利用保护层的原位形成的新颖蚀刻工艺制造技术

在公开的方法中，在微结构上形成掩模。该掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案。执行第一蚀刻工艺以根据掩模中形成的第一和第二图案来蚀刻微结构。第一蚀刻工艺分别将掩模的第一和第二图案转移到微结构的第一和第二区域中。接下来在掩模的定位于微结构的第一区域之上的第一图案之上形成保护层。在形成保护层时，执行第二蚀刻工艺以蚀刻微结构并将掩模的第二图案进一步转移到微结构的第二区域中。该方法还包括从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用保护层的原位形成的新颖蚀刻工艺
技术介绍
集成电路中广泛使用了诸如NAND存储器的半导体存储器。半导体存储器可以充当集成电路中的数据存储部件。随着半导体存储器的临界尺寸缩小到常见存储单元技术的极限，设计者已经在寻找用于将存储单元的多个平面堆叠以实现更大存储容量并实现更低的每比特成本的技术。3D-NAND存储器件是将存储单元的多个平面堆叠以实现更大存储容量并实现更低的每比特成本的示例性器件。随着3D-NAND技术朝向高密度和高容量迁移，尤其从64L到128L架构迁移，器件的数量、以及用于制造器件的掩模层的数量已经显著增加。掩模层中的每个可能表示增加的制造成本和增加的制造时间。此外，增加的掩模层带来了工艺复杂性，尤其是在干法蚀刻工艺和光刻工艺中。
技术实现思路
专利技术性概念涉及新颖蚀刻工艺。在相关蚀刻工艺中，难以经由单一掩模层形成具有不同尺寸的图案。例如，为了在微结构中形成第一和第二图案，其中第一图案具有比第二图案更小的临界尺寸和/或更小的深度，通常需要第一掩模层来形成第一图案，并且需要第二掩模层来形成第二图案。在公开的蚀刻工艺中，微结构的第一和第二图案是经由单一掩模层形成的。根据本公开，第一图案可以由蚀刻工艺形成，并且然后由原位形成的保护(或聚合)层保护。蚀刻工艺接下来完成微结构中的第二图案的形成。之后去除保护层和掩模层。本公开提供了一种新颖蚀刻工艺，其通过在单个掩模层中形成具有不同尺寸的图案而具有低成本和更低工艺复杂度。根据本公开的一方面，提供了一种用于处理晶片的方法。在公开的方法中，在微结构上形成掩模。掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案。执行第一蚀刻工艺以根据掩模中形成的第一和第二图案来蚀刻微结构。第一蚀刻工艺分别将掩模的第一和第二图案转移到微结构的第一和第二区域中。接下来在掩模的定位于微结构的第一区域之上的第一图案之上形成保护层。在形成保护层时，执行第二蚀刻工艺。第二蚀刻工艺蚀刻微结构并将掩模的第二图案进一步转移到微结构的第二区域中。该方法还包括从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。在一些实施例中，微结构上形成的掩模包括具有第一临界尺寸的第一图案。该掩模还包括在第二区域之上、具有第二临界尺寸的掩模的第二图案。在示例中，第一临界尺寸小于第二临界尺寸。在公开的蚀刻工艺中，微结构的第一区域在所述第二蚀刻工艺期间受到所述保护层的保护。在一些实施例中，微结构的第一区域包括定位于电介质层中的多个顶部沟道触点。在公开的蚀刻工艺中，第一蚀刻工艺将掩模的第一图案转移到微结构的第一区域中以暴露所述多个顶部沟道触点，并在所述电介质层中形成多个沟道触点开口。在实施例中，形成保护层以填充多个沟道触点开口并覆盖掩模的第一图案的顶表面。由包括碳元素、氢元素或氟元素的处理气体形成保护层。可以通过改变处理气体中碳和氢的比例来调节保护层的密度、厚度和组分。在一些实施例中，微结构的第二区域包括多个字线。在公开的蚀刻工艺中，第二蚀刻工艺蚀刻所述微结构，以将所述掩模的第二图案进一步转移到所述微结构中，以暴露多个字线。在实施例中，第一和第二蚀刻工艺和保护层的形成是在同一处理室中执行的。在又一实施例中，第一和第二蚀刻工艺是在第一处理室中执行的，并且保护层形成于第二处理室中。根据本公开的另一方面，提供了一种用于制造存储结构的方法。在公开的方法中，形成掩模堆叠体以用于在存储结构上进行图案转移。该存储结构形成于衬底之上并且至少包括沟道区和字线区。掩模堆叠体具有定位于沟道区之上的第一图案和定位于字线区之上的第二图案。然后执行第一蚀刻工艺。第一蚀刻工艺根据掩模堆叠体中形成的第一和第二图案来蚀刻存储结构，以将第一和第二图案分别转移到存储结构的沟道区和字线区中。