[发明专利]一种通过温和湿法刻蚀改善SEG生长形态的SEG制备工艺

说明书

本发明提供了一种通过温和湿法刻蚀改善SEG生长形态的SEG制备工艺，所述工艺包括：在刻蚀N/O堆叠结构形成沟道孔，并且所述沟道孔通至所述衬底并形成一定深度的第一硅槽；然后，对沟道孔采用稀释的硫酸和双氧水混合物(DSP)进行处理，随后进行刻蚀后处理以及刻蚀后处理的剥离步骤；在SEG生长前的预清洗中，依次进行第一次稀氢氟酸(DHF)清洗、碱性标准溶液清洗(SC1)和第二次稀氢氟酸(DHF)清洗，然后进行SEG生长沉积。上述工艺对外延生长界面的损伤小；可为SEG提供良好的生长界面，使得SEG的生长形态更好，生长高度更趋于一致，提高产品良率；从而提高了3D NAND闪存的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种3D NAND闪存结构中改善SEG生长形态的方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。目前，在3D NAND的发展过程中，随着堆叠层数的增加，对刻蚀、沉积等制备工艺提出了更高的要求。

其中，对于刻蚀沟道孔(Channel Hole)和在沟道孔底部选择性外延生长(SEG)，现有技术的方法通常包括如下步骤：

S1：在衬底O/N堆叠结构的上面涂覆光刻胶，并曝光形成沟道孔光刻图案；

S2：刻蚀形成沟道孔；

S3：对沟道孔进行湿法剥离(WET Strip)，例如采用热的硫酸和双氧水混合物(HotSPM)进行160秒剥离；

S4：刻蚀后处理(PET)；

S5：刻蚀后处理(PET)的灰化(Asher)；

S6：刻蚀后处理的湿法剥离(WET Strip)；

S7：SEG前的预清洗(Preclean)；

S8：进行SEG沉积生长。

然而随着堆叠层数的增加，需要刻蚀的沟道孔更深后，从衬底生产出来的SEG的形态也出现了各种质量问题，例如如图1的微观形貌所示，显示的是SEG没有生长出来，再例如图2的微观形貌所示，生长出来的SEG的高度参差不齐。造成这一结果的原因有如下几个方面：

首先，由于堆叠层数增加，进行沟道孔刻蚀时需要更大的刻蚀功率，这难免会损伤衬底的外延生长(EPI)界面，例如刻蚀的等离子对衬底的“轰击”，将EPI界面打的松散；

其次，在随后进行的高温硫酸和双氧水混合物(SPM)清洗时，很容易氧化被刻蚀等离子损伤的衬底外延生长界面；例如，松散的EPI界面被氧化为SiO₂；

再次，在刻蚀后处理(PET)后，在SEG沉积前的预清洗操作，一种方式是采用Ulvac机台处理，即采用NF3+NH3并加等离子(Plasma)处理，虽然该处理可以去除原生氧化物(native Oxide)，但这又导致外延生长界面再一次被等离子(Plasma)打散并加速氧化；另一种方式采用稀氢氟酸(DHF)处理，但稀氢氟酸去除SiO₂的能力不够，采用该工艺处理后进行生长的SEG的形貌如图4所示，可见SEG的生长形态依然参差不齐。

而SEG只能从没有被氧化的外延生长界面生长出来，外延生长界面被氧化，存在SiO₂界面的情况下，SEG则不易生长或生长形态异常。

SEG没有长出或长出形态异常如高度不一致将影响3D NAND闪存整体的性能，因此，如何改善SEG生长形态，使其能够长出并且高度均匀一致一直为本领域技术人员所致力研究的方向。