3D存储器件中台阶结构的形成方法技术

公开了一种3D存储器件中台阶结构的形成方法，包括：在衬底上形成第一叠层结构；在第一叠层结构上形成光刻胶层，其中，光刻胶层至少包括第一光刻胶层和第二光刻胶层；根据光刻胶层刻蚀第一叠层结构形成多级台阶；其中，第一光刻胶层的形成方法包括：在基底上涂覆光刻胶形成第一初始光刻胶层，对第一初始光刻胶层进行第一烘烤；第二光刻胶层的形成方法包括：对第一光刻胶层进行预润湿，在第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶形成第二初始光刻胶层；对第二初始光刻胶层进行第二烘烤。所述方法通过分段涂覆光刻胶提高光刻胶层的厚度，可以通过一道光刻工艺形成更多的台阶级数，减少3D存储器件制造中的光刻工艺步骤，提高工艺的稳定性，降低工艺成本。

The formation method of step structure in 3D memory

【技术实现步骤摘要】
3D存储器件中台阶结构的形成方法
本专利技术涉及存储器
，特别涉及3D存储器件中台阶结构的形成方法。
技术介绍
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孔径越来越小，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。在例如3DNAND闪存的三维存储器件中，具有衬底以及位于所述衬底上的堆叠结构。所述堆叠结构由层间绝缘层和栅极交替堆叠形成，堆叠结构的中心区域为核心存储区、边缘区域为台阶结构，核心存储区用于形成存储单元串。每一层栅极作为每一层存储单元的栅线，进而，将栅极通过台阶上的接触引出，从而实现堆叠式的3DNAND存储器件。在3DNAND存储器的工艺制程中，台阶结构通常采用一次光刻结合多次刻蚀的方法形成，具体步骤包括：步骤S1，参考图1a，在堆叠结构1上通过一道光刻工艺(例如通过光刻胶掩膜2)形成刻蚀掩模图案；步骤S2，参考图1b，竖直向下刻蚀出一级台阶结构，步骤S3，参考图1c，修整光刻胶掩膜2尺寸，露出一定宽度堆叠结构表面；步骤S4，参考图1d，继续向下刻蚀，形成两级台阶结构；步骤S5：参考图1e，重复步骤S3和S4，最终形成多级台阶结构3。随着3DNAND工艺的逐步发展，台阶工艺中需要制作的台阶越来越多，则需要提高光刻工艺中形成的光刻胶掩膜的厚度，才能制成所需的台阶数。然而现有的光刻胶由于自身的性质，形成的光刻胶掩膜最厚只能达到12μm，无法满足较多的台阶刻蚀。另外，一次涂胶形成的光刻胶厚度太厚，还会影响烘烤过程的稳定性。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种3D存储器件中台阶结构的形成方法，通过分段涂覆光刻胶提高光刻胶层的厚度，可以通过一道光刻工艺形成更多的台阶级数，减少3D存储器件制造中的光刻工艺步骤，提高工艺的稳定性，降低工艺成本。根据本专利技术的一方面，提供一种3D存储器件中台阶结构的形成方法，包括：在衬底上形成第一叠层结构；在所述第一叠层结构上形成光刻胶层，其中，所述光刻胶层至少包括第一光刻胶层和第二光刻胶层；根据所述光刻胶层刻蚀所述第一叠层结构形成多级台阶；其中，第一光刻胶层的形成方法包括：在所述基底上涂覆光刻胶形成第一初始光刻胶层，对所述第一初始光刻胶层进行第一烘烤；第二光刻胶层的形成方法包括：对所述第一光刻胶层进行预润湿，在所述第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶形成第二初始光刻胶层；对所述第二初始光刻胶层进行第二烘烤。优选地，对所述第一光刻胶层进行预润湿包括：在所述第一光刻胶层的中间喷洒润湿剂。优选地，在所述第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶的同时，在光刻胶上喷洒润湿剂。优选地，所述润湿剂为去离子水。优选地，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层分别包括感光树脂、增感剂和溶剂；所述溶剂包括：乙腈、正戊酯、苯甲醚、异丁醇、醋酸丁酯、苯甲酸丁酯、氯苯和环己酮中的一种或多种组合。优选地，所述第一初始光刻胶层和第二初始光刻胶层的形成工艺为：旋涂工艺。优选地，所述第一光刻胶层的厚度为6微米-11微米；第二光刻胶层的厚度为4微米-9微米。优选地，对所述第一初始光刻胶层进行第一烘烤的参数包括：第一烘烤温度为120摄氏度-200摄氏度，第一烘烤时间为60s-120s；对所述第二初始光刻胶层进行第二烘烤的参数包括：第二烘烤温度为80摄氏度-160摄氏度，第二烘烤时间为120s-240s。优选地，所述第一叠层结构包括交替堆叠的多个绝缘层和多个牺牲层；所述第一叠层结构的底层为绝缘层，顶层为牺牲层。优选地，根据所述光刻胶层刻蚀所述第一叠层结构形成多级台阶包括：对所述光刻胶层的侧壁进行修剪工艺，暴露出所述光刻胶层周围第一叠层结构的顶层牺牲层表面；以修剪后的光刻胶层为掩膜，刻蚀所暴露出的第一叠层结构直至暴露出下一层的牺牲层表面；重复进行修剪工艺、以及以修剪后的光刻胶层为掩膜，刻蚀暴露出第一叠层结构的步骤，使牺牲层自底层至顶层呈阶梯形且尺寸逐层递减，从而形成多级台阶。