制造三维存储器的方法及三维存储器技术

本申请提供了一种制造三维存储器的方法及三维存储器。该方法包括：形成衬底结构；在所述衬底结构上形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠的第一绝缘层和牺牲层；形成贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底结构的栅极间隙；以及经由所述栅极间隙对所述堆叠结构进行氧化处理，以改变所述堆叠结构的应力。以改变所述堆叠结构的应力。以改变所述堆叠结构的应力。

【技术实现步骤摘要】
制造三维存储器的方法及三维存储器


[0001]本申请涉及半导体领域，更具体的，涉及一种制造三维存储器的方法及三维存储器。

技术介绍

[0002]在各类非易失性存储器中，NAND(与非型)存储器已经逐步成为主流的存储器。因为NAND存储器具有集成度高、功耗低、编程与擦除速度快、可靠性好以及成本低等优势。NAND存储器作为目前主流的非易失性存储器而受到广泛的关注，且在未来几十年仍然会是非常重要的存储器之一。
[0003]业内始终期望增加3D NAND存储器的单位面积存储容量。在绝缘层和栅极层的单层厚度不变时，需要通过增加绝缘层与栅极层的数量来增加单位面积存储容量。随着绝缘层与栅极层的数量的增加，整个存储器内部的结构越来越复杂。制造存储器时，通常基于晶圆(wafer)而不断形成薄膜等结构，进而在工艺过程中伴随着温度的变化，这些薄膜会发生形变。
[0004]晶圆的强度通常不足以抵抗薄膜的形变而导致自身也会变形，进而导致尺寸偏差、前后道工序的套刻精度(OVL)难以保证等问题，甚至无法进行后续工序。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例提供了一种制造三维存储器的方法，该方法包括：形成衬底结构；在所述衬底结构上形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠的第一绝缘层和牺牲层；形成贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底结构的栅极间隙；以及经由所述栅极间隙对所述堆叠结构进行氧化处理，以改变所述堆叠结构的应力。
[0006]在一个实施方式中，所述形成衬底结构的步骤包括：在衬底上交替形成至少一对第二绝缘层和多晶硅层。
[0007]在一个实施方式中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之前，所述方法还包括：对所述多晶硅层进行处理，使所述多晶硅层的上表面包括掺杂物以中和所述多晶硅层中硅原子的悬挂键。
[0008]在一个实施方式中，对所述多晶硅层进行处理的步骤在所述形成堆叠结构的步骤之前。
[0009]在一个实施方式中，所述栅极间隙延伸至所述多晶硅层，以及对所述多晶硅层进行处理的步骤在形成所述栅极间隙的步骤之后，并包括：经由所述栅极间隙对所述多晶硅层进行处理，使所述多晶硅层的上表面包括掺杂物以中和所述多晶硅层中硅原子的悬挂键。
[0010]在一个实施方式中，对所述多晶硅层进行处理包括：利用氨气处理所述多晶硅层以在所述多晶硅层的表面形成Si
‑
N键。
[0011]在一个实施方式中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之后，所述方法还包
括：去除所述牺牲层形成牺牲间隙；以及在所述牺牲间隙内形成栅极层。
[0012]在一个实施方式中，所述方法还包括：在去除所述牺牲层形成牺牲间隙的步骤之后，并在所述形成栅极层的步骤之前，再次对所述堆叠结构进行氧化处理。
[0013]在一个实施方式中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之前，所述方法还包括：去除所述牺牲层形成牺牲间隙；以及在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之后，所述方法还包括：在所述牺牲间隙内形成栅极层。
[0014]在一个实施方式中，所述氧化处理为湿法氧化处理或干法氧化处理。
[0015]在一个实施方式中，所述氧化处理包括：使所述堆叠结构处于温度范围为650℃～1000℃的氧气氛中，其中，所述氧化处理的时间在12小时以内。
[0016]第二方面，本申请的实施例提供了一种三维存储器，该三维存储器包括：衬底结构，顶层被配置为多晶硅层，其中，所述多晶硅层的上表面包括用于中和硅原子的悬挂键的掺杂物；堆叠结构，设置于所述衬底结构上，包括交替堆叠的栅极层和绝缘层；沟道结构，贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底结构；以及栅极间隙结构，贯穿所述堆叠结构和所述多晶硅层。
[0017]在一个实施方式中，所述掺杂物包括氮元素。
[0018]在一个实施方式中，所述多晶硅层的面对所述栅极间隙结构的部分包括用于中和硅原子的悬挂键的氮元素。
[0019]在一个实施方式中，所述衬底包括交替堆叠的至少一对绝缘层和多晶硅层。
