一种深沟槽的预清洗方法及3D NAND制备工艺技术

本发明专利技术提供了一种深沟槽的预清洗方法，包括以下步骤：提供具有深沟槽的被处理部件，并将其置于反应腔体中；向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；等离子刻蚀后维持反应腔体的温度在一定范围内一段时间。本发明专利技术通过特殊的等离子刻蚀，有效并且均匀的去除深沟槽底部的自然氧化物(native oxide)和非单硅(amorphous silicon)等杂质，从而获得更好的硅外延生长效果，进而改善多晶硅沟槽的电流导通能力，显著改善存取闪存器器件的性能，并使得产品良率显著提升。

A pre cleaning method for deep groove and the preparation process of 3D NAND

【技术实现步骤摘要】
一种深沟槽的预清洗方法及3DNAND制备工艺
本专利技术涉及一种深沟槽的预清洗技术，尤其涉及一种3DNAND闪存结构中深沟槽的等离子体刻蚀预清洗技术及3DNAND闪存结构的制备工艺。
技术介绍
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3DNOR(3D或非)闪存和3DNAND(3D与非)闪存。其中，3DNAND以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。在3DNAND技术中的工艺制造过程中，通常采用在沟槽底部的硅衬底表面形成硅外延层(siliconepitaxygrowth，简称SEG)工艺，使沟槽侧壁的多晶硅沟槽与衬底充分连接，形成电子沟槽，因此形成硅外延层对于3DNAND的制备是极为重要的步骤。而在外延工艺前，一般需要先去除半导体衬底表面的二氧化硅等自然氧化层(nativeoxide)和被蚀刻破坏的硅层(damagedsiliconbyetching)等杂质，为后续的外延生长准备出洁净的硅表面状态，否则，就会出现影响随后的外延生长均匀性等问题。目前常用的去除自然氧化层的方法主要是包括氢氧化铵与双氧水的水溶液湿法预清洗(SC1wetclean)和稀氢氟酸湿法预清洗(DHFwetclean)等在内的湿法预清洗(wetpre-clean)。然而随着3DNAND闪存中O/N(Oxide/Nitride)堆叠的层叠数目越来越多(例如达到64层堆栈或更多)，使得在三维存储器中形成的沟槽深度越来越大，而由于液体有表面张力，传统的湿法预清洗(wetpre-clean)对于高深宽比(>60)的深沟槽(deeptrench)底部的清洗效果有一定的局限性，液体很难对底部衬底表面的自然氧化物(nativeoxide)和非晶硅(amorphoussilicon)等做彻底清除。主要表现在不同沟槽间的清洗效果存在差异，最终导致SEG高度的均匀性变差。因此，如何有效均匀的对深沟槽(deeptrench)进行清洗，一直为本领域技术人员所致力研究的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种深沟槽的预清洗方法，能够获得均匀有效的清洗效果，从而提高3DNAND闪存等具有深沟槽的电子元器件的性能。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种深沟槽的预清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：提供具有深沟槽的被处理部件，并将其置于反应腔体中；向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；等离子刻蚀后维持反应腔体的温度在一定范围内一段时间。进一步的，向所述反应腔体中通入气体为，首先通入氨气(NH3)和氮气(N2)的混合气体一段时间后再通入三氟化氮(NF3)。进一步的，所述刻蚀等离子体由下述反应式反应形成：N2+NH3→H*+NH*(1)H*+NF3→NHxFy(2)进一步的，向所述反应腔体中通入气体为，通入氨气(NH3)和三氟化氮(NF3)的混合气体。进一步的，所述被处理部件具有多个所述深沟槽。进一步的，所述被处理部件为随后要进行硅外延生长的部件。进一步的，所述被处理部件为具有多层O/N(Oxide/Nitride)堆叠结构的部件。进一步的，所述等离子刻蚀的条件是，等离子源功率为2500-3000W，刻蚀气体的总流量为1.5-4slm，刻蚀气压为1.5-2.5Torr，刻蚀时间为30-60min。进一步的，所述维持反应腔体的温度为180-220℃。本专利技术还提出了一种3DNAND制备工艺，包括以下步骤：对深沟槽进行预清洗，所述预清洗包括以下步骤，提供具有深沟槽的用于制备3DNAND的具有多层O/N(Oxide/Nitride)堆叠结构的部件，并将其置于反应腔体中；向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；等离子刻蚀后维持反应腔体的温度在一定范围内一段时间；在预清洗后的硅衬底表面进行硅外延生长，使得多晶硅沟槽与衬底充分连接，形成电子沟槽。本专利技术还提出了一种上述3DNAND制备工艺制备得到的3DNAND闪存。本专利技术主要是利用了如下的反应式：N2+NH3→H*+NH*(1)H*+NF3→NHxFy(2)NHxFy+SiO2→(NH4)2SiF6(3)然后通过固态(NH4)2SiF6在高温的升华，能够很好地将深沟槽底部的氧化硅自然氧化层通过等离子刻蚀预清洗去除掉，从而获得洁静的衬底表面，以进行后续的硅外延生长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：通过特殊的等离子刻蚀，有效并且均匀的去除深沟槽底部的自然氧化物(nativeoxide)和非晶硅(amorphoussilicon)等杂质，从而获得更好的硅外延生长效果，进而改善多晶硅沟槽的电流导通能力，显著改善存取闪存器器件的性能，并使得产品良率显著提升。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术中对深沟槽进行预清洗主要步骤的原理示意图；图2a为经本专利技术对比例中湿法预清洗处理后SEG的扫描电镜照片；图2b为经本专利技术实施例中等离子刻蚀预清洗处理后SEG的扫描电镜照片。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。在本专利技术的一个实施例中，提出了一种包含对深沟槽进行预清洗步骤的3DNAND闪存的制作方法，包括以下步骤：S100，对深沟槽进行预清洗，所述预清洗包括以下步骤，S110，提供具有深沟槽的用于制备3DNAND的具有多层O/N(Oxide/Nitride)堆叠结构的部件，并将其置于反应腔体中；S120，向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；S130，利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；S140，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深沟槽的预清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有深沟槽的被处理部件，并将其置于反应腔体中；向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；等离子刻蚀后维持反应腔体的温度在一定范围内一段时间。

【技术特征摘要】
1.一种深沟槽的预清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有深沟槽的被处理部件，并将其置于反应腔体中；向所述反应腔体中通入气体，并形成刻蚀等离子体；利用所述刻蚀等离子体对所述被处理部件的所述深沟槽进行等离子刻蚀；等离子刻蚀后维持反应腔体的温度在一定范围内一段时间。2.根据权利要求1所述的一种预清洗方法，其特征在于：向所述反应腔体中通入气体为，首先通入氨气(NH3)和氮气(N2)的混合气体一段时间后再通入三氟化氮(NF3)。3.根据权利要求2所述的一种预清洗方法，其特征在于：所述刻蚀等离子体由下述反应式反应形成：N2+NH3→H*+NH*(1)H*+NF3→NHxFy(2)。4.根据权利要求1所述的一种预清洗方法，其特征在于：向所述反应腔体中通入气体为，通入氨气(NH3)和三氟化氮(NF3)的混合气体。5.根据权利要求1所述的一种预清洗方法，其特征在于：所述被处理部件具有多个所述深沟槽。6.根据权利要求1所述的一种预清洗方法，其特征在于：所述被处理部件为随后要进行硅外延生长的部件。7.根据权利要求1所述的一种预清洗方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，吴关平，王家友，程媛，郭海峰，王凯，郭帅，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42