薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体设计及制造领域，特别是涉及一种薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法，薄膜堆叠结构的制备方法包括：形成氧化硅层的步骤；形成氮化硅层的步骤；以及形成氢氮氧化硅缓冲层的步骤，其中，所述氢氮氧化硅缓冲层形成于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。本发明专利技术在氧化硅层及氮化硅层之间插入氢氮氧化硅缓冲层，降低了氧化硅层及氮化硅层间的应力梯度，从而最大限度地减小层间应力差引起的剪应力，提高氧化硅层及氮化硅层的结合强度，防止氧化硅层及氮化硅层间由于应力不平衡引起的开裂风险。

Film stacking structure, three-dimensional memory and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法
本专利技术属于半导体设计及制造领域，特别是涉及一种薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法。
技术介绍
随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，三维存储器结构应运而生，三维存储器结构可以使得存储器装置中的每一存储器裸片具有更多数目的存储器单元。在非易失性存储器中，例如NAND存储器，增加存储器密度的一种方式是通过使用垂直存储器阵列，即3DNAND存储器，而CTF(ChargeTrapFlash，电荷捕获闪存)型3DNAND存储器是目前较为前沿、且极具发展潜力的存储器技术。氮化硅层及氧化硅层的堆叠层结构是3DNAND存储器制造的关键技术之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法，用于解决现有技术中氮化硅层及氧化硅层之间由于应力差而导致开裂的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种薄膜堆叠结构，所述薄膜堆叠结构包括：氧化硅层；氮化硅层；以及氢氮氧化硅缓冲层，所述氢氮氧化硅缓冲层位于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。可选地，所述氢氮氧化硅缓冲层包括相对的第一面及第二面，其中，所述第一面与所述氧化硅层相接，所述第二面与所述氮化硅层相接。可选地，所述氢氮氧化硅缓冲层用于缓冲所述氧化硅层与所述氮化硅层之间的应力差。可选地，所述氧化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氮化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氢氮氧化硅缓冲层的厚度范围介于100埃～1000埃之间。可选地，包括多个交替层叠的所述氧化硅层及所述氮化硅层，且任意两相邻的所述氧化硅层及所述氮化硅层之间均具有所述氢氮氧化硅缓冲层。本专利技术还提供一种三维存储器，包括：衬底；位于所述衬底上的堆叠结构，所述堆叠结构包括交替设置的栅极和氧化硅层，相邻的所述栅极与氧化硅层之间设置有氢氮氧化硅缓冲层。可选地，所述氧化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述栅极的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氢氮氧化硅缓冲层的厚度范围介于100埃～1000埃之间。本专利技术还提供一种薄膜堆叠结构的制备方法，所述制备方法包括：形成氧化硅层的步骤；形成氮化硅层的步骤；以及形成氢氮氧化硅缓冲层的步骤，其中，所述氢氮氧化硅缓冲层形成于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。可选地，所述制备方法包括步骤：1)于基底上形成所述氧化硅层；2)于所述氧化硅层表面上形成所述氢氮氧化硅缓冲层；3)于所述氢氮氧化硅缓冲层表面上形成所述氮化硅层。可选地，所述制备方法包括步骤：1)于基底上形成所述氮化硅层；2)于所述氮化硅层表面上形成所述氢氮氧化硅缓冲层；3)于所述氢氮氧化硅缓冲层表面上形成所述氧化硅层。可选地，包括多次交替形成所述氧化硅层的步骤及形成所述氮化硅层的步骤，且每形成任一所述氧化硅层或任一所述氮化硅层后均包括形成所述氢氮氧化硅缓冲层的步骤。可选地，形成所述氧化硅层、所述氮化硅层及所述氢氮氧化硅缓冲层的方法包括等离子体增强化学气相沉积法。可选地，形成所述氧化硅层所采用的气源包括正硅酸乙酯及氧气，所述正硅酸乙酯及氧气的流量比例介于1:20～1:10之间，所述正硅酸乙酯的流量范围介于500sccm～2000sccm之间，所述氧气的流量范围介于10000sccm～20000sccm之间，沉积温度范围介于400℃～600℃之间，沉积气压介于0.5Torr～5Torr之间，沉积功率介于200W～400W之间，沉积时间介于10s～50s之间。可选地，形成所述氢氮氧化硅层所采用的气源包括硅烷、氨气及一氧化二氮。可选地，所述硅烷的流量范围介于100sccm～500sccm之间，所述氨气的流量范围介于250sccm～1000sccm之间，所述一氧化二氮的流量范围介于250sccm～1000sccm之间，沉积温度范围介于400℃～600℃之间，沉积气压介于0.5Torr～5Torr之间，沉积功率介于500W～2000W之间，沉积时间介于10s～200s之间。可选地，形成所述氮化硅层所采用的气源包括硅烷及氨气，所述硅烷及氨气的流量比例介于1:4～1:5之间，所述硅烷的流量范围介于100sccm～500sccm之间，所述氨气的流量范围介于500sccm～2000sccm之间，沉积温度范围介于400℃～600℃之间，沉积气压介于0.5Torr～5Torr之间，沉积功率介于500W～2000W之间，沉积时间介于10s～200s之间。本专利技术还提供一种三维存储器的制作方法，所述制作方法包括如上所述的薄膜堆叠结构的制备方法。可选地，所述三维存储器包括3DNAND存储器。如上所述，本专利技术的薄膜堆叠结构、三维存储器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术在氧化硅层及氮化硅层之间插入氢氮氧化硅缓冲层，从而降低氧化硅层及氮化硅层间的应力梯度，最大限度地减小层间应力差引起的剪应力，提高氧化硅层及氮化硅层的结合强度，防止氧化硅层及氮化硅层间由于应力不平衡引起的开裂风险。本专利技术的氢氮氧化硅缓冲层为所述氧化硅层及氮化硅层的杨氏模量失配提供了缓冲，避免在堆叠结构刻蚀过程中氮化硅层或氧化硅层的损坏。附图说明图1显示为一种氧化硅层及氮化硅层堆叠结构，图2显示为该堆叠结构由于应力差导致开裂的结构示意图。图3显示为本专利技术实施例1的薄膜堆叠结构的制作方法步骤流程示意图。图4～图7显示为本专利技术实施例1的薄膜堆叠结构的制作方法各步骤所呈现的结构示意图。图8显示为本专利技术实施例2的薄膜堆叠结构的制作方法步骤流程示意图。图9～图12显示为本专利技术实施例2的薄膜堆叠结构的制作方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明101氧化硅层102氮化硅层201氧化硅层202氢氮氧化硅缓冲层203氮化硅层S11～S13实施例1步骤S21～S23实施例2步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜堆叠结构，其特征在于，所述薄膜堆叠结构包括：/n氧化硅层；/n氮化硅层；以及/n氢氮氧化硅缓冲层，所述氢氮氧化硅缓冲层位于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜堆叠结构，其特征在于，所述薄膜堆叠结构包括：
氧化硅层；
氮化硅层；以及
氢氮氧化硅缓冲层，所述氢氮氧化硅缓冲层位于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。


