一种3D NAND存储器件及其金属栅极制备方法技术

本申请公开了一种3D NAND存储器件的金属栅极的制备方法，包括提供衬底，衬底上形成有绝缘层和牺牲层交替层叠结构以及贯穿层叠结构的栅线缝隙，通过栅线缝隙去除牺牲层的部分，使其向远离栅线缝隙方向缩进，使得绝缘层的对应部分露出，然后处理绝缘层的露出部分，使得绝缘层在靠近栅线缝隙的部分的厚度小于远离栅线缝隙的部分，然后去除剩余的牺牲层形成镂空区域，向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极。通过该方法能够控制开口形貌，使得开口区域较大，进而使得金属介质得以充分填充，降低金属栅极产生缝隙的概率，避免残留在缝隙中的含氟气体侵蚀器件，提高了器件性能。本申请还公开了一种3D NAND存储器件。

A 3D NAND memory device and its metal gate preparation method

This application discloses a method for fabricating metal gate of 3D NAND memory device, which includes providing a substrate, forming alternating cascade structure with insulating layer and sacrificial layer on the substrate, and gaps across the cascade structure, removing the part of sacrificial layer through the gaps, making it retract away from the gaps, exposing the corresponding part of the insulating layer, and then processing the insulating layer. The exposed part makes the thickness of the insulating layer near the gap of the gate line less than that far away from the gap of the gate line, and then removes the remaining sacrificial layer to form a hollow area, fills the hollow area with metal medium to form a metal grid. By this method, the shape of the opening can be controlled, the opening area is large, and the metal medium can be fully filled, the probability of the gap of the metal gate can be reduced, the fluorine-containing gas remaining in the gap can be avoided, and the performance of the device can be improved. The application also discloses a 3D NAND memory device.

