一種3D NAND存儲器件及其金屬柵極制備方法技術

本申請公開了一種3D?NAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，包括提供襯底，襯底上形成有絕緣層和犧牲層交替層疊結構以及貫穿層疊結構的柵線縫隙，通過柵線縫隙去除犧牲層的部分，使其向遠離柵線縫隙方向縮進，使得絕緣層的對應部分露出，然后處理絕緣層的露出部分，使得絕緣層在靠近柵線縫隙的部分的厚度小于遠離柵線縫隙的部分，然后去除剩余的犧牲層形成鏤空區域，向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極。通過該方法能夠控制開口形貌，使得開口區域較大，進而使得金屬介質得以充分填充，降低金屬柵極產生縫隙的概率，避免殘留在縫隙中的含氟氣體侵蝕器件，提高了器件性能。本申請還公開了一種3D?NAND存儲器件。

A 3D NAND memory device and its metal gate preparation method

This application discloses a method for fabricating metal gate of 3D NAND memory device, which includes providing a substrate, forming alternating cascade structure with insulating layer and sacrificial layer on the substrate, and gaps across the cascade structure, removing the part of sacrificial layer through the gaps, making it retract away from the gaps, exposing the corresponding part of the insulating layer, and then processing the insulating layer. The exposed part makes the thickness of the insulating layer near the gap of the gate line less than that far away from the gap of the gate line, and then removes the remaining sacrificial layer to form a hollow area, fills the hollow area with metal medium to form a metal grid. By this method, the shape of the opening can be controlled, the opening area is large, and the metal medium can be fully filled, the probability of the gap of the metal gate can be reduced, the fluorine-containing gas remaining in the gap can be avoided, and the performance of the device can be improved. The application also discloses a 3D NAND memory device.