2.根据权利要求1所述的薄膜堆叠结构，其特征在于：所述氧化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氮化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氢氮氧化硅缓冲层的厚度范围介于100埃～1000埃之间。


3.根据权利要求1所述的薄膜堆叠结构，其特征在于：包括多个交替层叠的所述氧化硅层及所述氮化硅层，且任意两相邻的所述氧化硅层及所述氮化硅层之间均具有所述氢氮氧化硅缓冲层。


4.一种三维存储器，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的堆叠结构，所述堆叠结构包括交替设置的栅极和氧化硅层，相邻的所述栅极与氧化硅层之间设置有氢氮氧化硅缓冲层。


5.根据权利要求4所述的三维存储器，其特征在于：所述氧化硅层的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述栅极的厚度范围介于100埃～1000埃之间，所述氢氮氧化硅缓冲层的厚度范围介于100埃～1000埃之间。


6.一种薄膜堆叠结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
形成氧化硅层的步骤；
形成氮化硅层的步骤；以及
形成氢氮氧化硅缓冲层的步骤，其中，所述氢氮氧化硅缓冲层形成于所述氧化硅层与所述氮化硅层之间。


7.根据权利要求6所述的薄膜堆叠结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
1)于基底上形成所述氧化硅层；
2)于所述氧化硅层表面上形成所述氢氮氧化硅缓冲层；
3)于所述氢氮氧化硅缓冲层表面上形成所述氮化硅层。


8.根据权利要求6所述的薄膜堆叠结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
1)于基底上形成所述氮化硅层；
2)于所述氮化硅层表面上形成所述氢氮氧化硅缓冲层；
3)于所述氢氮氧化硅缓冲层表面上形成所述氧化硅层。


9.根据权利要求6所述的薄膜堆叠结构的制备方法，其特征在于：包括多次交替形成所述氧化硅层的步骤及形成所述氮化硅层的步骤，且每形成任一所述氧化硅层或任一所述氮化硅层后...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志杰，魏伯州，
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