[发明专利]3D NAND结构中氮化硅的蚀刻和二氧化硅的沉积控制

说明书

一种蚀刻衬底的方法包括在蚀刻处理系统的槽中提供蚀刻溶液，其中该蚀刻处理系统被配置为控制该蚀刻溶液的温度、该蚀刻溶液的浓度以及该蚀刻溶液在该槽内的流动。该衬底包含具有第一材料和第二材料的交替层的微加工结构，并且该蚀刻溶液包括蚀刻该第一材料并导致要从该衬底上移除的蚀刻产物的酸。该方法进一步包括监测该蚀刻溶液内该蚀刻产物的浓度，并将该蚀刻溶液内该蚀刻产物的浓度维持在低于预定值，以防止该蚀刻产物以阻碍通过该蚀刻溶液蚀刻该第一材料的量沉积在该第二材料上。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月20日提交的名称为“Etching of Silicon Nitride andSilica Deposition Control in 3D NAND Structures,[3D NAND结构中的氮化硅的蚀刻和二氧化硅沉积控制]”的美国临时专利申请号62/701,398的优先权，该美国临时专利申请的披露内容通过援引以其全文明确并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体制造和半导体装置的领域，并且更特别涉及一种用于湿法蚀刻微加工结构的方法。

背景技术

3D NAND闪存是一种闪存类型，其中存储单元垂直多层堆叠，并且这种结构代表了半导体装置制造中的独特困难。在3D NAND和其他多层结构的制造中，湿法蚀刻工艺是用于选择性去除不同材料层的重要步骤。过去，一般的趋势是使蚀刻浴的温度尽可能的高，以使得蚀刻速率高并且使得蚀刻过程尽可能短。然而，高的蚀刻速率可能导致各种问题，包括蚀刻产物在多层结构上的再沉积。

发明内容

描述了一种湿法蚀刻微加工结构的方法。该方法包括在蚀刻处理系统的槽中提供蚀刻溶液，该蚀刻处理系统被配置为控制蚀刻溶液的温度、蚀刻溶液的浓度以及蚀刻溶液在槽内的流动；将衬底浸入蚀刻溶液中，该衬底包含具有第一材料和第二材料的交替层的微加工结构，该蚀刻溶液包括蚀刻第一材料的第一酸，并以第一蚀刻速率开始第一材料的蚀刻，该第一材料的蚀刻导致要从该衬底上移除的蚀刻产物。该方法进一步包括监测蚀刻溶液内蚀刻产物的浓度，并响应于识别出蚀刻产物的浓度大于预定值，将第一蚀刻速率降低至第二蚀刻速率。

根据另一个实施例，该方法包括监测蚀刻溶液内蚀刻产物的浓度，并响应于识别出蚀刻产物的浓度下降至低于预定值，将第一蚀刻速率增加至第二蚀刻速率。

根据另一个实施例，该方法包括监测蚀刻溶液内蚀刻产物的浓度，并将蚀刻溶液内蚀刻产物的浓度维持在低于预定值，以防止蚀刻产物以阻碍通过蚀刻溶液蚀刻第一材料的量沉积在第二材料上。

附图说明

通过参考以下在结合附图考虑时的具体实施方式，由于本发明变得更好理解而将容易获得对本发明及其许多附带优点的更完整的理解，其中：

图1A和1B通过截面图示意性地示出制造3D NAND结构；

图2示出了作为根据本发明实施例的蚀刻时间的函数的微加工结构的沟槽中模拟的二氧化硅浓度对深度的关系；

图3示出了作为根据本发明实施例的蚀刻时间的函数的沟槽中模拟的二氧化硅浓度对深度的关系；

图4示出了作为根据本发明实施例的蚀刻时间的函数的沟槽中模拟的二氧化硅浓度对深度的关系；

图5示出了图2-4中包含不同数目的交替的SiN和SiO₂层的微加工结构的模拟结果，并且

图6示出了根据本发明实施例的包含不同数目的交替的SiN和SiO₂层的微加工结构的模拟结果。

具体实施方式