[发明专利]一种改善3DNAND闪存SEG生长质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种3D NAND闪存结构通道孔的SEG的制作方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，在NOR型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间并联排列，而在NAND型结构的3D闪存中，存储单元在位线和地线之间串列排列。具有串联结构的NAND型闪存具有较低的读取速度，但是却具有较高的写入速度，从而NAND型闪存适合用于存储数据，其优点在于体积小、容量大。闪存器件根据存储单元的结构可分为叠置栅极型和分离栅极型，并且根据电荷存储层的形状分为浮置栅极器件和硅-氧化物-氮化物-氧化物(SONO)器件。其中，SONO型闪存器件具有比浮置栅极型闪存器件更优的可靠性，并能够以较低的电压执行编程和擦除操作，且ONOS型闪存器件具有很薄的单元，并且便于制造。

现有技术中通常在沟道孔刻蚀和刻蚀后处理(Post Etch Treatment，PET)后进行硅的选择性外延生长(SEG)，此时界面处会存在氧化物(OX)和非晶硅(a-Si)，现有技术中，采用氟化氢(HF)去除氧化物，并采用少量HCl高温烘烤去除界面处的非晶硅。

然而，HCl高温烘烤将增加器件的热负载，对周边器件的性能不利；而且，盐酸烘烤将刻蚀硅衬底并改变底部SEG的形貌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善3D NAND闪存SEG生长质量的方法，该方法通过改进SEG生长前硅槽和沟道孔的处理工艺来改善SEG的生长质量，从而提高3D NAND闪存的性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种改善3D NAND闪存SEG生长质量的方法，包括以下步骤：

沉积衬底堆叠结构；

刻蚀衬底堆叠结构以形成沟道和衬底表面的硅槽；

对沟道和硅槽进行刻蚀后处理(Post Etch Treatment，PET)；

第一次清洗以去除硅槽界面处氧化物；

第二次清洗去除硅槽界面处非晶硅；

硅外延生长。

进一步的，所述沉积衬底堆叠结构，具体为，提供衬底，在所述衬底表面形成多层交错堆叠的层间介质层及牺牲介质层，所述牺牲介质层形成于相邻的层间介质层之间；所述层间介质层为氧化物层，所述牺牲介质层为氮化硅层，从而形成NO堆叠结构(NO Stacks)。

进一步的，所述刻蚀衬底堆叠结构，具体为，采用各向异性的干法刻蚀工艺垂直向下刻蚀所述衬底堆叠结构以形成沟道，所述沟道通至所述衬底并形成一定深度的硅槽。

进一步的，所述刻蚀后处理为，采用氮气(N₂)、氮气(N₂)和一氧化碳(CO)的混合气体或氮气(N₂)和氢气(H₂)的混合气体对被刻蚀的硅槽区域进行吹扫。

进一步，所述第一次清洗为采用采用稀氢氟酸(DHF)去除界面的氧化物。

进一步，所述第二次清洗以去除硅槽界面处非晶硅为采用氢氧化铵(NH₄OH)进行处理。

进一步的，所述硅外延生长是在硅槽处新生硅衬底表面进行硅的外延生长形成硅外延层(SEG)。

本发明还提供了一种3D NAND闪存，其由上述提高改善3D NAND闪存SEG生长质量的方法制备得到。

刻蚀后处理的界面将残留氧化物(OX)、非晶硅(a-Si)；其中，氧化物将导致硅外延层不能在其表面生长，从而形成空位；而在非晶硅表面，硅外延层生长速度慢，影响硅外延层的质量，并且也可能形成空位。而现有的采用HCl高温烘烤去除非晶硅的方法容易刻蚀硅衬底

基于上述原因，与现有技术相比，本发明采用的方法的有益效果主要体现在：

第一，用DHF(稀氢氟酸)可以去除残留的氧化物；

第二，用氢氧化铵(NH₄OH)可以去除非晶硅，但不对硅衬底造成损伤；

第三，不采用HCl进行高温烘烤可以降低器件的热负载，而降低热负载对周边期间的性能有利，并可以改善SEG底部的形貌，而改善SEG底部的形貌可以提高硅外延生长高度的均一性，进而提高3D NAND闪存的整体的性能。

附图说明