半导体工艺和半导体结构的制作方法

1.本技术涉及半导体领域，具体而言，涉及一种半导体工艺和半导体结构。


背景技术：

2.现有技术中，闪存(flash memory)存储器的主要功能是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在电子产品中得到了广泛的应用。为了进一步提高闪存存储器的位密度(bit density)，同时减少位成本(bit cost)，进一步提出了3d nand存储器。
3.在目前3d nand存储器中，通常采用垂直堆叠多层数据存储单元的方式，实现堆叠式的3d nand存储器结构。为了得到所述堆叠式的3d nand存储器结构，需要在衬底100上形成堆叠结构，并对堆叠结构刻蚀形成台阶区域，所述台阶区域形成凹槽；之后，在刻蚀后的所述堆叠结构的表面沉积二氧化硅层，如图1所示；再进行光刻，以减小二氧化硅的宽度w，便于后续抛光；最后需要抛光去除堆叠结构表面上的二氧化硅，仅保留凹槽中的二氧化硅。由于凹槽的台阶高度较高，在凹槽中填充二氧化硅时，容易产生孔洞以及间隙。
4.并且，光刻后，如图2所示，堆叠结构表面上的多个二氧化硅层的宽度w1、w2、w3以及w4等不一致，在化学机械抛光时，会出现部分区域的堆叠结构的表面已经裸露，而其他区域的堆叠结构的表面上还残留二氧化硅的情况，这样会导致部分区域的堆叠结构被过度抛光的问题。
5.在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。


技术实现要素：

6.本技术的主要目的在于提供一种半导体工艺和半导体结构，以解决现有技术中填充台阶区域形成的凹槽效果较差的问题。
7.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种半导体工艺，包括：提供基底，所述基底包括依次层叠的衬底以及堆叠结构，其中，所述堆叠结构包括本体结构和位于所述本体结构中的凹槽，所述本体结构包括交替设置的绝缘介质层和牺牲层，所述凹槽由台阶区域形成；在所述基底的裸露表面上形成介质材料，剩余的所述凹槽形成子凹槽；至少去除所述子凹槽两侧的部分所述介质材料；向所述子凹槽中填充所述介质材料，直到填满所述子凹槽；去除部分所述介质材料，使得所述本体结构的表面裸露。
8.进一步地，至少去除所述子凹槽两侧的部分所述介质材料，包括：在所述介质材料的裸露表面上形成牺牲材料，所述牺牲材料填满所述子凹槽；去除预定平面上的所述牺牲材料和至少部分所述介质材料，所述预定平面为所述本体结构的远离所述衬底的表面所在的平面；去除位于所述子凹槽中的所述牺牲材料。
9.进一步地，去除预定平面上的所述牺牲材料和至少部分所述介质材料，包括：去除
所述预定平面上的部分的所述牺牲材料，使得所述预定平面上的所述介质材料裸露；去除所述预定平面上剩余的所述牺牲材料以及所述介质材料。
10.进一步地，去除所述预定平面上的部分的所述牺牲材料，使得所述预定平面上的所述介质材料裸露，包括：对形成有所述牺牲材料的所述基底进行化学机械抛光，使得所述预定平面上的所述介质材料裸露。
11.进一步地，去除所述预定平面上剩余的所述牺牲材料以及所述介质材料，包括：采用各项异性刻蚀法刻蚀所述预定平面，以去除所述介质材料以及剩余的所述牺牲材料。
12.进一步地，提供基底，包括：提供所述衬底；在所述衬底上形成预备堆叠结构，所述预备堆叠结构包括交替设置的所述绝缘介质层和所述牺牲层；在所述预备堆叠结构中形成贯穿至所述衬底的所述凹槽。
13.进一步地，去除部分所述介质材料，使得所述本体结构的表面裸露，包括：对形成有所述介质材料的所述基底进行化学机械抛光，以使得所述本体结构的表面裸露。
14.进一步地，所述介质材料包括二氧化硅，所述牺牲材料为光刻胶。
