空气隙的形成方法、NAND闪存及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种空气隙的形成方法、NAND闪存及其形成方法，所述空气隙的形成方法在若干间隔的栅极结构之间填充牺牲层，然后在栅极结构与牺牲层的顶部形成薄膜层，通过去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层形成通道，然后通过所述通道去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙；该方法能够通过通道完全去除牺牲层，使相邻两个所述栅极结构之间的牺牲层全部转化为空气隙，由此形成的空气隙具有较好的轮廓，且在一定程度上提高了空气隙的体积，从而能够保证空气隙的隔离效果，提高NAND闪存中栅极结构的设计密度。

【技术实现步骤摘要】
空气隙的形成方法、NAND闪存及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种空气隙的形成方法、NAND闪存及其形成方法。
技术介绍
NAND(与非)闪存已经成为目前主流的非易失存储器，广泛的应用于数据中心、个人电脑、手机、智能终端、消费电子等各个领域，而且仍然呈现需求不段增长的局面。NAND闪存的制造工艺也已经发展到了16nm，从二维的制造工艺向三维的制造工艺转化。三星公司已经宣布了128Gb24个单元堆叠的三维NAND芯片的商业化生产。美光公司则宣布了16nm128Gb的新型二维NAND芯片，使用新型的二维单元结构突破传统二维结构尺寸缩小的限制。随着NAND闪存单元物理尺寸的缩小，相邻两个单元之间的串扰越来越严重。在单元之间制备空气隙(airgap)是很有效的减小串扰的方法，现有技术中空气隙的形成方法一般是先制备好栅极结构后，采用多次沉积刻蚀的方法在每相邻两个栅极结构之间形成空气隙，空气隙作为隔离结构用于隔离相邻的栅极结构。然而随着NAND闪存器件尺寸的不断缩小，相邻栅极结构之间的深宽比不断增加，通过多次沉积刻蚀的方法形成的空气隙的轮廓越来越差，空气隙的体积不断减小，进而影响到空气隙的隔离效果，导致器件的性能降低。因此，提供一种空气隙的形成方法，优化空气隙的轮廓，使其不受栅极结构之间深宽比增加的影响，是本领域技术人员亟需解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空气隙及其形成方法、NAND闪存，优化空气隙的轮廓，使其不受栅极结构之间深宽比增加的影响。为实现上述目的，本专利技术提供一种空气隙的形成方法，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上形成若干间隔的栅极结构；形成牺牲层，所述牺牲层填充多个所述栅极结构之间的间隙；形成薄膜层，所述薄膜层覆盖所述衬底、所述牺牲层以及多个所述栅极结构；去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层沿平行于所述栅极结构的方向的两端的侧壁；去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙。可选的，所述牺牲层的材质为氧化物、氮化物、光刻胶或碳。可选的，采用远程等离子体清洗工艺去除材质为光刻胶的所述牺牲层。可选的，所述远程等离子体包含有微波。可选的，采用蒸汽清洗的方法去除材质为氧化物的所述牺牲层。可选的，所述蒸汽包括HF或H3PO4。可选的，所述栅极结构包括依次形成于所述衬底上的浮栅、介质层及控制栅。可选的，所述介质层为氧化硅层、氮化硅层或氧化硅层-氮化硅层-氧化硅层。可选的，在形成所述牺牲层之前，在所述栅极结构的侧壁、顶壁以及多个所述栅极结构之间的衬底上形成侧墙。可选的，形成所述牺牲层的步骤包括：在所述衬底上沉积牺牲材料，所述牺牲材料覆盖多个所述栅极结构以及多个所述栅极结构之间的间隙；对所述牺牲材料进行平坦化，暴露出所述栅极结构的上表面。可选的，去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层的侧壁的步骤包括：在所述衬底上沉积光刻胶层；通过曝光与显影暴露出所述牺牲层两侧的薄膜层；通过刻蚀去除暴露出的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层的侧壁；通过刻蚀去除残留的所述光刻胶层。可选的，所述显影采用KrF或ArF作为显影液；采用CxFy对所述薄膜层进行刻蚀，其中x、y均为大于等于1的正整数。可选的，采用所述薄膜层对所述光刻胶层刻蚀速率选择比为1：1～10:1的CxFy对所述薄膜层进行刻蚀。可选的，所述薄膜层的材质为氧化物、氮化物、碳化硅或金属。相应的，本专利技术还提供一种NAND闪存的形成方法，包括如上所述的空气隙的形成方法。相应的，本专利技术还提供一种NAND闪存，采用如上所述的NAND闪存的形成方法形成，所述NAND闪存包括：衬底，位于所述衬底上的若干间隔的栅极结构；位于多个所述栅极结构之上的薄膜层；位于多个所述栅极结构与所述薄膜层之间的空气隙。与现有技术相比，本专利技术提供的空气隙的形成方法、NAND闪存及其形成方法有以下有益效果：本专利技术在若干间隔的栅极结构之间填充牺牲层，然后在栅极结构与牺牲层的顶部形成薄膜层，通过去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层形成通道，然后通过所述通道去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙，该方法能够通过通道完全去除牺牲层，使相邻两个所述栅极结构之间的牺牲层全部转化为空气隙，由此形成的空气隙具有较好的轮廓，且在一定程度上提高了空气隙的体积，从而能够保证空气隙的隔离效果，提高NAND闪存中栅极结构的设计密度。附图说明图1为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法的流程图。