三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的制造裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】 三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的制造裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年10月6日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180048972.2名稱為“制造三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的方法及裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種制造存儲(chǔ)元件的方法和裝置，更詳細(xì)地，涉及一種制造三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于電子產(chǎn)品而言，在要求體積變得越來(lái)越小的同時(shí)，還要求高容量數(shù)據(jù)的處理。因此，需要減小這種電子產(chǎn)品的存儲(chǔ)元件體積的同時(shí)提高其集成度，在這一點(diǎn)上，考慮具有三維結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件來(lái)代替現(xiàn)有平面型結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明要解決的課題
[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠降低存儲(chǔ)元件體積的存儲(chǔ)元件的制造方法及裝置。
[0006]本發(fā)明的其他目的在于，提供一種能夠有效制造三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的方法及裝置。
[0007]本發(fā)明的另外其他目的在于，提供一種能夠防止在蒸鍍多個(gè)薄膜的工序中由薄膜的應(yīng)力差引起的基底基底變形的存儲(chǔ)元件的制造方法及裝置。
[0008]通過(guò)詳細(xì)的說(shuō)明和添加的附圖，能夠進(jìn)一步明確本發(fā)明的一些其他目的。
[0009]解決課題的方法
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的制造方法包括:在基底上交替層疊一個(gè)以上絕緣層和一個(gè)以上犧牲層的步驟；形成貫通所述絕緣層和所述犧牲層的貫通孔的步驟；形成填充所述貫通孔的圖形的步驟；形成貫通所述絕緣層和所述犧牲層的開(kāi)口的步驟；以及通過(guò)所述開(kāi)口供給蝕刻劑而去除所述犧牲層的步驟，其中，所述層疊絕緣層的步驟包括向所述基底供給選自SiH4、Si2H6, Si3H8, 314!11(|群中的一種以上氣體而蒸鍍氧化硅膜的步驟，所述層疊犧牲層的步驟包括向所述基底供給選自SiH4、Si2H6, Si3H8, Si4H10,SiCl2H2群中的氣體和基于氨的氣體而蒸鍍氮化膜的步驟。
[0011]所述絕緣層和所述犧牲層對(duì)所述蝕刻劑具有刻蝕選擇比(etch selectivity)，所述犧牲層的蝕刻率為所述絕緣層的蝕刻率的五倍至三百倍以上。
[0012]所述蝕刻劑選自H3P04、HF、B0E中的一種以上。
[0013]所述層疊絕緣層的步驟進(jìn)一步包括供給基于乙基的氣體的步驟，所述氧化硅膜為SiCO0 (Silicon Carbon Oxide)0
[0014]所述層疊絕緣層的步驟進(jìn)一步包括供給基于甲基的氣體的步驟，所述氧化硅膜為SiCO(Silicon Carbon Oxide)0
[0015]所述基于氨的氣體可以是NH3。
[0016]所述基底的溫度可以保持在300至790度，所述基底的加工壓力可以保持在1mTorr 至 250Torr。
[0017]所述氧化硅膜和所述氮化膜具有互相不同的厚度。
[0018]所述交替層疊絕緣層和犧牲層的步驟進(jìn)一步包括通過(guò)環(huán)形邊對(duì)所述基底的邊緣部施壓的步驟。
[0019]所述基底的邊緣部相當(dāng)于從所述基底的邊緣向所述基底的內(nèi)側(cè)0.5mm-3mm的范圍。
