用于修复衬底晶格以及选择性外延处理的方法技术

本公开描述了图案化器件和用于修复图案化器件中的衬底晶格损伤的方法。所述图案化器件包括：衬底；所述衬底顶上的交替的导体和电介质堆叠层；延伸穿过所述交替的导体和电介质堆叠层到达所述衬底的沟道孔；以及处于所述沟道孔的底部并且处于所述衬底的顶表面上的外延生长层。衬底的与所述外延生长层接触的部分具有不同于衬底的相邻部分的掺杂剂或掺杂浓度。所述方法包括：在衬底顶上的绝缘层中形成沟道孔；在沟道孔下方的衬底的顶侧中形成非晶层；加热以使所述非晶层结晶；以及在所述沟道孔中的结晶层上生长外延层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于修复衬底晶格以及选择性外延处理的方法
技术介绍
外延是晶体层的生长，其通常是从晶种层开始的。选择性外延生长(SEG)是适于仅在衬底的选定部分上生长单晶层的一种外延类型，其中所述选定部分被称为沟道孔中的晶种窗口区域。可以通过去除居间保护层而选择性地暴露衬底表面，以形成晶种窗口区域。随着器件尺寸的缩小(例如，对于三维(3D)NAND闪速存储器件而言)，降低的晶种窗口区域尺寸和SEG预清洁过程可能引起衬底表面中的非均匀性。具体而言，SEG预清洁过程可能极大地影响晶种窗口区域中的外延层的外延生长速率和厚度，并且对沟道孔造成侵蚀。当在图案化器件中形成沟道孔时可能发生显著的衬底晶格损伤。正常情况下，将使用氯化氢(HCl)气体去除受到损伤的衬底。然而，HCl流量难以控制。如果HCl气体流量过高，那么未受损伤的衬底也将被去除，并且沟道孔CD(关键尺寸)将被扩大，并且可能使器件性能发生偏移。如果HCl气体流量过低，那么将会在沟道孔的侧壁上发生不希望出现的硅生长，从而遮挡沟道孔。两种情况都可能影响总产品产率。此外，用于修复受到损伤的衬底晶格的后续过程的热预算(即，最大温度)受到限制。衬底表面的非均匀性使得器件处理难以控制，并且可能对器件性能造成负面影响。
技术实现思路
文中公开了图案化器件及其制作方法的实施例。在一些实施例中，一种图案化器件包括：衬底；所述衬底顶上的交替的导体和电介质堆叠层；延伸穿过所述交替的导体和电介质堆叠层到达衬底的沟道孔；以及位于所述沟道孔的底部并且位于所述衬底的顶表面上的外延生长层。衬底的与所述外延生长层接触的部分具有不同于衬底的相邻部分的掺杂剂或掺杂浓度。在一些实施例中，交替的导体和电介质堆叠层包括交替的导体和电介质层。衬底的与外延生长层接触的部分的掺杂剂包括III族元素、IV族元素和V族元素中的一者或多者。衬底的与外延生长层接触的部分的掺杂剂包括硅、碳、硼、磷和锗中的一者或多者。在一些实施例中，一种用于修复图案化器件中的衬底晶格损伤的方法包括：在衬底顶上的绝缘层中形成沟道孔；在沟道孔下面的衬底的顶侧中形成非晶层；加热以使所述非晶层结晶；以及在所述沟道孔中的结晶层上生长外延层。形成沟道孔包括使用非等向性反应离子刻蚀。所述方法进一步包括在形成沟道孔之后对沟道孔进行清洁。清洁沟道孔包括从由等离子体刻蚀、氯化氢刻蚀和氟化氢刻蚀构成的组中选择的工艺。在一些实施例中，形成所述非晶层包括离子注入。所述注入的总剂量大于5×1015离子/cm3。注入温度为-100℃到23℃。注入能量为25keV到250keV。注入材料包括III族元素、IV族元素、V族元素和惰性元素中的一者或多者。注入材料包括硅、碳、硼、磷、锗和氩中的一者或多者。在一些实施例中，离子注入包括多个子过程。所述多个子过程包括第一子过程和第二子过程。在第一子过程中，以较低能量注入III族元素中的一者或多者。在第二子过程中，以较高能量注入V族元素中的一者或多者。在一些实施例中，加热所述非晶层包括退火。退火包括600℃到800℃的温度。退火包括20秒到200秒的持续时间。绝缘层包括交替的第一绝缘层和第二绝缘层。在一些实施例中，一种用于修复图案化器件中的衬底晶格损伤的方法包括：在衬底顶上的交替电介质堆叠层中形成沟道孔；穿过所述沟道孔通过离子注入在衬底中形成非晶层；通过经由固相外延生长使所述非晶层结晶而将所述非晶层转换为结晶层；以及利用所述结晶层作为晶种层来生长外延层。附图说明并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与描述一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。图1示出了根据一些实施例的图案化器件的截面图。图2示出了根据一些实施例的图案化器件的截面图。图3示出了根据一些实施例的图案化器件的截面图。图4示出了根据一些实施例的图案化器件的截面图。图5示出了根据一些实施例的用以制作具有修复的衬底晶格的图案化器件的处理流程图。具体实施方式尽管对具体配置和布置进行了讨论，但应当理解，这只是出于示例性目的而进行的。相关领域中的技术人员将认识到，可以使用其它配置和布置而不脱离本公开的精神和范围。对相关领域的技术人员显而易见的是，本公开还可以用于多种其它应用中。要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一个实施例。