一种堆叠结构及其制备方法与流程

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种堆叠结构及其制备方法。

背景技术：

在三维nand(与非)存储器的制备过程中，需要生长多层氮化物和氧化物交替堆叠设置的堆叠结构，且需要在堆叠结构基于刻蚀工艺形成深孔，以为后续形成硅立柱等结构奠定基础。

在实际应用过程中发现，现有的堆叠结构在刻蚀深孔的过程中会出现不必要的膜层损毁或缺陷，给后续制备获得的三维nand存储器的电学性能带来了不良影响。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种堆叠结构及其制备方法，以解决堆叠结构在深孔刻蚀过程中导致的某些膜层损毁或缺陷的问题，提升制备获得的三维nand存储器的电学性能。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种堆叠结构，应用于三维nand存储器，所述堆叠结构基于衬底设置，所述堆叠结构包括：

位于所述衬底上交替堆叠设置的氮化物层和氧化物层；

所述氮化物层至少包括部分掺氧氮化物层，所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层背离所述衬底一侧的氧化物层毗邻。

可选的，所述氮化物层包括：

第一氮化物层；

位于所述第一氮化物层背离所述衬底一侧的第一掺氧氮化物层。

可选的，所述第一氮化物层包括氮化硅层；

所述第一掺氧氮化物层包括掺氧氮化硅层。

可选的，所述氮化物层包括：

第二掺氧氮化物层，所述第二掺氧氮化物层的掺氧浓度沿第一方向递增，所述第一方向垂直与所述衬底，且由所述衬底指向所述堆叠结构。

可选的，所述第二掺氧氮化物层包括掺氧氮化硅层。

可选的，还包括：

贯穿所述堆叠结构，且暴露出所述衬底的通孔。

一种堆叠结构的制备方法，应用于三维nand存储器，所述堆叠结构的制备方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，以形成位于所述衬底上交替堆叠设置的氮化物层和氧化物层；所述氮化物层至少包括部分掺氧氮化物层，所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层背离所述衬底一侧的氧化物层毗邻。

可选的，所述在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层包括：

在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，至少在形成所述氮化物层的后段制程中，通入含氧气体。

可选的，所述在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层包括：

在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，在沉积所述氮化物层时通入含氧气体，且含氧气体的通入量随着氮化物层的沉积过程的进行而递增。

可选的，所述含氧气体包括：一氧化氮气体或一氧化二氮气体。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种堆叠结构及其制备方法，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠设置的氮化物层和氧化物层，所述氮化物层至少包括部分掺氧氮化物层，且所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层背离所述衬底一侧的氧化物层毗邻，如此设置的掺氧氮化物层可以在刻蚀过程中起到缓冲作用，避免了刻蚀工艺在从氧化物层刻蚀到氮化物层时，由于驱动方式突变而造成的氮化物层损毁或缺陷的问题，提升了基于所述堆叠结构制备的三维nand存储器的电学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种堆叠结构的剖面结构示意图；

图2为现有技术中的堆叠结构的剖面结构示意图；

图3为现有技术中在堆叠结构中形成深孔时出现缺口的示意图；

图4为本申请的另一个实施例提供的一种堆叠结构的剖面结构示意图；

图5为本申请的又一个实施例提供的一种堆叠结构的剖面结构示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种堆叠结构的制备方法的流程示意图；

图7为本申请的另一个实施例提供的一种堆叠结构的制备方法的流程示意图；

图8为本申请的又一个实施例提供的一种堆叠结构的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种堆叠结构，如图1所示，应用于三维nand存储器，所述堆叠结构基于衬底30设置，所述堆叠结构包括：

位于所述衬底30上交替堆叠设置的氮化物层20和氧化物层10；

所述氮化物层20至少包括部分掺氧氮化物层，所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层20背离所述衬底30一侧的氧化物层10毗邻。

发明人通过研究发现，现有技术中的堆叠结构如图2所示，图2所示的堆叠结构单纯以氮化物层1和氧化物层2交替设置，在深孔刻蚀之后，会形成如图3所示的氮化物层1缺口de，且该缺口de位于氮化物层1与上层(即背离衬底3一侧方向)的氧化物层2的接触面上。

通过进一步的研究发现，在干法刻蚀过程中，对氧化物层2的刻蚀原理为离子驱动(iondriven)，即刻蚀过程主要依靠刻蚀气体与氧化物层2的腐蚀反应进行，而对氮化物层1的刻蚀原理为化学驱动(chemicaldriven)，即刻蚀过程主要依靠刻蚀气体中的离子轰击进行。在对氧化物层2刻蚀完毕后对氮化物层1进行刻蚀时，两种不同驱动方式的立即转换会导致如图3所示的氮化物层1的缺口de的形成。

因此，在本申请实施例中，仍然参考图1，将氮化物层20的上方的至少部分结构设置为掺氧氮化物层，使得掺氧氮化物层在刻蚀过程中起到缓冲的作用，避免干法刻蚀的两种不同驱动方式的立即转换而导致的氮化物层20的缺口的问题，提升了基于所述堆叠结构制备的三维nand存储器的电学性能。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，仍然参考图1，所述氮化物层20包括：