15.为了实现上述目的，根据本技术的另一个方面，提供了一种半导体结构，所述半导体结构采用任一种所述的半导体工艺制作得到。
16.应用本技术的技术方案，所述的方法中，首先在基底的裸露表面上形成介质材料，填充部分所述凹槽，剩余的所述凹槽形成子凹槽，然后至少去除所述子凹槽两侧的部分所述介质材料，即可以完全去除所述子凹槽两侧的所述介质材料，使得所述本体结构的表面裸露，也可以去除部分所述子凹槽两侧的所述介质材料；之后向所述子凹槽中继续填充所述介质材料，以填满所述子凹槽；最后，去除部分所述介质材料，使得所述本体结构的表面裸露，也就是说只保留所述凹槽中的所述介质材料。本技术的所述半导体工艺通过两次沉积步骤，来填满所述凹槽，保证了凹槽的填充效果较好，避免了现有技术中由于凹槽的台阶高度较大，填充凹槽时容易产生孔洞以及间隙的问题。并且，本技术的所述半导体工艺在第一次沉积所述介质材料后，至少去除部分所述介质材料，后续第二次沉积所述介质材料填满凹槽，这样使得所述本体结构表面上的介质材料的厚度较小，从而保证了最后去除本体结构表面上的介质材料的效果较好，避免了现有技术中的过度抛光，损伤本体结构的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1示出了现有技术中对台阶区域形成的凹槽进行填充的结构示意图；
19.图2示出了现有技术中对图1所示的结构进行光刻得到的结构示意图；
20.图3示出了根据本技术的半导体工艺生成的流程示意图；
21.图4至图12示出了根据本技术的半导体工艺的在不同工艺步骤后形成的结构示意图。
22.其中，所述附图包括以下附图标记：
23.100、衬底；101、凹槽；102、绝缘介质层；103、牺牲层；104、介质材料；105、子凹槽；106、牺牲材料；107、预定平面。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
27.正如背景技术所介绍的，现有技术中填充台阶区域形成的凹槽效果较差，为了解决如上的技术问题，本技术提出了一种半导体工艺和半导体结构。
28.本技术的一种典型的实施方式中，提供了一种半导体工艺，如图3所示，该半导体工艺包括：
29.步骤s101，提供基底，如图4所示，上述基底包括依次层叠的衬底100以及堆叠结构，其中，上述堆叠结构包括本体结构和位于上述本体结构中的凹槽101，上述本体结构包括交替设置的绝缘介质层102和牺牲层103，上述凹槽101由台阶区域形成；
30.步骤s102，在上述基底的裸露表面上形成介质材料104，剩余的上述凹槽形成子凹槽105，得到如图5所示的结构；
31.步骤s103，至少去除上述子凹槽105两侧的部分上述介质材料104，得到如图10所示的结构；
32.步骤s104，如图11所示，向上述子凹槽105中填充上述介质材料104，直到填满上述子凹槽105；
33.步骤s105，如图12所示，去除部分上述介质材料104，使得上述本体结构的表面裸露。
34.上述的半导体工艺中，首先在基底的裸露表面上形成介质材料，填充部分上述凹槽，剩余的上述凹槽形成子凹槽，然后至少去除上述子凹槽两侧的部分上述介质材料，即可以完全去除上述子凹槽两侧的上述介质材料，使得上述本体结构的表面裸露，也可以去除部分上述子凹槽两侧的上述介质材料；之后向上述子凹槽中继续填充上述介质材料，以填满上述子凹槽；最后，去除部分上述介质材料，使得上述本体结构的表面裸露，也就是说只保留上述凹槽中的上述介质材料。本技术的上述半导体工艺通过两次沉积步骤，来填满上述凹槽，保证了凹槽的填充效果较好，避免了现有技术中由于凹槽的台阶高度较大，填充凹槽时容易产生孔洞以及间隙的问题。并且，本技术的上述半导体工艺在第一次沉积上述介质材料后，至少去除部分上述介质材料，后续第二次沉积上述介质材料填满凹槽，这样使得上述本体结构表面上的介质材料的厚度较小，从而保证了最后去除本体结构表面上的介质材料的效果较好，避免了现有技术中的过度抛光，损伤本体结构的问题。
