽内填充金属介质前，还包括去除液相化学刻蚀氮化硅过程中产生的聚集在横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物。因该聚集在横向沟槽阵列开口处的刻蚀副产物被去除，增大了沟槽开口处的尺寸，为后续金属栅填充过程中的反应气体提供了通畅的扩散通道，避免在金属栅填充过程中横向沟槽提前封口，使得反应气体能够不断通入结构深处进行反应沉积，获得良好的金属栅横向填充性能。

附图说明

为了清楚地理解本申请的具体实施方式，下面将描述本申请具体实施方式时用到的附图做一简要说明。

图1是向沟槽阵列中沉积金属介质的示意图；

图2是层叠结构中的氮化硅层刻蚀后填充金属前的横向阵列沟槽结构示意图；

图3是金属栅极填充过程中产生的空隙或空洞示意图；

图4是本申请实施例提供的3D NAND存储器件的金属栅制备方法流程示意图；