[发明专利]一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法

说明书

本发明涉及一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法，所述方法包括如下步骤：向所述刻蚀槽通入氢氟酸和氨气，通过控制通入的氢氟酸和氨气的浓度和通入速率，除去刻蚀槽中的第一氧化物层；在所述刻蚀槽的顶部形成直线状的第二氧化物层，并形成真空间隙。本发明的在刻蚀槽中制造真空间隙的方法，在金属铜之间制造真空间隙，由于真空具有最低的介电常数，因此本发明能够极大减小铜层之间的电容，并且减少漏电流现象，改善含时介质击穿特性，进而提高器件性能。另外，本发明移除氧化物时没有采用等离子刻蚀工艺，因此可以在消除氧化物层的同时很好的保留氮化物层，从而也提高了新氧化物层形成的窗口。

技术领域

本发明涉及一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法，涉及3D NAND存储器制造技术领域。

背景技术

随着半导体技术的发展，提出了各种半导体存储器件。相对于常规存储装置如磁存储器件，半导体存储器件具有访问速度快、存储密度高等优点。这当中，NAND结构正受到越来越多的关注。为进一步提升存储密度，出现了多种三维(3D)NAND器件。

如图1A-1F所示，是现有技术中制作3D NAND刻蚀槽的过程示意图。具体包含以下步骤：

(1)如图1A所示，在初始结构基础上经曝光后获得标准膜结构(film structure)，其自上至下依次包括光阻1、氮氧化硅层2(SiON)、氧化物层3、钨层5和氮碳化硅层4(SiCN)。

(2)如图1B所示，通过干法/湿法刻蚀去除光阻1、氮氧化硅层2(SiON)、和部分氧化物层3，从而露出钨层5。

(3)如图1C所示，通过原子层沉积技术(ALD)在步骤(2)的结构之上沉积氮化物层6。

(4)如图1D所示，通过干法刻蚀除去氧化物层3上的氮化物层6和钨层 5之上的氮化物层6，但保留氧化物层3侧壁上的氮化物层6。

(5)如图1E所示，通过电镀(ECP)将金属铜完全覆盖步骤(4)得到的结构，形成铜层7。

(6)如图1F所示，通过化学机械研磨(CMP)磨去顶层的金属铜，直至氮化物层6和氧化物层3的上表面露出时停止。这样，经过数个步骤，最终可以得到刻蚀槽结构。

在上述方法的过程中存在以下缺陷：由于电镀过程会导致金属铜在氮化物层6和氧化物层3中进行扩散，从而影响铜层7两两之间的绝缘性能，导致电流在两个铜层7之间击穿而形成漏电流，进而影响器件性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是设计一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法，通过在刻蚀槽结构中制造真空间隙，以替代氧化物层的隔绝功能，进而解决铜扩散的问题和漏电问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法，包含以下步骤：

向所述刻蚀槽通入氢氟酸和氨气，通过控制通入的氢氟酸和氨气的浓度和通入速率，除去刻蚀槽中的第一氧化物层；

在所述刻蚀槽的顶部形成直线状的第二氧化物层，并形成真空间隙。

优选的，所述刻蚀槽包括位于底部的氮碳化硅层和位于氮碳化硅层之上的第一氧化物层，在氮碳化硅层和第一氧化物层中间隔分布多个导电沟道，所述导电沟道底部具有由导电材料形成的导体层，所述导体层之上具有铜层，所述铜层和第一氧化物层之间具有氮化物层。

更优选的，所述氮化物层由氮化硅制成。

更优选的，所述导体层由导电材料制成。

优选的，所述导电材料包括钨、钴、铜、铝和硅化物中的一种或几种的组合。

优选的，所述第一氧化物层为二氧化硅。

优选的，所述第二氧化物层由二氧化硅制成。