3D NAND存储器中存储沟道层的阶梯覆盖改进制造技术

3D NAND存储器中存储沟道层的阶梯覆盖改进。公开了用于NAND存储设备的材料层的蚀刻方法的实施例。一种化学蚀刻一个或多个衬底上的材料层的方法包括在浴槽中混合蚀刻剂溶液并使蚀刻剂溶液达到静止状态。在蚀刻剂溶液达到静止状态之后，该方法包括将一个或多个衬底送入浴槽中。一个或多个衬底包括多个开口，所述多个开口具有设置在所述多个开口的内表面上的材料层。该方法还包括使一个或多个衬底在浴槽中保留预定时间段，从而通过蚀刻剂溶液减小材料层的厚度。

Step coverage improvement of storage channel layer in 3D NAND memory

【技术实现步骤摘要】
3DNAND存储器中存储沟道层的阶梯覆盖改进本申请是申请日为2018年9月26日、申请号为201880001785.0、名称为“3DNAND存储器中存储沟道层的阶梯覆盖改进”的申请的分案申请。
本公开内容的实施例涉及三维(3D)存储设备及其制造方法。
技术介绍
闪存设备经历了快速发展。闪存设备可以在没有供电的情况下存储数据相当长的时间(即，它们是非易失性存储器的形式)，并且具有诸如高集成度、快速访问、易于擦除和重写的优点。为了进一步提高位密度并降低闪存设备的成本，已经开发出三维NAND闪存设备。一种三维NAND闪存设备，包括布置在衬底之上的栅电极堆叠层，其中多个半导体沟道穿过并与字线交叉，进入p型和/或n型注入衬底。底部/下部栅电极用作底部/下部选择栅极(BSG)。顶部/上部栅电极用作顶部/上部选择栅极(TSG)。后段制程(BEOL)金属起到位线(BL)的作用。顶部/上部选择栅电极和底部/下部栅电极之间的字线/栅电极用作字线(WL)。字线和半导体沟道的交叉点形成存储器单元。WL和BL通常彼此垂直放置(例如，在X方向和Y方向上)，并且TSG在垂直于WL和BL两者的方向上(例如，在Z方向上)放置。在工业中通常使用湿法蚀刻剂对半导体晶圆进行化学蚀刻以去除各种材料，或者蚀刻半导体晶圆本身。将要经受化学蚀刻的晶圆放置在含有特定化学蚀刻剂的溶液浴槽中一段时间，该时间段确定蚀刻掉多少材料。在将晶圆放入化学浴槽中之后，控制对晶圆上给定材料层的蚀刻速率会是具有挑战性的。
技术实现思路
因此，本文公开了三维存储设备架构及其制造方法的实施例。所公开的用于形成3D存储设备的方法包括改进的蚀刻步骤，其产生具有改进的阶梯覆盖的垂直存储器结构的沟道层。与传统的沟道形成技术相比，还可以使用更少的沉积步骤形成沟道层。改进的阶梯覆盖确保沿着高纵横比(aspectratio)开口的侧壁的沟道层的连续覆盖(coverage)。在一些实施例中，一种化学蚀刻一个或多个衬底上的材料层的方法包括在浴槽中混合蚀刻剂溶液并使(allow)蚀刻剂溶液达到静止状态。在蚀刻剂溶液达到静止状态之后，该方法包括将一个或多个衬底送入浴槽中。所述一个或多个衬底包括多个开口，所述多个开口具有设置在所述多个开口的内表面上的材料层。该方法还包括使一个或多个衬底在浴槽中保留预定时间段，以便通过蚀刻剂溶液减小材料层的厚度。在一些实施例中，一种化学蚀刻一个或多个衬底上的材料层的方法包括混合蚀刻剂溶液并将蚀刻剂溶液置于浴槽中。该方法包括使蚀刻剂溶液达到静止状态。在蚀刻剂溶液达到静止状态之后，该方法包括将一个或多个衬底送入浴槽中。该方法还包括使一个或多个衬底在浴槽中保留预定时间段，以便通过蚀刻剂溶液减小材料层的厚度。附图说明当结合附图阅读时，从以下具体实施方式部分中可以最好地理解本公开内容的各方面。应注意，根据行业中的一般惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚地说明和讨论，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。图1是三维存储器设备的图示。图2示出了根据一些实施例的在示例性制造过程的阶段的三维存储器结构的侧视图。图3示出了根据一些实施例的放置在蚀刻剂浴槽中的一个或多个晶圆的侧视图。图4A-4C示出了根据一些实施例的在对层进行蚀刻的示例性制造过程的阶段的三维存储器结构的侧视图。图5是根据一些实施例的涉及形成三维存储设备的多层中的一层的蚀刻过程的图示。具体实施方式尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本公开内容还可以用于各种其他应用中。应注意到，在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性都在相关领域的技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分地从上下文中的用法理解术语。例如，至少部分取决于上下文，如本文所用的术语“一个或多个”可用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或可用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”、“一个”或“该”的术语同样可以被理解为表达单数用法或表达复数用法。应当容易理解的是，本公开内容中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应以最宽泛的方式来解释，使得“在……上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还包括其间具有中间特征或层的“在某物上”的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上方”的含义，而且还可以包括其间没有中间特征或层的“在某物之上”或“在某物上方”的含义(即，直接在某物上)。此外，为了便于描述，可以在本文使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……之上”、“上”等的空间相对术语来描述如图所示的一个元件或特征与另一个(另外的多个)元件或特征的关系。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向)并且同样可以相应地解释本文使用的空间相对描述词。如本文所使用的，术语“衬底”是指在其上添加后续材料层的材料。衬底本身可以被图案化。添加在衬底顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。此外，衬底可以包括多种半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。可替换地，衬底可以由非导电材料制成，例如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆。如本文所使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构之上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于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一对水平平面之间。层可以水平、垂直和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一层或多层，和/或可以在其上、上方和/或其下具有一层或多层。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触点层(其中形成有触点、互连线和/或过孔)以及一个或多个电介质层。如本文所使用的，术语“标称/标称地”是指在产品或过程的设计阶段期间设定的部件或过程操作的特性或参数的期望值或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可以是由于制造工艺或公差的轻微变化而引起。如本文所使用的，术语“约”表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。基于特定的技术节点，术语“约”可以表示给定量的值，该给定量例如在该值的10-30％内变化(例如，值的±10％、±20％或±30％)。如本文所使用的，术语“3D存储设备”是指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对一个或多个衬底上的材料层进行化学蚀刻的方法，包括：/n在浴槽中混合蚀刻剂溶液；/n使所述蚀刻剂溶液达到静止状态；/n在所述蚀刻剂溶液达到所述静止状态之后，将一个或多个管芯送入所述浴槽中，所述一个或多个管芯包括所述一个或多个衬底和在所述一个或多个衬底上的多个开口，所述多个开口具有设置在所述多个开口的内表面上的材料层；以及/n使所述一个或多个管芯在所述浴槽中保留预定时间段，从而通过所述蚀刻剂溶液减小所述材料层的厚度，以改进所述材料层的阶梯覆盖。/n

