三维存储器的制备方法技术

本申请公开了三维存储器的制备方法，包括：刻蚀在衬底上形成的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的沟道孔，其中，堆叠结构包括沿垂直于衬底的方向交替堆叠的层间绝缘层和牺牲层，层间绝缘层为氧化硅层，牺牲层为氮化硅层；刻蚀堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的沟道孔；以及用硫酸

【技术实现步骤摘要】
三维存储器的制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种三维存储器中的氮化硅凹陷的形成方法。

技术介绍

[0002]近年来，闪存存储器的发展非常迅速。闪存存储器可以在不加电的情况下长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。为了进一步提高闪存存储器的位密度(Bit Density)，同时减少位成本(Bit Cost)，三维的闪存存储器(3D NAND)技术得到了迅速发展。
[0003]三维的存储器在形成过程中，首先在衬底表面形成多层交替堆叠的层间绝缘层和牺牲层，然后刻蚀层间绝缘层和牺牲层，形成沟道孔。在层间绝缘层为氧化硅层、牺牲层为氮化硅层的三维存储器中，根据电性模拟，沟道孔侧壁的氮化硅层相对于氧化硅层的凹陷会让栅极区域的编程电场集中，提高编程效率。为了形成氮化硅层的凹陷，通常使用高温磷酸溶液对氮化硅进行湿法刻蚀。
[0004]硫酸
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过氧化氢混合物(SPM：Sulfuric Peroxide Mixture)是一种应用很广泛且高效的清洗试剂，主要作用为光阻、有机物和残渣的去除，通常用于存储器制造过程中的干法刻蚀和湿法刻蚀后的清洗、离子注入后的清洗、化学机械抛光后的清洗等工艺。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题为解决或部分解决现有技术中存在的一些缺陷。
[0006]本申请的一个方面提供三维存储器的制备方法，包括：刻蚀在衬底上形成的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的沟道孔，其中，堆叠结构包括沿垂直于衬底的方向交替堆叠的层间绝缘层和牺牲层，层间绝缘层为氧化硅层，牺牲层为氮化硅层；以及用硫酸
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过氧化氢混合物(以下简称为SPM)对沟道孔进行处理形成氮化硅凹陷。在一个实施方式中，硫酸
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过氧化氢混合物的温度不低于125℃，和/或组成硫酸
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过氧化氢混合物的硫酸和过氧化氢的体积比不大于6.4:1。用SPM对沟道孔进行处理，可以在清洗沟道孔中残留的杂质的同时，实现沟道孔侧壁的氮化硅层相对于氧化硅层的凹陷。
[0007]在一个实施方式中，SPM的温度不低于160℃。
[0008]在一个实施方式中，SPM的温度不低于190℃。
[0009]在一个实施方式中，组成SPM的硫酸和过氧化氢的体积比不大于4:1。
[0010]在一个实施方式中，组成SPM的硫酸和过氧化氢的体积比不大于2:1。
[0011]在一个实施方式中，在刻蚀堆叠结构的步骤之前，还包括对堆叠结构进行退火处理的步骤。
[0012]在一个实施方式中，堆叠结构包括依次堆叠在衬底上的第一堆叠结构和第二堆叠结构，且刻蚀在衬底上形成的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的沟道孔，包括：提供衬底；在衬底上形成第一堆叠结构，刻蚀第一堆叠结构，形成贯穿第一堆叠结构的第一沟道孔；在第一
沟道孔内填充牺牲材料；在第一堆叠结构上形成第二堆叠结构，刻蚀第二堆叠结构以及第一沟道孔内的牺牲材料，形成第二沟道孔，并打开第一沟道孔；以及用SPM对第一沟道孔和第二沟道孔进行处理形成氮化硅凹陷。
[0013]在一个实施方式中，在第一沟道孔内填充牺牲材料之前，刻蚀在衬底上形成的堆叠结构，形成贯穿堆叠结构的沟道孔，还包括：用SPM对第一沟道孔进行处理形成氮化硅凹陷。
[0014]在一个实施方式中，组成SPM的硫酸的纯度为98％以上，组成SPM的过氧化氢的纯度为35％以上。
[0015]本申请的另一个方面提供三维存储器，包括：衬底；位于衬底上方的堆叠结构，堆叠结构包括交替堆叠的多个栅极导体层和多个层间绝缘层；多个沟道柱，贯穿堆叠结构；栅极导体层对应于沟道柱的侧壁，相比于层间绝缘层对应于沟道注的侧壁，具有凹陷。
[0016]根据本申请的三维存储器的制备方法，通过设定SPM的温度和/或组成SPM的硫酸和过氧化氢的体积比，在不增加新工艺步骤的情况下，清除刻蚀工艺之后沟道孔中残留的有机物的同时，有效地形成沟道孔侧壁的氮化硅凹陷，使得后续对氮化硅进行置换为栅极导体层以形成三维存储器的存储管后，沟道柱侧壁的栅极导体层相对于层间绝缘层的凹陷会让栅极区域的编程电场集中，提高编程效率。另外，根据本申请的三维存储器的制备方法，对于不同热处理后的氮化硅和氧化硅都保持高选择比，有效地形成沟道孔侧壁的氮化硅凹陷。再有，本申请的三维存储器的制备方法可以同时应用于上沟道孔和下沟道孔。
