[发明专利]用于形成三维存储器设备的阶梯结构的方法

说明书

公开了用于形成三维存储器设备的阶梯结构的方法的实施例。该方法包括：(i)形成交替堆叠结构，所述交替堆叠结构包括沿着垂直方向布置在衬底上的多个层；(ii)去除所述交替堆叠结构的一部分以在所述交替堆叠结构的阶梯区域中形成多个台阶平台；(iii)形成硬掩模层以覆盖所述台阶平台的顶表面；(iv)在所述硬掩模层中形成多个开口以暴露所述台阶平台中的每个台阶平台的一部分；(v)形成光致抗蚀剂层以覆盖所述硬掩模层和所述台阶平台的顶表面；(vi)使用一组相同的修整‑蚀刻工艺来图案化所述光致抗蚀剂层以在所述台阶平台中的每个台阶平台上形成一组阶梯；(vii)去除所述光致抗蚀剂层和所述硬掩模层；并且依次重复(iii)，(iv)，(v)，(vi)和(vii)。

技术领域

本公开一般涉及半导体技术领域，并且更具体地，涉及用于形成三维(3D)存储器设备的阶梯结构的方法。

背景技术

通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，将平面存储器单元缩放到更小的尺寸。然而，随着存储器单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性并且成本高昂。同样，平面存储器单元的存储器密度接近上限。三维(3D)存储器架构可以解决平面存储器单元中的密度限制问题。

随着半导体技术的发展，3D存储器设备(比如3D NAND存储器设备)的氧化物层/氮化物(ON)层的规模持续增加。结果，用于形成双层(deck)阶梯结构(SS)的现有多循环修整和蚀刻工艺遭受低产品吞吐量问题并且耗费昂贵的制造成本。

发明内容

本文公开了用于形成3D存储器设备的阶梯结构的方法的实施例。

公开了一种用于形成三维(3D)存储器设备中的阶梯结构的方法。所述方法可以包括：(i)形成交替堆叠结构，所述交替堆叠结构包括沿着垂直方向布置在衬底上的多个层；(ii)去除所述交替堆叠结构的一部分以在所述交替堆叠结构的阶梯区域中形成多个台阶平台；(iii)形成硬掩模层以覆盖所述台阶平台的顶表面；(iv)在所述硬掩模层中形成多个开口以暴露所述台阶平台中的每个台阶平台的一部分；(v)形成光致抗蚀剂层以覆盖所述硬掩模层和所述台阶平台的顶表面；(vi)使用一组相同的修整-蚀刻工艺来图案化所述光致抗蚀剂层以在所述台阶平台中的每个台阶平台上形成一组阶梯；(vii)去除所述光致抗蚀剂层和所述硬掩模层；以及(viii)依次重复(iii)，(iv)，(v)，(vi)和(vii)。

在一些实施例中，工艺(i)还包括形成在所述垂直方向上包括多个电介质层对的交替堆叠结构，每个电介质层对包括第一电介质层和第二电介质层。

在一些实施例中，工艺(i)还包括形成在所述垂直方向上包括多个电介质层对的交替堆叠结构，每个电介质层对包括氧化硅层和氮化硅层。

在一些实施例中，工艺(i)还包括形成在所述垂直方向上包括多个电介质层/导体层对的交替堆叠结构。

在一些实施例中，工艺(i)还包括形成在所述垂直方向上包括多个电介质层/导体层对的交替堆叠结构，每个电介质层/导体层对包括氧化硅层和钨层。

在一些实施例中，工艺(i)还包括在所述垂直方向上形成包括T层的交替堆叠结构，其中T等于或大于64，并且所述交替堆叠结构包括在横向方向上具有宽度W的阶梯区域。

在一些实施例中，工艺(ii)还包括去除所述交替堆叠结构的一部分以在所述交替堆叠结构的所述阶梯区域中形成x个台阶平台，每个台阶平台在所述垂直方向上具有T/x层以及在所述横向方向上具有宽度W/x。

在一些实施例中，工艺(iv)还包括在所述硬掩模层中形成x个开口以暴露所述台阶平台中的每个台阶平台的一部分。每个开口的宽度基本上等于n×m×W/T，n是每个阶梯中要形成的层数，以及m是在每个开口中要形成的阶梯的数量。

在一些实施例中，工艺(iii)还包括形成多晶硅层以作为所述硬掩模层覆盖所述台阶平台的顶表面。