【技术特征摘要】
1.一种对一个或多个衬底上的材料层进行化学蚀刻的方法，包括：
在浴槽中混合蚀刻剂溶液；
使所述蚀刻剂溶液达到静止状态；
在所述蚀刻剂溶液达到所述静止状态之后，将一个或多个管芯送入所述浴槽中，所述一个或多个管芯包括所述一个或多个衬底和在所述一个或多个衬底上的多个开口，所述多个开口具有设置在所述多个开口的内表面上的材料层；以及
使所述一个或多个管芯在所述浴槽中保留预定时间段，从而通过所述蚀刻剂溶液减小所述材料层的厚度，以改进所述材料层的阶梯覆盖。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，混合所述蚀刻剂溶液包括混合含有铵、水和F2O2的溶液。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂溶液含有1:2:100的铵:水:F2O2的比率。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂溶液仅通过毛细作用移动到所述多个开口中。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述蚀刻剂溶液在约五秒内填充所述多个开口。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料层包括多晶硅。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述一个或多个管芯送入所述浴槽中之前，所述材料层在所述多个开口的顶部部分处具有第一厚度，并且在所述多个开口的下部部分处具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述预定时间段之后，所述材料层的第一厚度与所述材料层的第二厚度基本相同。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定时间段小于1分钟。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从所述浴槽中移除所述一个或多个管芯；以及
清洗所述一个或多个管芯以去除任何过量的蚀刻剂溶液。


11.一种对一个或多个衬底上的材料层进行化学蚀刻的方法，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王二伟，杨永刚，
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