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”或“所述”的术语可以被理解为传达单数使用或传达复数使用。应当容易理解，本公开中的“在…上”、“在…上方”和“在…之上”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在…上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在…上方”或“在…之上”不仅表示“在”某物“上方”或“之上”的含义，而且还可以包括其“在”某物“上方”或“之上”且其间没有居间特征或层(即，直接在某物上)的含义。此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向(旋转90度或在其它取向)，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。如本文中使用的，术语“衬底”是指向其上增加后续材料的材料。可以对衬底自身进行图案化。增加在衬底的顶部上的材料可以被图案化或可以保持不被图案化。此外，衬底可以包括宽范围的半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。替代地，衬底可以由诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆的非导电材料制成。如本文中使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸，或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如，层可以位于在连续结构的顶表面和底表面之间或在顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、垂直和/或沿倾斜表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一个或多个层，和/或可以在其上、其上方和/或其下方具有一个或多个层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层(其中形成触点、互连线和/或通孔)和一个或多个电介质层。如本文中使用的，术语“标称/标称地”是指在生产或过程的设计阶段期间设置的针对部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于制造过程或容限中的轻微变化导致的。如本文使用的，术语“关于”指示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图案化器件，包括：衬底；所述衬底的顶上的交替的导体和电介质堆叠层；沟道孔，其延伸穿过所述交替的导体和电介质堆叠层到达所述衬底；以及外延生长层，其在所述沟道孔的底部并且在所述衬底的顶表面，其中，所述衬底的与所述外延生长层接触的部分具有不同于所述衬底的相邻部分的掺杂剂或掺杂浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图案化器件，包括：衬底；所述衬底的顶上的交替的导体和电介质堆叠层；沟道孔，其延伸穿过所述交替的导体和电介质堆叠层到达所述衬底；以及外延生长层，其在所述沟道孔的底部并且在所述衬底的顶表面，其中，所述衬底的与所述外延生长层接触的部分具有不同于所述衬底的相邻部分的掺杂剂或掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的图案化器件，其中，所述交替的导体和电介质堆叠层包括交替的导体层和电介质层。3.根据权利要求1所述的图案化器件，其中，所述衬底的与所述外延生长层接触的部分的掺杂剂包括III族元素、IV族元素和V族元素中的一者或多者。4.根据权利要求1所述的图案化器件，其中，所述衬底的与所述外延生长层接触的部分的掺杂剂包括硅、碳、硼、磷和锗中的一者或多者。5.一种用于修复图案化器件中的衬底晶格损伤的方法，所述方法包括：在衬底的顶上的绝缘层中形成沟道孔；在所述沟道孔下方、在所述衬底的顶侧中形成非晶层；加热以使所述非晶层结晶；以及在所述沟道孔中的结晶层上生长外延层。6.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述沟道孔包括使用非等向性反应离子刻蚀。7.根据权利要求5所述的方法，还包括在形成所述沟道孔之后清洁所述沟道孔，其中，清洁所述沟道孔包括从由等离子体刻蚀、氯化氢刻蚀和氟化氢刻蚀构成的组中选择的工艺。8.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述非晶层包括离子注入。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述注入的总剂量大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小军，周炜，徐林康，李冠男，
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