[0020]本申请的第三方面还提供一种三维存储器，该三维存储器包括：衬底结构，其顶层被配置为多晶硅层，其中，所述多晶硅层的上表面包括掺杂物，所述掺杂物为氮元素；堆叠结构，设置于所述衬底结构上，包括交替堆叠的栅极层和绝缘层；沟道结构，贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底结构；以及栅极间隙结构，贯穿所述堆叠结构和所述多晶硅层。
[0021]本申请的实施例提供的制造三维存储器的方法，通过对堆叠结构氧化，可以改变各绝缘层或牺牲层的应力特性。晶圆在X方向上的弯曲(BOW)变小，有利于使后续的工序与之前的工序的套刻精度提高，进而制造出尺寸精度高、结构缺陷少、使用性能好的三维存储器。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]图1是根据本申请实施方式的制造三维存储器的方法流程框图；
[0024]图2是根据本申请另一实施方式的制造三维存储器的方法流程框图；
[0025]图3是根据本申请实施方式形成的第一多晶硅层的示意图；
[0026]图4是根据本申请实施方式的经过氨气处理的第一多晶硅层的示意图；
[0027]图5是图3中第一多晶硅层表面的晶格结构示意图；
[0028]图6是图4中第一多晶硅层表面的晶格结构示意图；
[0029]图7是根据本申请实施方式形成的第二多晶硅层的示意图；
[0030]图8是根据本申请实施方式形成的堆叠结构的示意图；
[0031]图9是根据本申请实施方式的沟道结构的局部示意图；
[0032]图10至图12是根据本申请一种实施方式的制造三维存储器的工艺图；
[0033]图13是图12的详细结构图；
[0034]图14至图15是根据本申请另一种实施方式的制造三维存储器的工艺图；
[0035]图16至图18是根据本申请又一种实施方式的制造三维存储器的工艺图；
[0036]图19是根据本申请另一实施方式的制造三维存储器的方法流程框图；
[0037]图20是根据本申请另一实施方式的制造三维存储器的方法流程框图；以及
[0038]图21至图22是根据本申请另一种实施方式的制造三维存储器的工艺图。
具体实施方式
[0039]为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
[0040]应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的。反之亦然。
[0041]在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造三维存储器的方法，其特征在于，包括：形成衬底结构；在所述衬底结构上形成堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠的第一绝缘层和牺牲层；形成贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底结构的栅极间隙；以及经由所述栅极间隙对所述堆叠结构进行氧化处理，以改变所述堆叠结构的应力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成衬底结构的步骤包括：在衬底上交替形成至少一对第二绝缘层和多晶硅层。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之前，所述方法还包括：对所述多晶硅层进行处理，使所述多晶硅层的上表面包括掺杂物以中和所述多晶硅层中硅原子的悬挂键。4.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述多晶硅层进行处理的步骤在所述形成堆叠结构的步骤之前。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述栅极间隙延伸至所述多晶硅层，以及对所述多晶硅层进行处理的步骤在形成所述栅极间隙的步骤之后，并包括：经由所述栅极间隙对所述多晶硅层进行处理，使所述多晶硅层的上表面包括掺杂物以中和所述多晶硅层中硅原子的悬挂键。6.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述多晶硅层进行处理包括：利用氨气处理所述多晶硅层以在所述多晶硅层的表面形成Si
‑
N键。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之后，所述方法还包括：去除所述牺牲层形成牺牲间隙；以及在所述牺牲间隙内形成栅极层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：在去除所述牺牲层形成牺牲间隙的步骤之后，并在所述形成栅极层的步骤之前，再次对所述堆叠结构进行氧化处理。9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在对所述堆叠结构进行氧化处理的步骤之...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，刘雅琴，吴林春，周文犀，
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：