刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法技术

技术编号:24159440 阅读:27 留言:0更新日期:2020-05-15 23:46
本发明专利技术提供一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法,该刻蚀气体的化学通式表示为:C

Etching gas, etching method and manufacturing method of 3D memory

【技术实现步骤摘要】
刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域,特别是涉及一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法。
技术介绍
等离子体刻蚀是干法刻蚀中最常见的一种形式,低压下,反应气体在射频功率的激发下,发生电离并形成等离子体,等离子体由带电的电子和离子组成,反应腔体中的气体在电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸收能量并形成大量的活性基团;活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应,并形成挥发性的反应生成物;反应生成物脱离被刻蚀物质表面,并被真空系统抽出腔体。由于等离子体刻蚀可以很好地实现各向异性刻蚀,因此广泛应用于高深宽比的孔或者沟槽的刻蚀中。但是高深宽比的孔或者沟槽的刻蚀通常面临上下尺寸不一致、孔或者沟槽出现倾斜、孔或者沟槽的侧壁出现扭曲变形等问题。因此在高深宽比的孔或者缝隙的刻蚀过程中,尤其在贯穿不同半导体材料的孔或者缝隙的刻蚀过程中,控制刻蚀气体中的组分,以调节不同材料的刻蚀选择比尤为重要。上述方法不仅过程繁琐,而且刻蚀效果并不理想,通常还会伴有孔或者缝隙的侧壁扭曲或者变形等缺陷,无法保证后期的器件良率。另外,如果刻蚀气体中C/F比控制不好很容易造成不均匀的聚合物沉积,造成孔或者缝隙倾斜。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法,上述刻蚀气体化学通式为CzHxFy,其中x≥0,y>0,z>0,并且所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。例如该化学同时中的x+y可以是本专利技术具体实施例中所述的x+y=4或者x+y=6,该刻蚀气体具体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。上述气体在一定的射频功率下能够解离成CFx*、CHF*、CH*和HF*,由此优化C/H/F的比,从而调节氧化物/氮化物的刻蚀选择比介于0~1,不会形成聚合物的局部不均匀堆积,进而改善刻蚀孔或者缝隙的侧壁的扭曲、变形或者倾斜缺陷,减少对侧壁的损伤。该刻蚀气体尤其适用于多层堆叠结构的刻蚀,例如3DNAND存储器、DRAM、CMOS图像传感器等三维器件的制造,有利于提高器件的良率。为实现上述目的及其它相关目的,本专利技术提供了一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,所述多层堆叠半导体结构包括衬底以及形成在所述衬底上的多层堆叠结构;所述刻蚀气体用于刻蚀所述多层堆叠结构或者所述多层堆叠结构及部分所述衬底以形成刻蚀结构;其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:CzHxFy,x≥0,y>0,z>0,并且,所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。可选地,所述刻蚀气体的化学通式中的x和y的值由待刻蚀的所述多层堆叠半导体结构的参数确定。可选地,待刻蚀的所述多层堆叠半导体结构的参数包括:所述堆叠结构的层数、厚度和/或形成所述堆叠结构的材料;和/或所述刻蚀结构的深度和/或所述刻蚀结构的深宽比。可选地,所述刻蚀结构包括:刻蚀所述多层堆叠结构或者所述多层堆叠结构及部分所述衬底形成的沟道孔和/或栅极缝隙。可选地,所述刻蚀气体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。可选地,所述刻蚀气体还掺杂有惰性气体。本专利技术还提供了一种多层堆叠半导体结构的刻蚀方法,包括以下步骤:提供待刻蚀的多层堆叠半导体结构,所述多层堆叠半导体结构包括衬底以及形成在所述衬底上的多层堆叠结构,将所述多层堆叠半导体结构置于蚀刻反应腔室中;向所述反应腔室通入刻蚀气体;调整刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述半导体结构进行刻蚀;其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:CzHxFy,x≥0,y>0,z>0,并且,所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。可选地,所述刻蚀气体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。可选地,调整刻蚀的射频源的频率及射频功率,使所述刻蚀气体发生解离包括:调整所述射频源的频率及射频功率,使得所述刻蚀气体解离成CFx*、CHF*、CH*和HF*。本专利技术还提供了一种3D存储器件制造方法,包括以下步骤:提供一衬底,所述衬底上形成有堆叠结构;将形成有所述堆叠结构的所述衬底置于等离子体刻蚀机台的反应腔室中;向所述反应腔室通入刻蚀气体;调整等离子体刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述衬底上的所述堆叠结构或者所述堆叠结构及部分所述衬底及部分所述衬底进行刻蚀;在所述沟道孔中形成沟道结构;其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:CzHxFy,x≥0,y>0,z>0,并且,所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。可选地,调整等离子体刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述衬底上的所述堆叠结构或者所述堆叠结构及部分所述衬底进行刻蚀包括:调整所述射频源的频率及射频功率,使得所述刻蚀气体解离成CFx*、CHF*、CH*和HF*。可选地,调整等离子体刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述衬底上的所述堆叠结构或者所述堆叠结构及部分所述衬底进行刻蚀还包括:所述堆叠结构及部分所述衬底进行刻蚀形成沟道孔;在所述沟道孔中形成沟道结构。可选地,所述刻蚀气体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。可选地,所述衬底上的堆叠结构包括交替排列绝缘层和牺牲层,其中所述绝缘层材料为氧化物,所述牺牲层材料为氮化物,所述氧化物与所述氮化物的蚀刻选择比介于0~1。可选地,调整等离子体刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述衬底上的所述堆叠结构或者所述堆叠结构及部分所述衬底进行刻蚀还包括:采用所述刻蚀气体对所述堆叠结构进行刻蚀至暴露所述衬底,形成栅线缝隙;通过所述栅线缝隙湿法刻蚀去除所述堆叠结构中的所述牺牲层,在所述牺牲层位置处形成栅极沟槽;在所述栅极沟槽中填充第一导电介质,与所述绝缘层形成堆叠栅极结构。可选地,3D存储器件制造方法还包括:在所述栅线缝隙的侧壁上形成堆叠栅极结构隔离层;在所述栅线缝隙中填充第二导电介质,形成共源极接触。如上所述,本专利技术提供的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体、刻蚀方法及3D存储器件制造方法,具备如下有益技术效果:本专利技术的刻蚀气体化学通式为CzHxFy,其中x≥0,y>0,z>0,并且所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,/n所述多层堆叠半导体结构包括衬底以及形成在所述衬底上的多层堆叠结构;/n所述刻蚀气体用于刻蚀所述多层堆叠结构或者所述多层堆叠结构及部分所述衬底以形成刻蚀结构;/n其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:C

