[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件及其制备方法，包括贯穿堆栈的虚拟沟道孔，所述虚拟沟道孔与所述栅极层的交界处具有凸起，位于所述凸起内的支撑垫圈，以及填充在所述虚拟沟道孔中的支撑物。通过刻蚀工艺形成凸起和氧化工艺形成致密的环形支撑垫圈，这样在形成栅极层而去除牺牲层时，虚拟沟道孔中的支撑垫圈和支撑物可以起到很好的支撑作用，而且可以减少后续在经过高温处理时阶梯区形成塌陷的情况。

技术领域

本发明总体上涉及电子器件，并且更具体的，涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

NAND存储器件是具有功耗低、质量轻且性能佳的非易失存储产品，在电子产品中得到了广泛的应用。

平面结构的NAND器件已接近实际扩展的极限，为了进一步的提高存储容量，降低每比特的存储成本，提出了3D NAND存储器件。在3D NAND存储器件结构中，采用垂直堆叠多层栅极的方式，堆叠层的中心区域为核心区域、边缘区域为台阶区域，核心区域用于形成存储单元，堆叠层中的导电层作为每一层存储单元的栅线，栅线通过台阶上的接触引出，从而实现堆叠式的3D NAND存储器件。

为了降低成本，通常在虚拟沟道孔中填充二氧化硅。由于二氧化硅的支撑性能差，在3D NAND存储器件的制造过程中，利用贯通堆叠层的栅线缝隙，进行堆叠层中牺牲层的替换之后，绝缘层之间形成悬空层，虚拟沟道孔的支撑效果很差，容易造成坍塌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制备方法，旨在提高虚拟沟道孔的支撑性能，从而减小阶梯区塌陷的情况。

一方面，本发明实施例提供一种半导体器件，包括：

衬底，所述衬底上形成有绝缘层和栅极层交替层叠的堆栈；

在垂直于所述衬底的第一纵向贯穿所述堆栈的虚拟沟道孔，所述虚拟沟道孔与所述栅极层的交界处具有凸起，使所述虚拟沟道孔在所述栅极层处的孔径大于在所述绝缘层处的孔径；

位于所述凸起内的支撑垫圈；

填充在所述虚拟沟道孔中的支撑物。

进一步优选的，还包括位于所述虚拟沟道孔内侧壁和所述支撑垫圈内表面的支撑壳桶。

进一步优选的，所述支撑垫圈和支撑壳桶为致密氧化物，所述致密氧化物的密度大于所述支撑物的密。

进一步优选的，所述致密氧化物的材料为采用远程等离子体氧化工艺氧化氮化硅而得到的致密性氧化硅。

进一步优选的，所述支撑垫圈在垂直于所述第一纵向的第一横向上的宽度，小于等于所述虚拟沟道孔在所述牺牲层处和所述绝缘层处的孔径之差。

进一步优选的，所述堆栈包括核心存储区和阶梯区，所述虚拟沟道孔位于所述阶梯区。

另一方面本发明实施例提供一种半导体器件的制备方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有绝缘层和牺牲层交替层叠的堆栈；

在垂直于所述衬底的第一纵向形成贯穿所述堆栈的虚拟沟道孔；

通过所述虚拟沟道孔对所述牺牲层进行刻蚀，以在所述虚拟沟道孔侧壁与所述牺牲层的交界处形成凸起，使所述虚拟沟道孔在所述牺牲层处的孔径大于在所述绝缘层处的孔径；

在所述凸起内形成支撑垫圈；

在所述虚拟沟道孔中填充支撑物；

将所述牺牲层置换成栅极层。

进一步优选的，填充所述支撑物的步骤之前，还包括：在所述虚拟沟道孔内侧壁和所述支撑垫圈内表面形成支撑壳桶。