[发明专利]三维存储器制造方法

说明书

本发明公开了一种三维存储器制造方法，包括：在衬底上形成由交替布置的多个第一介质层和多个第二介质层构成的介质层堆叠；刻蚀介质层堆叠以形成多个沟道区；在所述沟道区之间，刻蚀介质层堆叠以形成暴露衬底的槽；以及执行侧向刻蚀，使得所述槽的侧壁的曲率至少局部减少。依照本发明的三维存储器制造方法，刻蚀接触槽之后增加额外的侧向刻蚀使得槽侧壁平直，提高器件可靠性。

技术领域

本发明涉及一种三维存储器制造方法，特别是涉及一种三维与非门存储器单元晶体管的制造方法。

背景技术

为了改善存储器件的密度，业界已经广泛致力于研发减小二维布置的存储器单元的尺寸的方法。随着二维(2D)存储器件的存储器单元尺寸持续缩减，信号冲突和干扰会显著增大，以至于难以执行多电平单元(MLC)操作。为了克服2D存储器件的限制，业界已经研发了具有三维(3D)结构的存储器件，通过将存储器单元三维地布置在衬底之上来提高集成密度。

典型的3D NAND存储器制造过程中，形成了沟道区之后，为了形成共源区并引出，需要刻蚀堆叠的介质层直至暴露衬底。在此过程之中，由于存储器核心(core)区与虚设(dummy)区所需的控制栅极数目不同，因此介质层堆叠高度不同，例如虚设区内介质层堆叠中所含的氮化硅层数较少。如此，在刻蚀共源区引出孔过程中，相同时间内刻蚀剂对于虚设区的刻蚀程度大于核心区，造成了如图1所示的弓形刻蚀形貌。这种形貌对于后续共源区接触结构的金属填充将带来不利影响，例如过早闭合或者留下孔洞。

一种传统的解决方案是在刻蚀槽的刻蚀剂中添加碳氟比较大的刻蚀气体例如CH₃F、CH₂F₂，利用过量的C与Si反应形成的SiC基材料在槽侧壁形成保护层以获得较为平整的形貌。然而，这种刻蚀气体的选择会对于核心区的槽形貌产生较大的影响，具体的，上述碳氟比较大的刻蚀气体除了会加强侧壁保护性之外，也同时会在纵向形成保护壁，导致核心区底部的槽宽度变窄。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述缺陷，平衡核心区与虚设区之间刻蚀速率差，提高虚设区接触槽的侧壁平整度，提高器件可靠性。

为此，本发明提供了一种三维存储器制造方法，包括：

在衬底上形成由交替布置的多个第一介质层和多个第二介质层构成的介质层堆叠；

刻蚀介质层堆叠以形成多个沟道区；

在所述沟道区之间，刻蚀介质层堆叠以形成暴露衬底的槽；以及

执行侧向刻蚀，使得所述槽的侧壁的曲率至少局部减少。

在本发明的一个优选方案中规定，侧向刻蚀工艺为各向同性的湿法腐蚀或者干法刻蚀。

在本发明的一个优选方案中规定，执行侧向刻蚀同时或之后进一步包括：选择性刻蚀去除多个第一介质层，形成横向凹陷。

在本发明的一个优选方案中规定，形成横向凹陷之后进一步包括，在由横向凹陷中形成栅极绝缘层和栅极导电层构成的栅极堆叠。

在本发明的一个优选方案中规定，执行侧向刻蚀之后进一步包括：在衬底中形成共源区；在多个槽中、在共源区上形成源极接触。

在本发明的一个优选方案中规定，形成共源区同时或者之后掺杂。

在本发明的一个优选方案中规定，形成多个沟道区的步骤进一步包括：刻蚀介质层堆叠形成多个沟道孔；在沟道孔的侧壁形成第二介质层堆叠；在第二介质层堆叠上形成沟道层。

在本发明的一个优选方案中规定，形成介质层堆叠之前进一步包括，在沟道孔底部形成外延层。

在本发明的一个优选方案中规定，外延层的顶部超过介质层堆叠中最底部的第一介质层的顶部。