在完成第一蚀刻工艺时，通过第一蚀刻工艺在沟道区中形成多个沟道触点开口。接下来，在掩模堆叠体的定位于所述存储结构的沟道区上的第一图案之上形成保护层。在形成保护层时，执行第二蚀刻工艺。第二蚀刻工艺蚀刻存储结构并将掩模堆叠体的第二图案进一步转移到存储结构的字线区中。通过第二蚀刻工艺在字线区中形成多个字线触点开口。在第二蚀刻工艺之后，从沟道区去除掩模堆叠体和保护层。根据本公开的又一方面，形成掩模堆叠体，以用于在3D-NAND结构上进行图案转移。3D-NAND结构形成于衬底之上并包括沟道区和阶梯区。沟道区包括设置于电介质层中的多个顶部沟道触点，并且阶梯区包括堆叠成阶梯配置的多个字线。在掩模堆叠体中形成第一和第二图案。第一图案定位于沟道区之上，并且第二图案定位于阶梯区之上。第一图案具有比第二图案更小的临界尺寸(CD)。接下来根据掩模堆叠体中形成的第一和第二图案蚀刻3D-NAND结构，以将掩模堆叠体的第一和第二图案转移到3D-NAND结构中。将掩模堆叠体的第一图案转移到沟道区中以暴露多个顶部沟道触点，并且在电介质层中形成多个沟道触点开口。然后在掩模堆叠体的定位于3D-NAND结构的沟道区之上的第一图案之上形成保护层。保护层覆盖沟道区并进一步填充多个沟道触点开口。在形成保护层时，蚀刻3D-NAND结构以将掩模堆叠体的第二图案进一步转移到阶梯区中。掩模堆叠体的第二图案被转移到阶梯区中以暴露多个字线并在阶梯区中形成多个字线触点开口。之后，从3D-NAND结构去除掩模堆叠体和保护层。附图说明在阅读附图时根据以下具体实施方式可以最好地理解本公开的各方面。要指出的是，根据业内标准实践，各种特征不是按比例绘制的。实际上，为了论述清晰，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。图1到图6是根据本公开的示例性实施例的制造3D-NAND结构的各种中间步骤的截面图和俯视图。图7是根据本公开的示例性实施例的用于制造3D-NAND结构的工艺的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了很多不同实施例或示例，以用于实施所提供主题的不同特征。下文描述了部件和布置的具体示例以简化本公开。这些当然仅仅是示例而并非旨在进行限制。例如，以下描述中的在第二特征之上或上形成第一特征可以包括第一和第二特征被形成为可以直接接触的特征的实施例，并且还可以包括可以在第一和第二特征之间形成附加特征以使第一和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。这种重复的目的在于简化和清晰，而并非自身指明所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相关术语可以在本文中用于容易描述以描述一个元件或特征相对于另外一个或多个元件或一个或多个特征的如图中所示的关系。空间相对术语旨在涵盖除了在附图中所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以另外的方式被定向(旋转90度或在其它的取向)，并且本文中使用的空间相对描述词可以类似地被相应地解释。图1示出了根据本公开的示例性实施例的在半导体制造工艺期间的3D-NAND存储器件100的一部分的截面图。存储器件100可以被分成两个区域：沟道区(或第一区域)100b和阶梯区(或第二区域)100a。在阶梯区100a中，多个字线104a-120j顺序堆叠在衬底102之上。多个字线104由多个绝缘层106a-106j彼此间隔开。字线104和绝缘层106堆叠成阶梯配置，其中字线104本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理晶片的方法，包括：在微结构上形成掩模，所述掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案；执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺根据所述掩模中形成的所述第一图案和所述第二图案来蚀刻所述微结构，以将所述掩模的所述第一图案和所述第二图案分别转移到所述微结构的所述第一区域和所述第二区域中；在所述掩模的定位于所述微结构的所述第一区域之上的所述第一图案之上形成保护层；执行第二蚀刻工艺，所述