通孔结构的制备方法以及三维存储器的制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种通孔结构的制备方法，包括：提供包括第一堆叠层的基底结构；刻蚀第一堆叠层，形成第一通孔；在第一通孔底部形成外延生长层；在第一通孔内形成刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层至少覆盖外延生长层的表面；在第一通孔内形成填充结构；在第一堆叠层上形成第二堆叠层；刻蚀第二堆叠层，形成连通第一通孔的第二通孔；刻蚀以去除第一通孔内的填充结构；其中，刻蚀阻挡层的材料与以下任意之一的材料之间的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求：第二堆叠层、填充结构、填充结构的氧化层。此外，本发明专利技术实施例还提供了一种三维存储器的制备方法，包括上述通孔结构的制备方法中的步骤。

Preparation method of through-hole structure and three-dimensional memory

【技术实现步骤摘要】
通孔结构的制备方法以及三维存储器的制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种通孔结构的制备方法以及一种三维存储器的制备方法。
技术介绍
随着技术的发展，半导体器件的结构不断更新变化，传统的通孔结构以及其形成工艺逐渐无法满足新型器件的功能需求。例如，对于三维存储器件，尤其是3DNAND存储器而言，随着人们对高存储密度的需求增加，器件的堆叠层数越来越多；三维存储器件的沟道通孔（ChannelHole，CH）通常需要对叠层进行刻蚀，直至暴露衬底结构而形成；在这种情况下，增多的堆叠层数对CH的刻蚀工艺产生了更高的要求和挑战。为了应对这一问题，本领域提出了使用多次堆叠技术实现深CH刻蚀的方法；即先完成下通孔，再沉积上叠层并刻蚀形成上通孔，上下通孔共同形成CH。目前，多次堆叠技术中通常需要在沉积上叠层之前，采用牺牲材料填充已刻蚀完成的下通孔，从而保证上叠层不会塌陷；在刻蚀形成上通孔后，再去除下通孔内填充的牺牲材料。然而，在实际应用中，由于工艺原因，牺牲材料在下通孔内的填充往往存在裂缝（seam）；在刻蚀形成上通孔的工艺以及去除下通孔内牺牲材料的工艺中，由于裂缝的存在，刻蚀反应会损害下通孔底部的外延生长层（SelectiveEpitaxialGrowth，SEG），造成SEG损伤，从而严重影响器件的工作可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例为解决
技术介绍
中存在的至少一个问题而提供一种通孔结构的制备方法以及一种三维存储器的制备方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种通孔结构的制备方法，所述方法包括：提供基底结构，所述基底结构包括第一堆叠层；刻蚀所述第一堆叠层，形成第一通孔；在所述第一通孔底部形成外延生长层；在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层至少覆盖所述外延生长层的表面；在所述第一通孔内形成填充结构；在所述第一堆叠层上形成第二堆叠层；刻蚀所述第二堆叠层，形成连通所述第一通孔的第二通孔；刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构；其中，所述刻蚀阻挡层的材料与以下任意之一的材料之间的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求：所述第二堆叠层、所述填充结构、所述填充结构的氧化层。上述方案中，所述刻蚀阻挡层的材料包括金属化合物。上述方案中，所述刻蚀阻挡层的材料包括TiN。上述方案中，所述在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，包括：在所述第一通孔内形成覆盖所述外延生长层的表面以及所述第一通孔的侧壁的刻蚀阻挡层。上述方案中，所述刻蚀阻挡层采用原子层沉积工艺形成。上述方案中，所述刻蚀阻挡层的厚度范围为5-60nm。上述方案中，在刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构后，所述方法还包括：去除所述刻蚀阻挡层。上述方案中，所述刻蚀所述第二堆叠层采用干法刻蚀工艺执行；所述刻蚀阻挡层的材料与所述第二堆叠层的材料之间在所述干法刻蚀工艺中的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求。上述方案中，所述刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构采用湿法刻蚀工艺执行；所述刻蚀阻挡层的材料与所述填充结构的材料及所述填充结构的氧化层的材料之间在所述湿法刻蚀工艺中的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求。本专利技术实施例还提供了一种三维存储器的制备方法，所述方法包括上述方案中任意一项所述方法中的步骤；其中，所述第一通孔与第二通孔共同构成所述三维存储器的沟道通孔。上述方案中，所述第二堆叠层的材料包括氧化硅和氮化硅，所述填充结构的材料包括多晶硅，所述填充结构的氧化层的材料包括氧化硅。本专利技术实施例所提供的通孔结构的制备方法以及三维存储器的制备方法，包括：提供基底结构，所述基底结构包括第一堆叠层；刻蚀所述第一堆叠层，形成第一通孔；在所述第一通孔底部形成外延生长层；在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层至少覆盖所述外延生长层的表面；在所述第一通孔内形成填充结构；在所述第一堆叠层上形成第二堆叠层；刻蚀所述第二堆叠层，形成连通所述第一通孔的第二通孔；刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构；其中，所述刻蚀阻挡层的材料与以下任意之一的材料之间的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求：所述第二堆叠层、所述填充结构、所述填充结构的氧化层。如此，通过形成刻蚀阻挡层，对外延生长层形成保护，使其在刻蚀工艺中不受损害；刻蚀阻挡层在材料选择上考虑到了与第二堆叠层、填充结构以及填充结构的氧化层之间的刻蚀选择比差异，即使在填充结构内存在裂缝的情况，也能保证第二通孔的刻蚀工艺以及填充结构的刻蚀工艺均不会对外延生长层造成影响，最终保障了器件的工作可靠性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1a至图1g为一相关实施例中通孔结构的制备过程中器件结构的剖面示意图；图2为另一相关实施例中通孔结构在制备过程中器件结构的剖面示意图；图3为本专利技术实施例提供的通孔结构的制备方法的流程示意图；图4a至图4i为本专利技术实施例提供的通孔结构的制备过程中器件结构的剖面示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本专利技术必然存在第一元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通孔结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/n提供基底结构，所述基底结构包括第一堆叠层；/n刻蚀所述第一堆叠层，形成第一通孔；/n在所述第一通孔底部形成外延生长层；/n在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层至少覆盖所述外延生长层的表面；/n在所述第一通孔内形成填充结构；/n在所述第一堆叠层上形成第二堆叠层；/n刻蚀所述第二堆叠层，形成连通所述第一通孔的第二通孔；/n刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构；/n其中，所述刻蚀阻挡层的材料与以下任意之一的材料之间的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求：所述第二堆叠层、所述填充结构、所述填充结构的氧化层。/n

【技术特征摘要】
1.一种通孔结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供基底结构，所述基底结构包括第一堆叠层；
刻蚀所述第一堆叠层，形成第一通孔；
在所述第一通孔底部形成外延生长层；
在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层至少覆盖所述外延生长层的表面；
在所述第一通孔内形成填充结构；
在所述第一堆叠层上形成第二堆叠层；
刻蚀所述第二堆叠层，形成连通所述第一通孔的第二通孔；
刻蚀以去除所述第一通孔内的所述填充结构；
其中，所述刻蚀阻挡层的材料与以下任意之一的材料之间的刻蚀选择比满足刻蚀阻挡要求：所述第二堆叠层、所述填充结构、所述填充结构的氧化层。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材料包括金属化合物。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材料包括TiN。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一通孔内形成刻蚀阻挡层，包括：
在所述第一通孔内形成覆盖所述外延生长层的表面以及所述第一通孔的侧壁的刻蚀阻挡层。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层采用原子层沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍宗亮，姚兰，杨号号，高晶，周文斌，
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