35.根据本技术的一种具体的实施例中，至少去除上述子凹槽两侧的部分上述介质材
料，包括：如图6所示，在上述介质材料104的裸露表面上形成牺牲材料106，上述牺牲材料106填满上述子凹槽；去除预定平面107上的上述牺牲材料106和至少部分上述介质材料104，上述预定平面107为上述本体结构的远离上述衬底100的表面所在的平面，得到如图9所示的结构；如图10所示，去除位于上述子凹槽中的上述牺牲材料106。这样可以保证上述本体结构表面上剩余的上述介质材料的厚度较小，从而进一步地保证了后续较为容易控制本体结构上的介质材料的去除程度，进一步地保证了后续的介质材料的去除效果较好，进一步地避免了过度抛光损伤本体结构的问题。
36.本技术的另一种具体的实施例中，去除预定平面上的上述牺牲材料和至少部分上述介质材料，包括：如图6、图7以及图8所示，去除上述预定平面107上的部分的上述牺牲材料106，使得上述预定平面107上的上述介质材料104裸露，得到如图8所示的结构；去除上述预定平面107上剩余的上述牺牲材料106以及上述介质材料104，使得上述本体结构的表面裸露。
37.当然，在去除上述预定平面上的部分的上述牺牲材料，使得上述预定平面上的上述介质材料裸露之后，也可以只去除上述预定平面上的部分剩余的上述牺牲材料以及部分的上述介质材料，使得上述本体结构的表面不裸露，得到如图9所示的结构。
38.为了进一步地保证上述预定平面上的牺牲材料的去除效果较好，根据本技术的再一种具体的实施例，去除上述预定平面上的部分的上述牺牲材料，使得上述预定平面上的上述介质材料裸露，包括：对形成有上述牺牲材料的上述基底进行化学机械抛光，使得上述预定平面上的上述介质材料裸露。
39.为了进一步地保证上述预定平面上的介质材料的去除效果较好，去除上述预定平面上剩余的上述牺牲材料以及上述介质材料，包括：采用各项异性刻蚀法刻蚀上述预定平面，以去除上述介质材料以及剩余的上述牺牲材料。具体地，可以采用各向异性刻蚀法去除上述预定平面上所有的上述介质材料，也可以采用各项异性刻蚀法去除部分的上述介质材料。为了进一步地保证填满凹槽后上述本体结构上的介质材料的厚度较小，从而进一步地保证可以较为容易地控制本体结构上的介质材料的去除程度，本领域技术人员可以在此步骤将上述预定平面上所有的上述介质材料去除。
40.上述的对形成有上述牺牲材料的上述基底进行化学机械抛光，去除部分的上述牺牲材料，以使得上述预定平面上的上述介质材料裸露的过程中，上述子凹槽中的部分上述牺牲材料106也会被去除，剩余的上述牺牲材料106的表面会低于上述预定平面107上的上述介质材料104的表面，如图8所示。
41.根据本技术的另一种具体的实施例，去除部分上述介质材料，使得上述本体结构的表面裸露，包括：对形成有上述介质材料的上述基底进行化学机械抛光，以使得上述本体结构的表面裸露。这样可以较为简单快捷地去除上述本体结构表面上的介质材料。并且，由于第二次沉积后上述本体结构表面上的上述介质材料的厚度较小，此时无需对上述介质材料进行光刻后再进行化学机械抛光，只需化学机械抛光一步即可去除上述介质材料，这样进一步地保证了半导体的工艺过程较为简单。
42.在实际的应用过程中，提供基底，包括：提供上述衬底100；在上述衬底上形成预备堆叠结构，上述预备堆叠结构包括交替设置的上述绝缘介质层102和上述牺牲层103；在上述预备堆叠结构中形成贯穿至上述衬底的上述凹槽101，如图4所示。
43.本技术的上述衬底可以根据器件的实际需求进行选择，可以包括硅衬底、锗衬底、硅锗彻底、soi衬底或者goi衬底等等。
