[发明专利]三维存储器台阶结构的形成方法

说明书

本发明涉及一种三维存储器台阶结构的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有堆叠结构，所述堆叠结构包括台阶区域；在所述台阶区域表面形成掩膜层，所述掩膜层至少包括硬度大于有机聚合物层的硬度的第一子掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，对所述堆叠结构的台阶区域进行台阶刻蚀，形成台阶结构。上述方法能够提高形成的台阶结构的侧壁形貌。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种三维存储器台阶区域的形成方法。

背景技术

近年来，闪存(Flash Memory)存储器的发展尤为迅速。闪存存储器的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。为了进一步提高闪存存储器的位密度(Bit Density)，同时减少位成本(Bit Cost)，三维的闪存存储器(3D NAND)技术得到了迅速发展。

在现有3D NAND中，需要在堆叠结构的外围形成台阶区域，以便后续蚀刻接触孔，将控制栅极连出。在台阶的成型过程中，使用光刻胶作为掩膜层，对光刻胶横向刻蚀之后，再对堆叠结构进行刻蚀。因为台阶层数较多，在横向刻蚀光刻胶层的同时也会对光刻胶层造成纵向刻蚀，对光刻胶层进行消耗，所以需要形成较厚的光刻胶层，否则会出现光刻胶层消耗过多，损伤台阶层的问题。由于光阻是一种比较软的材料，在横向刻蚀时，很容易产生不光滑的侧壁，这会导致光刻胶掩膜图形向下传递至氮化硅、氧化硅薄膜时，形成的台阶侧壁粗糙度较高，进而影响台阶尺寸的精确度，以及后续控制栅极填充工艺等。

因此，现有技术的台阶区域的形成方法还有待进一步的提高，以形成侧壁形貌较佳的台阶层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种三维存储器台阶结构的形成方法，提高形成的台阶结构的形貌质量。

本发明提供一种三维存储器台阶结构的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有堆叠结构，所述堆叠结构包括台阶区域；在所述台阶区域表面形成掩膜层，所述掩膜层至少包括硬度大于有机聚合物层的硬度第一子掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，对所述堆叠结构的台阶区域进行台阶刻蚀，形成台阶结构。

可选的，所述第一子掩膜层的厚度与所述堆叠结构的厚度正相关。

可选的，所述台阶刻蚀包括：对所述掩膜层进行横向刻蚀，暴露出下方的堆叠结构台阶区域的部分表面；以所述掩膜层为掩膜刻蚀所述堆叠结构至一个台阶厚度；重复上述步骤，直至在所述台阶区域形成自底部向上的台阶结构。

可选的，采用含氧气体对所述掩膜层进行横向刻蚀。

可选的，所述掩膜层还包括第二子掩膜层，所述第二子掩膜层的硬度小于所述第一子掩膜层的硬度。

可选的，所述第一子掩膜层和第二子掩膜层能被相同的刻蚀气体刻蚀。

可选的，所述第二子掩膜层位于所述堆叠结构表面，所述第一子掩膜层位于所述第二子掩膜层表面。

可选的，所述第一子掩膜层位于所述堆叠结构表面，所述第二子掩膜层位于所述第一子掩膜层表面。

可选的，对所述掩膜层进行横向刻蚀包括：对所述第二子掩膜层进行横向刻蚀，暴露出下方的第一子掩膜层；以所述第二子掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一子掩膜层至所述堆叠结构表面。

可选的，所述堆叠结构包括自衬底表面向上，交替堆叠的绝缘层和牺牲层；所述一个台阶厚度至少包括一层绝缘层和一层牺牲层。

可选的，所述第一子掩膜层的材料为无定形碳。

可选的，所述第二子掩膜层为光刻胶层。

可选的，还包括：在形成所述掩膜层之前，对所述台阶区域进行刻蚀，形成台阶分区。