[发明专利]用于改变晶圆弯曲的方法和结构

说明书

根据本公开的一方面，提供了一种控制衬底的弯曲的方法。在该方法中，提供在其上形成电介质层的衬底。衬底具有相对于参考平面的弯曲。通过对衬底执行退火工艺来调整衬底的弯曲。退火工艺包括第一工艺条件和第二工艺条件的其中之一。第一工艺条件在衬底上引起拉伸应力以使衬底相对于参考平面向上弯曲。第二工艺条件在衬底上引起压缩应力以使衬底相对于参考平面向下弯曲。

背景技术

闪存器件最近已快速发展。闪存器件能够在不施加电压的情况下长时间保持所存储的数据。为了增加位密度并降低闪存器件的位成本，已开发三维(3D)NAND(与非)闪存器件。3D-NAND存储器件可以包括在衬底晶圆上方的交替的字线层和绝缘层的堆叠体。随着堆叠体的层增加以实现更高的存储密度，层的结构可能由于随后的热处理而改变。堆叠体的层中的结构的改变不仅可以改变层的质量，而且可以改变衬底晶圆的弯曲度。

发明内容

本公开描述了总体上涉及用于改变衬底弯曲的结构和方法的实施例。

根据本公开的一方面，提供了一种控制衬底的弯曲的方法。在该方法中，可以在参考平面上的衬底上方形成电介质层，其中，在其上形成电介质层的衬底可以具有相对于参考平面的弯曲。可以通过对衬底执行退火工艺来调整衬底的弯曲。退火工艺可以根据第一工艺条件在衬底上引起拉伸应力，以使衬底相对于参考平面向上弯曲。退火工艺还可以根据第二工艺条件在衬底上引起压缩应力，以使衬底相对于参考平面向下弯曲。

为了在衬底上方形成电介质层，可以在衬底上方沉积高密度等离子体(highdensity plasma，HDP)氧化硅和原硅酸四乙酯(tetraethyl orthosilicate，TEOS)的其中之一。因此，在衬底上沉积HDP氧化硅和TEOS的其中之一之后，衬底可以相对于参考平面向下弯曲，并且弯曲值可以为负。

在一些实施例中，退火工艺的第一工艺条件可以包括流速在15标准升/分钟(slm)和25slm之间的N₂气体、在3小时和5小时之间的范围内的处理时间、在500℃和700℃之间的范围内的处理温度、以及在从0.1Torr至760Torr的范围内的压力。因此，响应于沉积TEOS和应用退火工艺的第一工艺条件，衬底的弯曲值可以增加10μm至70μm。响应于沉积HDP氧化硅和应用退火工艺的第一工艺条件，衬底的弯曲值可以增加110μm和150μm。

在一些实施例中，退火工艺的第一工艺条件可以减小电介质层中的氢原子浓度。

在该方法中，退火工艺的第二工艺条件可以包括流速在15slm和25slm之间的N₂气体、在3小时和5小时之间的范围内的处理时间、大于700℃的处理温度、以及在从0.1Torr至760Torr的范围内的压力。因此，响应于沉积HDP氧化硅和应用退火工艺的第二工艺条件，衬底的弯曲值可以增加50μm至100μm，并且响应于沉积TEOS和应用退火工艺的第二工艺条件，衬底的弯曲值可以减少80μm至120μm。

在一些实施例中，退火工艺的第二工艺条件可以包括由比例为1:1至3:1的H₂气体与O₂气体的混合体产生的H₂O蒸汽(H₂气体具有在5slm和10slm之间的流速，O₂气体具有在5slm和10slm之间的流速)、在1小时和3小时之间的范围内的处理时间、以及在600℃和700℃之间的处理温度。因此，响应于沉积TEOS和应用退火工艺的第二工艺条件，衬底的弯曲值可以减小30μm至70μm。响应于沉积HDP氧化硅和应用退火工艺的第二工艺条件，衬底的弯曲值可以增加55μm至95μm。