44.本技术的上述堆叠结构可以为一次堆叠以及一次刻蚀形成的，也可以为多次堆叠以及多次刻蚀形成，本技术的一种具体的实施例中，通过多次堆叠和刻蚀形成上述堆叠结构，具体地，在衬底上形成预备堆叠结构，包括：在上述衬底上依次形成多个子堆叠结构，各上述子堆叠结构包括交替设置的上述绝缘介质层和上述牺牲层，多个上述子堆叠结构形成上述预备堆叠结构，在上述预备堆叠结构中形成贯穿至上述衬底的上述凹槽，包括：在上述子堆叠结构中形成子台阶区域，相邻的两个上述子堆叠结构中的子台阶区域连通，多个上述子台阶区域形成上述台阶区域，上述台阶区域形成上述凹槽。
45.上述的这些结构层可由经由分子束外延(mbe)、金属有机化学气相沉积(mocvd)、金属有机气相外延(movpe)、氢化物气相外延(hvpe)和/或其它公知的晶体生长工艺中的一种或多种形成。
46.根据本技术的一种具体的实施例，上述介质材料包括二氧化硅，上述牺牲材料为光刻胶。更为具体的一种实施例中，上述介质材料为二氧化硅
47.本技术的另一种典型的实施方式中，提供了一种半导体结构，该半导体结构采用任一种上述的半导体工艺制作而成。
48.上述的半导体结构由上述任一种上述的半导体工艺制作而成，上述半导体工艺通过两次沉积步骤，来填满上述凹槽，保证了凹槽的填充效果较好，避免了现有技术中由于凹槽的台阶高度较大，填充凹槽时容易产生孔洞以及间隙的问题，保证了上述半导体结构的性能较好。并且，本技术的上述半导体工艺在第一次沉积上述介质材料后，至少去除部分上述介质材料，后续第二次沉积上述介质材料填满凹槽，这样使得上述本体结构表面上的介质材料的厚度较小，从而保证了最后去除本体结构表面上的介质材料的效果较好，避免了现有技术中的过度抛光，损伤本体结构的问题，保证了上述半导体结构的生产良率较高。
49.需要说明的是，本技术中的半导体结构可以为存储器，也可以为存储器的一个存储单元。
50.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
51.1)、本技术上述的半导体工艺中，首先在基底的裸露表面上形成介质材料，填充部分上述凹槽，剩余的上述凹槽形成子凹槽，然后至少去除上述子凹槽两侧的部分上述介质材料，即可以完全去除上述子凹槽两侧的上述介质材料，使得上述本体结构的表面裸露，也可以去除部分上述子凹槽两侧的上述介质材料；之后向上述子凹槽中继续填充上述介质材料，以填满上述子凹槽；最后，去除部分上述介质材料，使得上述本体结构的表面裸露，也就是说只保留上述凹槽中的上述介质材料。本技术的上述半导体工艺通过两次沉积步骤，来填满上述凹槽，保证了凹槽的填充效果较好，避免了现有技术中由于凹槽的台阶高度较大，填充凹槽时容易产生孔洞以及间隙的问题。并且，本技术的上述半导体工艺在第一次沉积上述介质材料后，至少去除部分上述介质材料，后续第二次沉积上述介质材料填满凹槽，这样使得上述本体结构表面上的介质材料的厚度较小，从而保证了最后去除本体结构表面上的介质材料的效果较好，避免了现有技术中的过度抛光，损伤本体结构的问题。
52.2)、本技术上述的半导体结构由上述任一种上述的半导体工艺制作而成，上述半导体工艺通过两次沉积步骤，来填满上述凹槽，保证了凹槽的填充效果较好，避免了现有技
术中由于凹槽的台阶高度较大，填充凹槽时容易产生孔洞以及间隙的问题，保证了上述半导体结构的性能较好。并且，本技术的上述半导体工艺在第一次沉积上述介质材料后，至少去除部分上述介质材料，后续第二次沉积上述介质材料填满凹槽，这样使得上述本体结构表面上的介质材料的厚度较小，从而保证了最后去除本体结构表面上的介质材料的效果较好，避免了现有技术中的过度抛光，损伤本体结构的问题，保证了上述半导体结构的生产良率较高。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。