【技术特征摘要】
1.一种用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,
所述多层堆叠半导体结构包括衬底以及形成在所述衬底上的多层堆叠结构;
所述刻蚀气体用于刻蚀所述多层堆叠结构或者所述多层堆叠结构及部分所述衬底以形成刻蚀结构;
其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:CzHxFy,x≥0,y>0,z>0,并且,所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。


2.根据权利要求2所述的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,所述刻蚀气体的化学通式中的x和y的值由待刻蚀的所述多层堆叠半导体结构的参数确定。


3.根据权利要求2所述的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,待刻蚀的所述多层堆叠半导体结构的参数包括:
所述堆叠结构的层数、厚度和/或形成所述堆叠结构的材料;和/或
所述刻蚀结构的深度和/或所述刻蚀结构的深宽比。


4.根据权利要求3所述的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,所述刻蚀结构包括:刻蚀所述多层堆叠结构或者所述多层堆叠结构及部分所述衬底形成的沟道孔和/或栅极缝隙。


5.根据权利要求1所述的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,所述刻蚀气体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。


6.根据权利要求1所述的用于多层堆叠半导体结构的刻蚀气体,其特征在于,所述刻蚀气体还掺杂有惰性气体。


7.一种多层堆叠半导体结构刻蚀方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供待刻蚀的多层堆叠半导体结构,所述多层堆叠半导体结构包括衬底以及形成在所述衬底上的多层堆叠结构,将所述多层堆叠半导体结构置于蚀刻反应腔室中;
向所述反应腔室通入刻蚀气体;
调整刻蚀的射频源的频率及射频功率,将所述刻蚀气体进行解离,对所述半导体结构进行刻蚀;
其中,所述刻蚀气体的化学通式表示为:CzHxFy,x≥0,y>0,z>0,并且,所述刻蚀气体包括符合化学通式的一种气体或多种气体的混合气体。


8.根据权利要求7所述的多层堆叠半导体结构刻蚀方法,其特征在于,所述刻蚀气体包括C2F6,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C2F4,C2HF3,C2H2F2及C2H3F中的一种或者多种。


9.根据权利要求7所述的多层堆叠半导体结构刻蚀方法,其特征在于,调整刻蚀的射频源的频率及射频功率,使所述刻蚀气体发生解离包括:调整所述射频源的频率及射频功率,使得所述刻蚀气体解离成CFx*、C...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄海辉刘高山张福涛王猛
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

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