[0020]所述環(huán)形邊可以是陶瓷材料。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，一種三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的制造方法包括:在基底上交替層疊一個(gè)以上絕緣層和一個(gè)以上犧牲層的步驟；形成貫通所述絕緣層和所述犧牲層的貫通孔的步驟；形成填充所述貫通孔的圖形的步驟；形成貫通所述絕緣層和所述犧牲層的開(kāi)口的步驟；以及通過(guò)所述開(kāi)口供給蝕刻劑而去除所述犧牲層的步驟，其中，所述層疊絕緣層的步驟包括向所述基底供給選自SiH4、Si2H6, Si3H8, Si4Hltl群中的一種以上氣體而蒸鍍第一氧化硅膜的步驟，所述層疊犧牲層的步驟包括向所述基底供給選自SiH4、Si2H6, Si3H8,Si4H1(l、二氯硅烷(SiCl2H2)群中的一種以上氣體和基于氨的氣體、以及選自B2H6、PH3群中的一種以上氣體而蒸鍍注入有硼或者磷的氮化膜的步驟。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種三維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)元件的制造裝置包括:用于實(shí)行基底加工的腔室；基底支撐臺(tái)，其設(shè)置于所述腔室內(nèi)并用于放置所述基底，并通過(guò)升降而轉(zhuǎn)換至所述基底出入于所述腔室內(nèi)部的解除位置和對(duì)所述基底進(jìn)行加工的加工位置；環(huán)形邊，當(dāng)所述基底支撐臺(tái)處于所述解除位置時(shí)，所述環(huán)形邊位于所述基底的上部，并且所述環(huán)形邊具有當(dāng)所述基底支撐臺(tái)轉(zhuǎn)換至所述加工位置時(shí)，對(duì)位于所述基底支撐臺(tái)上部的所述基底的邊緣部施壓的施壓面。
[0023]所述基底支撐臺(tái)具有位于所述基底外側(cè)的環(huán)狀邊緣部，所述環(huán)形邊具備:位于所述基底支撐臺(tái)的邊緣部上部的支撐部；從所述支撐部向所述基底的邊緣部延伸且具有所述施壓面的施壓部；水平支撐部，其從所述支撐部向所述腔室的側(cè)壁延伸，當(dāng)所述基底支撐臺(tái)處于解除位置時(shí)，所述水平支撐部置在設(shè)置于所述腔室側(cè)壁的固定突起的上面；以及垂直支撐部，其從所述支撐部向所述下部延伸，當(dāng)所述基底支撐臺(tái)處于解除位置時(shí)，與設(shè)置于所述腔室側(cè)壁的固定突起的側(cè)面相接觸。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)將存儲(chǔ)元件形成為三維結(jié)構(gòu)，能夠降低存儲(chǔ)元件的體積。并且，在基底基底上交替層疊形成絕緣層和犧牲層之后，在通過(guò)如多晶硅薄膜等圖形來(lái)支撐絕緣層的狀態(tài)下，能夠有效地去除犧牲層，該圖形作為半導(dǎo)體晶體管通道而使用。而且，能夠防止在蒸鍍多個(gè)薄膜的工序中由薄膜的應(yīng)力差引起的基底基底變形。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1至圖6是概略性地表示本發(fā)明一實(shí)施例的存儲(chǔ)元件的制造方法的剖面圖。
[0027]圖7是表示基于乙基的氣體的供給量和蒸鍍的薄膜的蝕刻率的關(guān)系的圖表。
[0028]圖8是概略性地表示本發(fā)明一實(shí)施例的存儲(chǔ)元件制造裝置的圖。
[0029]圖9是概略性地表示本發(fā)明其他實(shí)施例的存儲(chǔ)元件制造裝置的圖。
[0030]圖10是概略性地表示圖9所示的環(huán)形邊的立體圖。
[0031]圖11和圖12是表示圖9所示的環(huán)形邊的動(dòng)作的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1至圖6是概略性地表示本發(fā)明一實(shí)施例的存儲(chǔ)元件的制造方法的剖面圖。以下，參考圖1至圖6說(shuō)明存儲(chǔ)元件的制造方法。
[0033]首先，如圖1所示，可以提供基底基底105?；谆?05可以包含半導(dǎo)體物質(zhì)，如IV族半導(dǎo)體、II1-V族化合物半導(dǎo)體或者I1-VI族氧化物半導(dǎo)體。例如，IV族半導(dǎo)體可以包含硅、鍺或者硅鍺?；谆?05可以作為塊晶(bulk wafer)或者外延層被提供。