第二蚀刻工艺蚀刻所述微结构并将所述掩模的所述第二图案进一步转移到所述微结构的所述第二区域中；以及从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理晶片的方法，包括：在微结构上形成掩模，所述掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案；执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺根据所述掩模中形成的所述第一图案和所述第二图案来蚀刻所述微结构，以将所述掩模的所述第一图案和所述第二图案分别转移到所述微结构的所述第一区域和所述第二区域中；在所述掩模的定位于所述微结构的所述第一区域之上的所述第一图案之上形成保护层；执行第二蚀刻工艺，所述第二蚀刻工艺蚀刻所述微结构并将所述掩模的所述第二图案进一步转移到所述微结构的所述第二区域中；以及从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述微结构上形成所述掩模包括：在所述第一区域之上形成所述掩模的具有第一临界尺寸的所述第一图案；以及在所述第二区域之上形成所述掩模的具有第二临界尺寸的所述第二图案。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一临界尺寸小于所述第二临界尺寸。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二蚀刻工艺期间由所述保护层保护所述微结构的所述第一区域。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微结构的所述第一区域包括电介质层内的多个顶部沟道触点。6.根据权利要求5所述的方法，其中，执行所述第一蚀刻工艺还包括：将所述掩模的所述第一图案转移到所述第一区域中以暴露所述多个顶部沟道触点，并在所述电介质层内形成多个沟道触点开口；以及将所述掩模的所述第二图案转移到所述第二区域中以在所述电介质层中形成多个沟槽，所述沟槽具有侧面部分和底部部分。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述掩模的所述第一图案之上形成所述保护层包括：形成所述保护层以填充所述多个沟道触点开口，其中，所述保护层进一步累积在所述掩模的所述第一图案的顶表面上，并且沿所述微结构的所述第二区域中的所述沟槽的侧面部分和底部部分均匀形成。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述掩模的所述第一图案之上形成所述保护层包括引入处理气体以形成所述保护层，并且所述处理气体包括碳元素、氢元素或氟元素中的至少一种。9.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述第二蚀刻工艺还包括在所述掩模的定位于所述微结构的所述第一区域之上的所述第一图案之上形成聚合层。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微结构的所述第二区域包括多个字线。11.根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述第二蚀刻工艺包括将所述掩模的所述第二图案进一步转移到所述微结构的所述第二区域中以暴露所述多个字线。12.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述微结构去除所述掩模和所述保护层包括引入反应气体以去除所述掩模和所述保护层，所述反应气体包括氧元素、氢元素或氮元素中的至少一种。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：分别根据所述掩模中的所述第一图案和所述第二图案，在蚀刻室中蚀刻出所述微结构的所述第一区域和所述第二区域；在所述蚀刻室中，在所述掩模的定位于所述微结构的所述第一区域之上的所述第一图案之上形成所述保护层，以保护所述第一区域；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉岐，张文杰，宋宏光，刘立芃，任连娟，
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