【技术实现步骤摘要】
一种3DNAND存储器件及其金属栅极制备方法
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种3DNAND存储器件及其金属栅极制备方法。
技术介绍
现有的3DNAND存储器件的垂直存储结构由多层介质薄膜堆叠形成，其制备过程中，需要将绝缘层和牺牲层交替层叠结构中的牺牲层去除，从中填充金属介质，从而形成金属栅极。目前去除绝缘层和牺牲层交替层叠结构中的牺牲层一般通过湿法刻蚀工艺完成。具体地，以绝缘层为氧化硅层，牺牲层为氮化硅层为例，利用磷酸溶液从栅线缝隙(GateLineSlit，GLS)内逐步扩散到层叠结构内部，从而逐渐去除层叠结构中的氮化硅。然而，在通过湿法刻蚀工艺去除牺牲层时，开口处的形貌往往难以控制。现有的刻蚀工艺在刻蚀时常常会出现开口大头(bighead)或开口平头(flathead)的现象，其中，bighead是指绝缘层的端部为球形，其直径大于氧化硅层的厚度，具体可以参见图1A，如此可以导致开口变小，flathead是指绝缘层的端部较平滑，与整个绝缘层平齐，具体可以参见图1B。这两种形貌可以导致金属介质填充过程中产生缝隙，残留在缝隙中的含氟气体可以侵蚀器件，影响器件性能。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法，使得能够控制开口处的形貌，降低金属栅极产生缝隙的风险，避免残留在缝隙中的含氟气体损坏氧化层，提高了器件性能。对应地，本申请还提供了一种3DNAND存储器件。本申请第一方面提供了一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底上形成有绝缘层和牺牲层交替层叠结构以及贯穿所述层叠结构的栅线缝隙；通过所述栅线缝隙去除所述牺牲层的部分，使所述牺牲层相对所述绝缘层在沿所述栅线缝隙侧壁到所述栅线缝隙外的方向上缩进一段距离，并使所述绝缘层的对应部分露出；通过所述栅线缝隙处理所述绝缘层的露出部分，使得露出的绝缘层在靠近所述栅线缝隙的部分具有第一厚度，在远离所述栅线缝隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通过所述栅线缝隙去除剩余的牺牲层，在剩余的绝缘层间形成镂空区域；向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极。可选的，通过所述栅线缝隙处理所述绝缘层的露出部分，使得露出的绝缘层的厚度随着与所述栅线缝隙的距离的减小而减小。可选的，所述绝缘层为氧化硅，所述牺牲层为氮化硅。可选的，采用第一刻蚀溶液去除所述牺牲层的部分，所述第一刻蚀溶液为磷酸溶液；采用第二刻蚀溶液处理所述绝缘层的露出部分，所述第二刻蚀溶液为氢氟酸溶液。可选的，所述氢氟酸溶液中水与氟化氢的摩尔比大于200。可选的，采用第一刻蚀溶液刻蚀氮化硅的时间大于采用第二刻蚀溶液刻蚀氧化硅的时间。可选的，所述方法还包括：采用湿法刻蚀工艺，刻蚀去除靠近所述栅线缝隙所述栅线缝隙部分金属，使不同层的金属相互断开，形成金属栅极。可选的，所述方法还包括：向所述栅线缝隙内沉积氧化物，形成覆盖所述金属栅极的侧壁的隔离层；向所述栅线缝隙内填充金属介质，形成共源极导电接触。可选的，向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极包括：采用原子层沉积法向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极。本申请第二方面提供了一种3DNAND存储器件，包括：衬底，所述衬底上形成有绝缘层和导体层交替层叠结构以及贯穿所述层叠结构的共源极导电接触；其中，所述绝缘层在靠近所述共源极导电接触的部分具有第一厚度，在远离所述共源极导电接触的部分具有第二厚度，且第一厚度小于第二厚度。可选的，在靠近所述共源极导电接触的一段区域，所述绝缘层的厚度随着与所述共源极导电接触的距离的减小而减小。可选的，所述共源极导电接触包括垂直于所述衬底的导电层和设置在所述导电层和所述层叠结构之间的隔离层。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例提供了一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法，该方法中，通过栅线缝隙去除牺牲层的部分，使得牺牲层向远离栅线缝隙的方向缩进，从而使得绝缘层的对应部分露出，然后通过栅线缝隙处理露出的绝缘层，使其在靠近栅线缝隙的部分的厚度小于在远离栅线缝隙的部分的厚度，然后去除剩余的牺牲层，在剩余的绝缘层间形成镂空区域，该镂空区域在靠近栅线缝隙一侧开口较大，能够使得金属介质得以充分填充，降低金属栅极产生缝隙的概率，避免残留在缝隙中的含氟气体侵蚀器件，提高了器件性能。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1A为现有湿法刻蚀工艺刻蚀牺牲层形成的一种开口形貌示意图；图1B为现有湿法刻蚀工艺刻蚀牺牲层形成的一种开口形貌示意图；图2A为本申请实施例去除牺牲层的部分所形成的一种开口形貌示意图；图2B为本申请实施例去除牺牲层后绝缘层的一种形貌示意图；图3为本申请实施例提供的一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法的流程图；图4A至图4E为本申请实施例提供的3DNAND存储器的金属栅极制备方法一系列制程对应的剖面结构示意图；图5为本申请实施例提供的一种3DNAND存储器件的剖面结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。针对现有湿法刻蚀工艺在刻蚀层叠结构中的牺牲层时，开口形貌难以控制，导致填充金属介质过程中容易产生缝隙，残留在缝隙中的含氟气体侵蚀器件，从而影响器件性能这一技术问题，本申请提供了一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法，该方法对去除牺牲层，形成镂空区域的工艺进行了改进，将牺牲层分为两步进行处理，先去除部分牺牲层使其向远离栅线缝隙的方向缩进一段距离，从而使得对应的绝缘层部分露出，然后处理绝缘层露出的部分，使其在靠近栅线缝隙的部分的厚度小于远离栅线缝隙部分的厚度，然后再去除剩余的牺牲层，形成靠近栅线缝隙一侧开口较大的镂空区域，如此，在通过栅线缝隙填充金属介质时，较大的开口有利于金属介质的充分填充，因而降低金属栅极产生缝隙的概率，避免残留在缝隙中的含氟气体侵蚀器件，提高了器件性能。其中，本申请实施例制备金属栅极的关键即在于控制开口形貌。作为本申请的一个具体示例，去除牺牲层的部分所形成的一种开口形貌可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D NAND存储器件的金属栅极的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有绝缘层和牺牲层交替层叠结构以及贯穿所述层叠结构的栅线缝隙；通过所述栅线缝隙去除所述牺牲层的部分，使所述牺牲层相对所述绝缘层在沿所述栅线缝隙侧壁到所述栅线缝隙外的方向上缩进一段距离，并使所述绝缘层的对应部分露出；通过所述栅线缝隙处理所述绝缘层的露出部分，使得露出的绝缘层在靠近所述栅线缝隙的部分具有第一厚度，在远离所述栅线缝隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通过所述栅线缝隙去除剩余的牺牲层，在剩余的绝缘层间形成镂空区域；向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种3DNAND存储器件的金属栅极的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有绝缘层和牺牲层交替层叠结构以及贯穿所述层叠结构的栅线缝隙；通过所述栅线缝隙去除所述牺牲层的部分，使所述牺牲层相对所述绝缘层在沿所述栅线缝隙侧壁到所述栅线缝隙外的方向上缩进一段距离，并使所述绝缘层的对应部分露出；通过所述栅线缝隙处理所述绝缘层的露出部分，使得露出的绝缘层在靠近所述栅线缝隙的部分具有第一厚度，在远离所述栅线缝隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通过所述栅线缝隙去除剩余的牺牲层，在剩余的绝缘层间形成镂空区域；向所述镂空区域填充金属介质，形成金属栅极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述栅线缝隙处理所述绝缘层的露出部分，使得露出的绝缘层的厚度随着与所述栅线缝隙的距离的减小而减小。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述绝缘层为氧化硅，所述牺牲层为氮化硅。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用第一刻蚀溶液去除所述牺牲层的部分，所述第一刻蚀溶液为磷酸溶液；采用第二刻蚀溶液处理所述绝缘层的露出部分，所述第二刻蚀溶液为氢氟酸溶液。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液中水与氟化氢的摩尔比大于200。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用第一刻蚀溶液刻蚀氮化硅的时间大于采用第二刻蚀溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐融，孙文斌，苏界，顾立勋，杨永刚，蒋阳波，
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