本专利技术提供的3D存储器件中台阶结构的形成方法，利用分段涂覆光刻胶的方式提高光刻胶层的厚度，可以通过一道光刻工艺形成更多的台阶级数，减少3D存储器件制造中的光刻工艺步骤，提高工艺的稳定性，降低工艺成本。进一步地，对第一光刻胶层进行预润湿，使得烘烤过后变硬的光刻胶表面重新软化，提高第一光刻胶层和第二光刻胶层之间的粘附性。进一步地，在涂覆光刻胶形成第二光刻胶层时，在光刻胶上喷洒润湿剂，以优化光刻胶表面的平整度。进一步地，对第一光刻胶层烘烤时，利用高温快速地将接近第一叠层结构部分的光刻胶烤干，而距离第一叠层结构较远的光刻胶保留一定的湿润度，使其在形成第二光刻胶层时，其表面可以更好地软化。进一步地，第二烘烤温度比第一烘烤温度低，第二烘烤时间比第一烘烤时间长，从而使第一叠层结构上的光刻胶烘烤地更加均匀，提高光刻胶的整体均一性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1a-图1e分别示出现有技术中台阶结构形成方法各步骤的结构示意图；图2至图9示出根据本专利技术实施例的3D存储器件中台阶结构的形成方法各步骤的结构示意图；图10示出了根据本专利技术实施例的3D存储器件中形成光刻胶层的流程图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术中描述的“上方”，是指位于基板平面的上方，可以是指材料之间的直接接触，也可以是间隔设置。在本申请中，术语“半导体结构”指在制造存储器件的各个步骤中形成的整个半导体结构的统称，包括已经形成的所有层或区域。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。本专利技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图2至图6示出根据本专利技术实施例的3D存储器件中台阶结构的形成方法各步骤的结构示意图。所述形成方法包括如下步骤：如图2所示，示出本专利技术实施例的3D存储器件中台阶结构的形成方法的基础结构，该结构的形成步骤包括：在衬底100上交替地沉积多个绝缘层111和多个牺牲层112形成堆叠的第一叠层结构110。第一叠层结构110的底层为绝缘层111，第一叠层结构110的顶层为牺牲层112。衬底100可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅；所述衬底100也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料。在本实施例中，所述衬底100为硅。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D存储器件中台阶结构的形成方法，包括：/n在衬底上形成第一叠层结构；/n在所述第一叠层结构上形成光刻胶层，其中，所述光刻胶层至少包括第一光刻胶层和第二光刻胶层；/n根据所述光刻胶层刻蚀所述第一叠层结构形成多级台阶；/n其中，第一光刻胶层的形成方法包括：在所述基底上涂覆光刻胶形成第一初始光刻胶层，对所述第一初始光刻胶层进行第一烘烤；/n第二光刻胶层的形成方法包括：对所述第一光刻胶层进行预润湿，在所述第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶形成第二初始光刻胶层；对所述第二初始光刻胶层进行第二烘烤。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D存储器件中台阶结构的形成方法，包括：
在衬底上形成第一叠层结构；
在所述第一叠层结构上形成光刻胶层，其中，所述光刻胶层至少包括第一光刻胶层和第二光刻胶层；
根据所述光刻胶层刻蚀所述第一叠层结构形成多级台阶；
其中，第一光刻胶层的形成方法包括：在所述基底上涂覆光刻胶形成第一初始光刻胶层，对所述第一初始光刻胶层进行第一烘烤；
第二光刻胶层的形成方法包括：对所述第一光刻胶层进行预润湿，在所述第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶形成第二初始光刻胶层；对所述第二初始光刻胶层进行第二烘烤。


2.根据权利要求1所述的形成方法，其中，对所述第一光刻胶层进行预润湿包括：
在所述第一光刻胶层的中间喷洒润湿剂。


3.根据权利要求1所述的形成方法，其中，在所述第一光刻胶层表面上涂覆光刻胶的同时，在光刻胶上喷洒润湿剂。


4.根据权利要求2或3所述的形成方法，其中，所述润湿剂为去离子水。


5.根据权利要求1所述的形成方法，其中，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层分别包括感光树脂、增感剂和溶剂；所述溶剂包括：乙腈、正戊酯、苯甲醚、异丁醇、醋酸丁酯、苯甲酸丁酯、氯苯和环己酮中的一种或多种组合。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程潇，方超，袁文旭，袁元，高志虎，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42