本文介紹了3D NAND如何進(jìn)行臺(tái)階刻蝕。

在3D NAND的制造過程中，一般會(huì)有3個(gè)工序會(huì)用到干法蝕刻，即：臺(tái)階蝕刻，channel蝕刻以及接觸孔蝕刻。那么我們本期就來詳細(xì)講解一下臺(tái)階蝕刻。

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3D NAND的階梯是什么？

在制程的最開始，使用化學(xué)氣相沉積（CVD）等工藝，在硅片上交替沉積氧化硅層與氮化硅層，形成一個(gè)個(gè)堆疊結(jié)構(gòu)。為了連接位于垂直堆棧中的每一層存儲(chǔ)單元的控制柵，簡(jiǎn)單的水平連接方式無法使用，因此需要通過刻蝕出階梯型狀露出每一層結(jié)構(gòu)，使后續(xù)工藝制備的接觸孔結(jié)構(gòu)分別將不同的控制柵層連接出去，以便實(shí)現(xiàn)電流的接通。

臺(tái)階如何刻蝕？

階梯的刻蝕是一個(gè)交替刻蝕氧化硅與氮化硅的過程。如下圖：

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第一次光刻和蝕刻：首先進(jìn)行光刻，形成需要刻蝕的圖形，然后進(jìn)行第一次蝕刻，去除未被光阻覆蓋區(qū)域的材料。

第一次trimming和清洗：對(duì)剩余的光阻進(jìn)行trimming，調(diào)整第一次刻蝕后光阻的寬度，并清洗以去除蝕刻產(chǎn)生的殘留物。

循環(huán)蝕刻：重復(fù)trimming、蝕刻和清洗步驟，以形成多級(jí)臺(tái)階。

但是光刻膠也會(huì)在蝕刻中被消耗而變薄，一般經(jīng)歷幾次循環(huán)后就需要重新洗去光刻膠，重新勻膠做光刻，再重復(fù)循環(huán)蝕刻的步驟。目前最先進(jìn)的3D NAND有128層，都是通過這種方法蝕刻出來的。如下圖：

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去除光阻和最終形態(tài)：一旦形成所需數(shù)量的臺(tái)階，將去除剩余的光阻。現(xiàn)在每層氮化硅和氧化硅都暴露出來，再對(duì)其每層的臺(tái)階進(jìn)行trimming，使同一層的臺(tái)階的高度也不相同。 這樣3D NAND的臺(tái)階全部制作完畢。

用什么氣體進(jìn)行刻蝕？

循環(huán)刻蝕的每次終點(diǎn)需要停在SiO2層，因此在進(jìn)行SiN刻蝕時(shí)，需要選擇合適的氣體，使其對(duì)SiO2有很高的選擇比，以免對(duì)SiO2層造成破壞。因此氧化硅刻蝕選用的氣體為CF4/CHF3，而氮化硅則選用CH2F2等氣體為宜。



審核編輯：劉清