[发明专利]一种3D NAND存储器等级层堆栈制造方法

说明书

本发明涉及一种3D NAND存储器等级层堆栈制造方法，所述方法包括如下步骤：在硅基板上形成氧化物/氮化物等级层堆栈，继而形成垂直贯穿所述氧化物/氮化物等级层堆栈的栅极线狭缝；去除氧化物/氮化物等级层堆栈中的氮化物层，形成凹陷区域；使用氢氟酸回蚀所述凹陷区域，使得所述氧化物/氮化物等级层堆栈中的氧化物层表面平坦化；将导体材料填入所述凹陷区域中，形成导体层并刻蚀所述导体层，形成导体/绝缘体等级层堆栈。本发明的3D NAND存储器等级层堆栈制造方法，通过使用氢氟酸(HF)回蚀大头结构，可以消除氧化物层大头现象，从而提高3D NAND等级层堆栈中导体层的填充率，进而提高器件性能。

技术领域

本发明涉及一种3D NAND存储器等级层堆栈制造方法，涉及3D NAND存储器制造技术领域。

背景技术

随着半导体技术的发展，提出了各种半导体存储器件。相对于常规存储装置如磁存储器件，半导体存储器件具有访问速度快、存储密度高等优点。这当中，NAND结构正受到越来越多的关注。为进一步提升存储密度，出现了多种三维(3D)NAND器件。

如图1A-C所示，是现有技术3D NAND存储器等级层堆栈制造过程示意图。具体包含以下步骤：

(1)如图1A所示，在硅基板101上形成有等级层堆栈103，通过干法/湿法刻蚀形成栅极线狭缝102(Gate Line Slit，GLS)垂直贯穿等级层堆栈103；所述等级层堆栈103由依次间隔形成的氧化物层104和氮化物层105组成。其中氮化物层105可以由氮化硅形成。

(2)如图1B所示，通过干法/湿法刻蚀去除栅极线狭缝102附近的等级层堆栈103中的氮化物层105(例如SiN)，形成凹陷区域106。

(3)如图1C所示，沉积金属钨，以填充步骤(2)后形成的凹陷区域106，形成金属钨层107。

(4)刻蚀金属钨层107，最终形成新的导体/绝缘体等级层堆栈103。

然而上述的传统方法存在以下缺陷：

氮化硅层的去除工艺中会使用到磷酸材料，并且磷酸材料的蚀刻速率与其中的硅浓度相关。如果硅浓度高，则蚀刻速率较低，反之如果硅浓度低则蚀刻速率较高。

当蚀刻速率较低时，如图1B所示，在步骤(2)时氧化物往往会重新生长，增加的多余氧化物(厚度约5-10埃，1埃＝10^-10米)，导致形成氧化物层104的大头现象(图1B的圆圈处所示)，进而会导致在步骤(3)时形成气泡或虚空区108，这是NAND器件制作中不希望出现或者想要避免出现的现象，因为这种气泡或虚空区最终会导致金属钨层开口或电阻值上升，从而严重影响器件性能。

通常这种大头现象很难避免，因为磷酸材料中的硅浓度很难控制，原因是当刻蚀去除氮化硅层时会使得硅浓度上升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是设计一种3D NAND存储器等级层堆栈制造新方法，通过使用氢氟酸(HF)回蚀大头结构，可以消除氧化物层大头现象。

根据本发明的一个方面，提供了一种3D NAND存储器等级层堆栈制造方法，包含以下步骤：

在硅基板上形成氧化物/氮化物等级层堆栈，继而形成垂直贯穿所述氧化物/氮化物等级层堆栈的栅极线狭缝；

去除氧化物/氮化物等级层堆栈中的氮化物层，形成凹陷区域；

使用氢氟酸回蚀所述凹陷区域，使得所述氧化物/氮化物等级层堆栈中的氧化物层表面平坦化；

使用导体材料填充所述凹陷区域，形成导体层并刻蚀所述导体层，形成导体/绝缘体等级层堆栈。

优选的，所述氮化物层由氮化硅形成。