[发明专利]金属层的形成方法、3D存储器件及其制造方法

说明书

公开了一种金属层的形成方法、3D存储器件及其制造方法，金属层的形成方法包括：在介质层表面依次堆叠形成硬掩模、第一牺牲层和第一光刻胶层；经由图案化的所述第一光刻胶层刻蚀所述第一牺牲层，形成多个轴芯；在多个所述轴芯表面形成氧化层；图案化所述氧化层去除所述轴芯，形成多个侧墙；在多个所述侧墙的间隙和顶部形成第二牺牲层；以所述侧墙为阻挡，经由图案化的第二光刻胶层刻蚀所述第二牺牲层和部分所述硬掩模；经由所述硬掩模的开口刻蚀所述介质层；在所述介质层的开口中填充金属层，其中，所述硬掩模包括氮化物层。该金属层的形成方法采用氮化物层做硬掩模，减小了工艺温度，保证了金属层的线粗糙度，扩大了工艺应用范围。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，更具体地，涉及金属层的形成方法、3D存储器件及其制造方法。

背景技术

存储器件的存储密度的提高与半导体制造工艺的进步密切相关。随着半导体制造工艺的特征尺寸越来越小，存储器件的存储密度越来越高。为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即，3D存储器件)。3D存储器件包括沿着垂直方向堆叠的多个存储单元，在单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。目前两种主要的用作非易失性的闪存的3D存储器件分别采用NAND和NOR结构。NAND存储器件的写入速度快，擦除操作简单，并且可以实现更小的存储单元，获得了广泛的应用。

在NAND结构的3D存储器件中，采用叠层结构提供选择晶体管和存储晶体管的栅极导体，采用大量金属布线提供晶体管与外部电路的电连接。外围电路的形成需要良好的工艺环境，例如位线的制作，目前通常采用多晶硅掩模在高温环境下形成，过高的温度容易导致晶圆发生翘曲，从而导致晶圆背面的一些膜层开裂、脱落等，导致器件失效。因此，期望进一步改进3D存储器件的结构及其制造方法，以提高3D存储器件的良率和可靠性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种金属层的形成方法、3D存储器件及其制造方法，其中，采用自对准双重图案化工艺形成3D存储器件内部的金属层，且采用氮化物做硬掩模，降低了工艺温度，扩大了工艺范围，避免了晶圆变形和膜层脱落，以提高3D存储器件的良率和可靠性。

根据本发明的第一方面，提供一种金属层的形成方法，包括：

在介质层表面依次堆叠形成硬掩模、第一牺牲层和第一光刻胶层；

经由图案化的所述第一光刻胶层刻蚀所述第一牺牲层，形成多个轴芯；

在多个所述轴芯表面形成氧化层；

图案化所述氧化层去除所述轴芯，形成多个侧墙；

在多个所述侧墙的间隙和顶部形成第二牺牲层；

以所述侧墙为阻挡，经由图案化的第二光刻胶层刻蚀所述第二牺牲层和部分所述硬掩模；

经由所述硬掩模的开口刻蚀所述介质层；

在所述介质层的开口中填充金属层，其中，所述硬掩模包括氮化物层。

优选地，所述硬掩模包括多层结构，多层结构包括依次层叠在所述介质层表面上的第一氮氧化硅层、氮化钛层和第二氮氧化硅层。

优选地，所述第一氮氧化硅层的厚度为75-150埃；所述氮化钛层的厚度为50-150埃；所述第二氮氧化硅层的厚度为250-500埃。

优选地，所述第一牺牲层包括第一旋涂碳层和第三氮氧化硅层；所述第二牺牲层包括第二旋涂碳层和第四氮氧化硅层。

优选地，采用一体化刻蚀方法刻蚀所述硬掩模。

优选地，所述金属层包括铜，连通所述金属层形成位线。

优选地，图案化所述氧化层去除所述轴芯，形成多个侧墙包括：