[发明专利]沟道孔的底部刻蚀方法

说明书

本发明涉及沟道孔的底部刻蚀方法，该刻蚀方法具体包括以下步骤：提供晶圆结构，晶圆结构包括衬底和位于衬底上的多层堆叠结构，多层堆叠结构内设有沟道孔，沟道孔的底部生长有外延硅，沟道孔的侧壁以及外延硅的上表面沉积有多层膜结构；在多层堆叠结构的上表面沉积高聚物保护膜；进行沟道孔底部刻蚀，直至高聚物保护膜消耗完毕；重复进行步骤b和步骤c至少一次；再次在多层堆叠结构的上表面沉积高聚物保护膜；再次进行沟道孔底部刻蚀，直至使外延硅的上表面暴露。本发明通过采用循环刻蚀的方法，能够有效减少沟道孔顶部硬掩膜的损耗，使底部外延硅充分打开，改善沟道孔刻蚀以及后续制程的工艺窗口。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及一种沟道孔的底部刻蚀方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，目前存储器制造技术已经逐步从简单的平面结构过渡到较为复杂的三维结构，三维存储器的技术研发是国际研发的主流之一。

三维储存器的制备工艺中，在沟道孔刻蚀工艺结束后，需在沟道孔的底部经过外延生长形成一层外延硅，然后在沟道孔侧壁和底部依次沉积氧化硅、氮化硅、氧化硅、无定型硅和保护性氧化膜，接着通过沟道孔底部刻蚀方法打开以上所述的底部多层膜连接至外延硅。

对于堆叠层数在64层及以上的三维存储器，其刻蚀深宽比可达90以上，这是一道超高深宽比的干法刻蚀工艺，为了将底部的外延硅刻蚀打开，主要通过采用高偏置功率的刻蚀程式。

由于沟道孔的底部和顶部的硬掩膜的材质相同，而顶部的刻蚀速率又远大于底部，因此传统的刻蚀方法往往会造成顶部硬掩膜损失过多，具体如图1所示，堆叠结构的顶部的氧化硅被消耗完，次顶层的氮化硅被消耗过半，而底部的外延硅仅部分打开甚至没有打开，具体如图2所示，这样就导致了后续制程的工艺窗口的减小。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种高深宽比的沟道孔的底部刻蚀方法。

沟道孔的底部刻蚀方法，包括以下步骤：

a.提供晶圆结构，晶圆结构包括衬底和位于衬底上表面的多层堆叠结构，多层堆叠结构内设有沟道孔，沟道孔由多层堆叠结构的上表面延伸至衬底的上表面，沟道孔的底部生长有外延硅，且沟道孔的侧壁以及外延硅的上表面沉积有多层膜结构；

b.在多层堆叠结构的上表面沉积高聚物保护膜；

c.对沟道孔进行底部刻蚀，直至位于多层堆叠结构的上表面的高聚物保护膜消耗完毕；

d.交替重复进行步骤c和步骤d至少一次。

e.再次在多层堆叠结构的上表面沉积高聚物保护膜；

f.再次对沟道孔进行底部刻蚀，直至位于外延硅上表面的多层膜结构被击穿，外延硅的上表面暴露于沟道孔内。

其中，该刻蚀方法还包括位于步骤f后的步骤g：去除多层堆叠结构的上表面剩余的高聚物保护膜。

其中，多层堆叠结构的层数大于等于64层，步骤b和步骤c的交替重复次数为5次以上。

其中，高聚物保护膜的单体材料为CxFy和SiCl₄中的一种或多种。

其中，多层堆叠结构的最上层硬掩膜为氧化硅层。

其中，沟道孔底部刻蚀的方法为溅射刻蚀、化学刻蚀或高密度等离子体刻蚀中的一种。

其中，多层膜结构依次包括氧化硅层、氮化硅层、氧化硅层、无定型硅层和氧化膜层。

本发明具有以下有益效果：