[0034]其次，可以在基底105的上部注入雜質(zhì)，由此限定雜質(zhì)區(qū)域110。接著，可以在基底105上交替層疊絕緣層115和犧牲層120。絕緣層115和犧牲層120可以形成為8X8或18X18、或者nXn的多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，先層疊絕緣層115，最后層疊犧牲層120，但是根據(jù)需要可以改變絕緣層115和犧牲層120的層疊順序。
[0035]絕緣層115可以是娃氧化膜(Silicon D1xide，S12)，其可以通過(guò)使供給在基底105上的硅烷(SiH4)和氧化氮(N2O)反應(yīng)而形成?？梢杂肧i2H6、Si3H8、Si4Hltl等來(lái)代替硅烷(SiH4) ο另外，犧牲層120可以是氮化膜(Silicon Nitride，Si3NH4)，其可以通過(guò)使供給在基底105上的硅烷和基于氨的氣體反應(yīng)來(lái)形成。一方面，可以用Si2H6、Si3H8、Si4H1(l、SiCl2H2等來(lái)代替硅烷，基于氨的氣體可以是NH3。此外，與本實(shí)施例不同地，犧牲層120可以是向基底105上提供選自SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H1Q、二氯硅烷(SiCl2H2)群中的一種以上氣體、和基于氨的氣體以及選自B2H6、PH3群中的一種以上氣體而形成的硅氧化膜。在該情況下，可以向氮化膜上注入硼(boron)或者磷(phosphorus)(可以同時(shí)注入硼和磷)。
[0036]接著，如圖2所示，可以通過(guò)蝕刻絕緣層115和犧牲層120來(lái)形成多個(gè)貫通孔125，貫通孔125貫通絕緣層115和犧牲層120。貫通孔125可以使用公知的光刻和蝕刻技術(shù)來(lái)形成。然后，通過(guò)公知的用于形成半導(dǎo)體晶體管的通道的形成工序(或者形成多晶硅薄膜的工序)來(lái)形成圖形130，以填充貫通孔125。此時(shí)，圖形130可以是中空的圓筒形狀，同樣，圖形130貫通絕緣層115和犧牲層120。例如，圖形130可以形成為多晶結(jié)構(gòu)，或者也可以是單晶結(jié)構(gòu)的外延層等薄膜形狀。
[0037]其次，如圖3所示，通過(guò)蝕刻圖形130之間的絕緣層115和犧牲層120來(lái)形成開(kāi)口135。開(kāi)口 135可以使用光刻和蝕刻技術(shù)來(lái)形成。
[0038]而后，如圖4所示，可以去除犧牲層120。如上所述，絕緣層115可以是硅氧化膜。犧牲層120可以是氮化膜；或可以是供給選自SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4Hltl、二氯硅烷(SiCl2H2)群中的一種以上氣體和選自B2H6、PH3群中的一種以上氣體而形成的注入有硼(bOTon)或者磷(phosphorus)(可以同時(shí)注入硼和磷)的氮化膜。犧牲層120相對(duì)絕緣層115具有刻蝕選擇比(etch selectivity)，犧牲層120的蝕刻率可以是絕緣層115的蝕刻率的五倍至三百倍以上的大小。由此，當(dāng)絕緣層115和犧牲層120以相同的時(shí)間露出于蝕刻劑時(shí)，已蝕刻的犧牲層120的大小可以是已蝕刻的絕緣層115的大小的五倍至三百倍以上，絕緣層115被蝕刻的程度非常小。
[0039]可以利用如上所述的原理去除犧牲層120。通過(guò)等向性蝕刻可以將蝕刻劑從開(kāi)口135滲透至絕緣層115之間，等向性蝕刻可以包括濕法蝕刻或者化學(xué)干法蝕刻(chemicaldry etch)。蝕刻劑可以包含H3P04、HF、B0E (緩沖氧化蝕刻劑:buffered oxide etch)中的任意一個(gè)。由此去除絕緣層115之間的犧牲層120，從而可以形成與開(kāi)口 135相連接的隧道140。圖形130的側(cè)壁通過(guò)隧道140露出。
[0040]然后，如圖5所示，在通過(guò)開(kāi)口(圖8的135)和隧道(圖8的140)而露出的絕緣層115和圖形130側(cè)壁上，形成存儲(chǔ)介質(zhì)150。就存儲(chǔ)介質(zhì)150而言，可以依次形成隧道絕緣層142、電荷存儲(chǔ)層144和屏蔽絕緣層146。接著，可以在存儲(chǔ)介質(zhì)150上形成導(dǎo)電層155。例如，存儲(chǔ)介質(zhì)150和導(dǎo)電層155可以通過(guò)邊角涂覆性高的化學(xué)氣相沉積或者鍍金法而形成。
[0041]之后，如圖6所示，選擇性地對(duì)通過(guò)開(kāi)口(圖4的135)露出的導(dǎo)電層(圖5的155)進(jìn)行蝕刻，由此可以形成接地選擇柵