第一氮化物层21；

位于所述第一氮化物层21背离所述衬底30一侧的第一掺氧氮化物层22。

可选的，所述第一氮化物层21包括氮化硅层；

所述第一掺氧氮化物层22包括掺氧氮化硅层。

在本实施例中，将所述氮化物层20分为了上下两层结构，上层结构为掺氧的氮化物结构，即所述第一掺氧氮化物层22。下层结构为第一氮化物层21，该氧化物层10的沉积过程可以包括：在沉积工艺的前半段正常制备氮化物层20，以形成所述第一氮化物层21，在沉积工艺的后半段则额外通入含氧气体，以形成所述第一掺氧氮化物层22，通入含氧气体的时长可根据不同工艺依靠实验获得，例如假设某一氮化物层20的沉积工序时长为15s，则可根据实验(例如通入2s、3s、4s、5s等不同时长的含氧气体并进行深孔刻蚀验证)确定通入含氧气体的最优时长。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图4所示，所述氮化物层20包括：

第二掺氧氮化物层23，所述第二掺氧氮化物层23的掺氧浓度沿第一方向递增，所述第一方向垂直与所述衬底30，且由所述衬底30指向所述堆叠结构。

在本实施例中，所述氮化物层20整体均为掺氧结构，但从下自上掺氧浓度依次递增，以使上层的第二掺氧氮化物层23起到良好的缓冲作用，而下层的第二掺氧氮化物层23起到氮化物层20的作用。

在上述实施例的基础上，在本申请的再一个实施例中，如图5所示，所述堆叠结构还包括：

贯穿所述堆叠结构，且暴露出所述衬底30的通孔24。

所述通孔24可用于在三维nand存储器的制备工序中沉积硅立柱等结构。

下面对本申请实施例提供的堆叠结构的制备方法进行描述，下文描述的堆叠结构的制备方法可与上文描述的堆叠结构相互对应参照。

相应的，本申请实施例还提供了一种堆叠结构的制备方法，如图6所示，应用于三维nand存储器，所述堆叠结构的制备方法包括：

s101：提供衬底；

s102：在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，以形成位于所述衬底上交替堆叠设置的氮化物层和氧化物层；所述氮化物层至少包括部分掺氧氮化物层，所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层背离所述衬底一侧的氧化物层毗邻。

制备获得的堆叠结构参考图1，在本实施例中所述堆叠结构的氮化物层的上方的至少部分结构设置为掺氧氮化物层，使得掺氧氮化物层在刻蚀过程中起到缓冲的作用，避免干法刻蚀的两种不同驱动方式的立即转换而导致的氮化物层的缺口的问题，提升了基于所述堆叠结构制备的三维nand存储器的电学性能。

可选的，参考图7，所述在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层包括：

s1021：在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，至少在形成所述氮化物层的后段制程中，通入含氧气体。

在本实施例中制备获得的堆叠结构参考图1，所述氮化物层包括：

第一氮化物层；

位于所述第一氮化物层背离所述衬底一侧的第一掺氧氮化物层。

可选的，所述第一氮化物层包括氮化硅层；

所述第一掺氧氮化物层包括掺氧氮化硅层。

在本实施例中，将所述氮化物层分为了上下两层结构，上层结构为掺氧的氮化物结构，即所述第一掺氧氮化物层。下层结构为第一氮化物层，该氧化物层的沉积过程可以包括：在沉积工艺的前半段正常制备氮化物层，以形成所述第一氮化物层，在沉积工艺的后半段则额外通入含氧气体，以形成所述第一掺氧氮化物层，通入含氧气体的时长可根据不同工艺依靠实验获得，例如假设某一氮化物层的沉积工序时长为15s，则可根据实验(例如通入2s、3s、4s、5s等不同时长的含氧气体并进行深孔刻蚀验证)确定通入含氧气体的最优时长。

可选的，参考图8，所述在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层包括：

s1022：在所述衬底上依次交替沉积氮化物层和氧化物层，在沉积所述氮化物层时通入含氧气体，且含氧气体的通入量随着氮化物层的沉积过程的进行而递增。

在本实施例中制备获得的堆叠结构参考图4，所述氮化物层包括：

第二掺氧氮化物层，所述第二掺氧氮化物层的掺氧浓度沿第一方向递增，所述第一方向垂直与所述衬底，且由所述衬底指向所述堆叠结构。

在本实施例中，所述氮化物层整体均为掺氧结构，但从下自上掺氧浓度依次递增，以使上层的第二掺氧氮化物层起到良好的缓冲作用，而下层的第二掺氧氮化物层起到氮化物层的作用。

可选的，所述含氧气体包括：一氧化氮气体或一氧化二氮气体。

综上所述，本申请实施例提供了一种堆叠结构及其制备方法，其中，所述堆叠结构包括交替堆叠设置的氮化物层和氧化物层，所述氮化物层至少包括部分掺氧氮化物层，且所述掺氧氮化物层与位于所述氮化物层背离所述衬底一侧的氧化物层毗邻，如此设置的掺氧氮化物层可以在刻蚀过程中起到缓冲作用，避免了刻蚀工艺在从氧化物层刻蚀到氮化物层时，由于驱动方式突变而造成的氮化物层损毁或缺陷的问题，提升了基于所述堆叠结构制备的三维nand存储器的电学性能。

本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。