附图说明
[0017]下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
[0018]图1示出了根据本申请实施方式的三维存储器的制备方法。
[0019]图2示出了在不同的热处理条件以及不同的硫酸和过氧化氢的体积比下，SPM对氮化硅和氧化硅的刻蚀选择比；以及
[0020]图3示出了执行根据本申请一实施例的三维存储器中的氮化硅凹陷的形成方法之后，存储器中的堆叠结构的微观形貌照片。
具体实施方式
[0021]下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的某些实施方式，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式，相反提供这些实施方式是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施方式仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。
[0022]还应理解，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”或“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。
[0023]除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，术语，诸如在常用词典中
定义的术语，应该解释为具有与它们在相关技术背景中的含义相一致的含义，且除非在本文中明确地如此定义，否则不应解释为理想化的或过于形式化的含义。
[0024]三维的存储器在形成过程中，首先在衬底表面形成多层交替堆叠的层间绝缘层和牺牲层，然后刻蚀层间绝缘层和牺牲层，形成沟道孔。在层间绝缘层为氧化硅层、牺牲层为氮化硅层的三维存储器中，根据电性模拟，沟道孔侧壁的氮化硅层相对于氧化硅层的凹陷会让三维存储器中栅极区域的编程电场集中，提高编程效率。为了形成氮化硅层的凹陷，通常使用高温磷酸溶液对氮化硅进行湿法刻蚀，但这样会增加存储器的工艺步骤，从而增加产品的制作成本。
[0025]SPM是一种常用的清洗试剂，主要作用为光阻、有机物和残渣的去除，通常用于存储器制造过程中的干法刻蚀和湿法刻蚀后的清洗、离子注入后的清洗、化学机械抛光后的清洗等工艺，可以通过设定SPM的温度和/或组成SPM的硫酸和过氧化氢的体积比，在不增加新工艺步骤的情况下，清除刻蚀工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三维存储器的制备方法，包括：刻蚀在衬底上形成的堆叠结构，形成贯穿所述堆叠结构的沟道孔，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠的层间绝缘层和牺牲层，所述层间绝缘层为氧化硅层，所述牺牲层为氮化硅层；以及用硫酸
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过氧化氢混合物对所述沟道孔进行处理形成所述氮化硅凹陷，其中，所述硫酸
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过氧化氢混合物的温度不低于125℃，和/或组成所述硫酸
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过氧化氢混合物的硫酸和过氧化氢的体积比不大于6.4:1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硫酸
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过氧化氢混合物的温度不低于160℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述硫酸
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过氧化氢混合物的温度不低于190℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，组成所述硫酸
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过氧化氢混合物的硫酸和过氧化氢的体积比不大于4:1。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，组成所述硫酸
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过氧化氢混合物的硫酸和过氧化氢的体积比不大于2:1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述刻蚀所述堆叠结构的步骤之前，还包括对所述堆叠结构进行退火处理的步骤。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述堆叠结构包括依次堆叠在所述衬底上的第一堆叠结构和第二堆叠结...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝君龙，郑晓芬，杨永刚，李君，彭盛，
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：