图2、图3、图4a、图5a、图6a与图7为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法各步骤中半导体器件在垂直于栅极结构方向上的局部剖面图。图4b、图5b与图6b为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法各步骤中半导体器件在平行于栅极结构方向上的局部剖面图，其剖面经过栅极结构。图4c、图5c与图6c为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法各步骤中半导体器件在平行于栅极结构方向上的局部剖面图，其剖面未经过栅极结构。图8为本专利技术一实施例所提供的NAND闪存在垂直于栅极结构方向上的局部剖面图。图9为本专利技术一实施例所提供的NAND闪存的俯视图。具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容做进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本专利技术的限定。本专利技术提供一种空气隙的形成方法，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上形成若干间隔的栅极结构；形成牺牲层，所述牺牲层填充多个所述栅极结构之间的间隙；形成薄膜层，所述薄膜层覆盖所述衬底、所述牺牲层以及多个所述栅极结构；去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层沿平行于所述栅极结构的方向的两端的侧壁；去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙。本专利技术在若干间隔的栅极结构之间填充牺牲层，然后在栅极结构与牺牲层的顶部形成薄膜层，通过去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层形成通道，然后通过所述通道去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙，该方法能够通过通道完全去除牺牲层，使相邻两个所述栅极结构之间的牺牲层全部转化为空气隙，由此形成的空气隙具有较好的轮廓，且在一定程度上提高了空气隙的体积，从而能够保证空气隙的隔离效果，提高NAND闪存中栅极结构的设计密度。请参考图1，其为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法的流程图。如图1所示，本专利技术提供一种空气隙的形成方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一衬底，在所述衬底上形成若干间隔的栅极结构；步骤S02：形成牺牲层，所述牺牲层填充多个所述栅极结构之间的间隙；步骤S03：形成薄膜层，所述薄膜层覆盖所述衬底、所述牺牲层以及多个所述栅极结构；步骤S04：去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层沿平行于所述栅极结构的方向的两端的侧壁；步骤S05：去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙。图2、图3、图4a、图5a、图6a与图7为本专利技术一实施例所提供的空气隙的形成方法各步骤中半导体器件在垂直于栅极结构方向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气隙的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上形成若干间隔的栅极结构；形成牺牲层，所述牺牲层填充多个所述栅极结构之间的间隙；形成薄膜层，所述薄膜层覆盖所述衬底、所述牺牲层以及所述栅极结构；去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层沿平行于所述栅极结构的方向的两端的侧壁；去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙。

【技术特征摘要】
1.一种空气隙的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上形成若干间隔的栅极结构；形成牺牲层，所述牺牲层填充多个所述栅极结构之间的间隙；形成薄膜层，所述薄膜层覆盖所述衬底、所述牺牲层以及所述栅极结构；去除所述牺牲层两侧的衬底上的所述薄膜层，暴露出所述牺牲层沿平行于所述栅极结构的方向的两端的侧壁；去除所述牺牲层，以在每相邻两个所述栅极结构之间形成空气隙。2.如权利要求1所述的空气隙的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材质为氧化物、氮化物、光刻胶或碳。3.如权利要求2所述的空气隙的形成方法，其特征在于，采用远程等离子体清洗工艺去除材质为光刻胶的所述牺牲层。4.如权利要求3所述的空气隙的形成方法，其特征在于，所述远程等离子体包含有微波。5.如权利要求2所述的空气隙的形成方法，其特征在于，采用蒸汽清洗的方法去除材质为氧化物的所述牺牲层。6.如权利要求5所述的空气隙的形成方法，其特征在于，所述蒸汽包括HF或H3PO4。7.如权利要求1所述的空气隙的形成方法，其特征在于，所述栅极结构包括依次形成于所述衬底上的浮栅、介质层及控制栅。8.如权利要求7所述的空气隙的形成方法，其特征在于，所述介质层为氧化硅层、氮化硅层或氧化硅层-氮化硅层-氧化硅层。9.如权利要求7所述的空气隙的形成方法，其特征在于，在形成所述牺牲层之前，在所述栅极结构的侧壁、顶壁以及多个所述栅极结构之间的衬底上形成侧墙。10.如权利要求1所述的空气隙的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑二虎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31