【技術實現步驟摘要】
一種3DNAND存儲器件及其金屬柵極制備方法
本申請涉及半導體
，尤其涉及一種3DNAND存儲器件及其金屬柵極制備方法。
技術介紹
現有的3DNAND存儲器件的垂直存儲結構由多層介質薄膜堆疊形成，其制備過程中，需要將絕緣層和犧牲層交替層疊結構中的犧牲層去除，從中填充金屬介質，從而形成金屬柵極。目前去除絕緣層和犧牲層交替層疊結構中的犧牲層一般通過濕法刻蝕工藝完成。具體地，以絕緣層為氧化硅層，犧牲層為氮化硅層為例，利用磷酸溶液從柵線縫隙(GateLineSlit，GLS)內逐步擴散到層疊結構內部，從而逐漸去除層疊結構中的氮化硅。然而，在通過濕法刻蝕工藝去除犧牲層時，開口處的形貌往往難以控制。現有的刻蝕工藝在刻蝕時常常會出現開口大頭(bighead)或開口平頭(flathead)的現象，其中，bighead是指絕緣層的端部為球形，其直徑大于氧化硅層的厚度，具體可以參見圖1A，如此可以導致開口變小，flathead是指絕緣層的端部較平滑，與整個絕緣層平齊，具體可以參見圖1B。這兩種形貌可以導致金屬介質填充過程中產生縫隙，殘留在縫隙中的含氟氣體可以侵蝕器件，影響器件性能。
技術實現思路
有鑒于此，本申請提供了一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，使得能夠控制開口處的形貌，降低金屬柵極產生縫隙的風險，避免殘留在縫隙中的含氟氣體損壞氧化層，提高了器件性能。對應地，本申請還提供了一種3DNAND存儲器件。本申請第一方面提供了一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，所述方法包括：提供襯底，所述襯底上形成有絕緣層和犧牲層交替層疊結構以及貫穿所述層疊結構的柵線縫隙；通過所述柵線縫隙去除所述犧牲層的部分，使所述犧牲層相對所述絕緣層在沿所述柵線縫隙側壁到所述柵線縫隙外的方向上縮進一段距離，并使所述絕緣層的對應部分露出；通過所述柵線縫隙處理所述絕緣層的露出部分，使得露出的絕緣層在靠近所述柵線縫隙的部分具有第一厚度，在遠離所述柵線縫隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通過所述柵線縫隙去除剩余的犧牲層，在剩余的絕緣層間形成鏤空區域；向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極。可選的，通過所述柵線縫隙處理所述絕緣層的露出部分，使得露出的絕緣層的厚度隨著與所述柵線縫隙的距離的減小而減小。可選的，所述絕緣層為氧化硅，所述犧牲層為氮化硅。可選的，采用第一刻蝕溶液去除所述犧牲層的部分，所述第一刻蝕溶液為磷酸溶液；采用第二刻蝕溶液處理所述絕緣層的露出部分，所述第二刻蝕溶液為氫氟酸溶液。可選的，所述氫氟酸溶液中水與氟化氫的摩爾比大于200。可選的，采用第一刻蝕溶液刻蝕氮化硅的時間大于采用第二刻蝕溶液刻蝕氧化硅的時間。可選的，所述方法還包括：采用濕法刻蝕工藝，刻蝕去除靠近所述柵線縫隙所述柵線縫隙部分金屬，使不同層的金屬相互斷開，形成金屬柵極。可選的，所述方法還包括：向所述柵線縫隙內沉積氧化物，形成覆蓋所述金屬柵極的側壁的隔離層；向所述柵線縫隙內填充金屬介質，形成共源極導電接觸。可選的，向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極包括：采用原子層沉積法向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極。本申請第二方面提供了一種3DNAND存儲器件，包括：襯底，所述襯底上形成有絕緣層和導體層交替層疊結構以及貫穿所述層疊結構的共源極導電接觸；其中，所述絕緣層在靠近所述共源極導電接觸的部分具有第一厚度，在遠離所述共源極導電接觸的部分具有第二厚度，且第一厚度小于第二厚度。可選的，在靠近所述共源極導電接觸的一段區域，所述絕緣層的厚度隨著與所述共源極導電接觸的距離的減小而減小。可選的，所述共源極導電接觸包括垂直于所述襯底的導電層和設置在所述導電層和所述層疊結構之間的隔離層。從以上技術方案可以看出，本申請實施例具有以下優點：本申請實施例提供了一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，該方法中，通過柵線縫隙去除犧牲層的部分，使得犧牲層向遠離柵線縫隙的方向縮進，從而使得絕緣層的對應部分露出，然后通過柵線縫隙處理露出的絕緣層，使其在靠近柵線縫隙的部分的厚度小于在遠離柵線縫隙的部分的厚度，然后去除剩余的犧牲層，在剩余的絕緣層間形成鏤空區域，該鏤空區域在靠近柵線縫隙一側開口較大，能夠使得金屬介質得以充分填充，降低金屬柵極產生縫隙的概率，避免殘留在縫隙中的含氟氣體侵蝕器件，提高了器件性能。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1A為現有濕法刻蝕工藝刻蝕犧牲層形成的一種開口形貌示意圖；圖1B為現有濕法刻蝕工藝刻蝕犧牲層形成的一種開口形貌示意圖；圖2A為本申請實施例去除犧牲層的部分所形成的一種開口形貌示意圖；圖2B為本申請實施例去除犧牲層后絕緣層的一種形貌示意圖；圖3為本申請實施例提供的一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法的流程圖；圖4A至圖4E為本申請實施例提供的3DNAND存儲器的金屬柵極制備方法一系列制程對應的剖面結構示意圖；圖5為本申請實施例提供的一種3DNAND存儲器件的剖面結構示意圖。具體實施方式為了使本
的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。針對現有濕法刻蝕工藝在刻蝕層疊結構中的犧牲層時，開口形貌難以控制，導致填充金屬介質過程中容易產生縫隙，殘留在縫隙中的含氟氣體侵蝕器件，從而影響器件性能這一技術問題，本申請提供了一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，該方法對去除犧牲層，形成鏤空區域的工藝進行了改進，將犧牲層分為兩步進行處理，先去除部分犧牲層使其向遠離柵線縫隙的方向縮進一段距離，從而使得對應的絕緣層部分露出，然后處理絕緣層露出的部分，使其在靠近柵線縫隙的部分的厚度小于遠離柵線縫隙部分的厚度，然后再去除剩余的犧牲層，形成靠近柵線縫隙一側開口較大的鏤空區域，如此，在通過柵線縫隙填充金屬介質時，較大的開口有利于金屬介質的充分填充，因而降低金屬柵極產生縫隙的概率，避免殘留在縫隙中的含氟氣體侵蝕器件，提高了器件性能。其中，本申請實施例制備金屬柵極的關鍵即在于控制開口形貌。作為本申請的一個具體示例，去除犧牲層的部分所形成的一種開口形貌可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種3D?NAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，其特征在于，包括：提供襯底，所述襯底上形成有絕緣層和犧牲層交替層疊結構以及貫穿所述層疊結構的柵線縫隙；通過所述柵線縫隙去除所述犧牲層的部分，使所述犧牲層相對所述絕緣層在沿所述柵線縫隙側壁到所述柵線縫隙外的方向上縮進一段距離，并使所述絕緣層的對應部分露出；通過所述柵線縫隙處理所述絕緣層的露出部分，使得露出的絕緣層在靠近所述柵線縫隙的部分具有第一厚度，在遠離所述柵線縫隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通過所述柵線縫隙去除剩余的犧牲層，在剩余的絕緣層間形成鏤空區域；向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極。

【技術特征摘要】
1.一種3DNAND存儲器件的金屬柵極的制備方法，其特征在于，包括：提供襯底，所述襯底上形成有絕緣層和犧牲層交替層疊結構以及貫穿所述層疊結構的柵線縫隙；通過所述柵線縫隙去除所述犧牲層的部分，使所述犧牲層相對所述絕緣層在沿所述柵線縫隙側壁到所述柵線縫隙外的方向上縮進一段距離，并使所述絕緣層的對應部分露出；通過所述柵線縫隙處理所述絕緣層的露出部分，使得露出的絕緣層在靠近所述柵線縫隙的部分具有第一厚度，在遠離所述柵線縫隙的部分具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；通過所述柵線縫隙去除剩余的犧牲層，在剩余的絕緣層間形成鏤空區域；向所述鏤空區域填充金屬介質，形成金屬柵極。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述柵線縫隙處理所述絕緣層的露出部分，使得露出的絕緣層的厚度隨著與所述柵線縫隙的距離的減小而減小。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述絕緣層為氧化硅，所述犧牲層為氮化硅。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，采用第一刻蝕溶液去除所述犧牲層的部分，所述第一刻蝕溶液為磷酸溶液；采用第二刻蝕溶液處理所述絕緣層的露出部分，所述第二刻蝕溶液為氫氟酸溶液。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述氫氟酸溶液中水與氟化氫的摩爾比大于200。6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，采用第一刻蝕溶液刻蝕氮化硅的時間大于采用第二刻蝕溶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐融，孫文斌，蘇界，顧立勛，楊永剛，蔣陽波，
申請(專利權)人：長江存儲科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42