[发明专利]三维计算机闪存设备的栅极氧化层的制作方法及栅极结构

说明书

本发明公开了一种三维计算机闪存设备的栅极氧化层的制作方法以及栅极结构，该制作方法包括：提供硅衬底；在硅衬底的表面氮化硅过渡层；在氮化硅过渡层的表面形成第一二氧化硅层；形成贯穿第一二氧化硅层以及氮化硅过渡层的窗口，窗口露出硅衬底；在窗口内形成单晶硅立柱，单晶硅立柱的一端与硅衬底接触，另一端超出第一二氧化硅层；在单晶硅立柱背离第一二氧化硅层的一端形成第二二氧化硅层；第二二氧化硅层与第一二氧化硅层之间具有预设高度间隙；通过热处理，形成栅极氧化层，栅极包括位于单晶硅立柱侧面的第三二氧化硅层以及位于硅衬底表面的第四二氧化硅层。本发明技术方案可以制备厚度均匀的栅极氧化层，提高了耐压性，提高了3D NAND的可靠性。

技术领域

本发明涉及存储装置技术领域，更具体的说，涉及一种三维计算机闪存设备的栅极氧化层的制作方法以及栅极结构。

背景技术

现有的三维计算机闪存设备(3D NAND)的栅极氧化层的制作方法如图1和图2所示，图1-图2为现有3D NAND的栅极氧化层的制作方法的流程示意图。

首先，通过半导体制程工艺形成如图1所示结构，此时，硅衬底11上具有凹槽，凹槽内沉积有N型掺杂的硅层12，N型掺杂的硅层两侧表面均覆盖有二氧化硅层13，两侧的二氧化硅层均具有开口，开口内形成有单晶硅立柱14，单晶硅立柱14上端均形成有二氧化硅层15，二氧化硅层13与二氧化硅层15具有预设高度间隙。然后，在氧气条件下进行预处理，氧化单晶硅立柱14以及硅衬底11的上表面，形成如图2所示的栅极氧化层16。

在现有的3D NAND的栅极氧化层的制作方法中，由于硅衬底11的表面以及预先形成了二氧化硅层13，故在后续热处理过程中，单晶硅立柱11侧面的耗氧量与硅衬底11表面的耗氧量不同，会导致单晶硅立柱14侧面的二氧化硅层与硅衬底11表面的二氧化硅层厚度不同，特别的，在单晶硅立柱11与硅衬底11交接的区域17形成的二氧化硅层具有较大的厚度变化幅度，也就是说，现有制作方法中，会导致最终形成的栅极氧化层的厚度不均匀，耐压性能较差，影响3D NAND的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种三维计算机闪存设备的栅极氧化层的制作方法以及栅极结构，可以制备厚度均匀的栅极氧化层，提高了耐压性，提高了3DNAND的可靠性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种三维计算机闪存设备的栅极氧化层的制作方法，所述制作方法包括：

提供硅衬底；

在所述硅衬底的表面氮化硅过渡层；

在所述氮化硅过渡层的表面形成第一二氧化硅层；

形成贯穿所述第一二氧化硅层以及所述氮化硅过渡层的窗口，所述窗口露出所述硅衬底；

在所述窗口内形成单晶硅立柱，所述单晶硅立柱的一端与所述硅衬底接触，另一端超出所述第一二氧化硅层；

在所述单晶硅立柱背离所述第一二氧化硅层的一端形成第二二氧化硅层；所述第二二氧化硅层与所述第一二氧化硅层之间具有预设高度间隙；

通过热处理，形成栅极氧化层，所述栅极氧化层包括位于所述单晶硅立柱侧面的第三二氧化硅层以及位于所述硅衬底表面的第四二氧化硅层；所述第三二氧化硅层与所述第四二氧化硅层的厚度差小于预设阈值。

优选的，在上述制作方法中，所述在所述硅衬底的表面氮化硅过渡层包括：

将所述硅衬底在NH₃气体环境中进行热处理，在所述硅衬底表面形成所述氮化硅过渡层。

优选的，在上述制作方法中，所述形成贯穿所述第一二氧化硅层以及所述氮化硅过渡层的窗口包括：

在所述第一二氧化硅表面形成预设厚度的阻挡层，所述阻挡层对应所述窗口的位置具有通孔；