半导体存储装置及制备方法与流程

1.本技术涉及半导体存储装置领域，具体涉及半导体存储装置及制备方法。


背景技术：

2.在半导体存储装置中，具有位线结构以及位线栅极，所述位线结构将位于同一行的位线栅极串接起来，从而实现存储功能。现有技术中，在使用所述半导体存储装置时，所述位线栅极内会有电荷的运动，如果电荷流到不期望的地方，将会造成所述半导体存储装置的击穿，对所述半导体存储装置造成不可逆转的电性毁损。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提供一种半导体存储装置及制备方法，能够减小位线栅极的电荷造成半导体存储装置电性毁损的几率。
4.本技术提供的一种半导体存储装置的制备方法，包括以下步骤：
5.提供衬底，所述衬底表面形成有多个接触窗，所述接触窗内形成有堆叠结构，且所述堆叠结构的上表面高于所述衬底的上表面；
6.在所述堆叠结构的侧壁表面形成侧墙；
7.对所述侧墙进行氮化处理，以至少增强所述侧墙的表面的绝缘强度。
8.可选的，所述在所述堆叠结构的侧壁表面形成侧墙的方法，至少包括以下步骤：
9.在所述堆叠结构的侧壁表面至少形成一个子侧墙。
10.可选的，所述对所述侧墙进行氮化处理的方法，至少包括以下步骤：
11.对最外层的子侧墙进行氮化，以至少增强所述最外层的子侧墙的绝缘强度。
12.可选的，所述子侧墙包括硅层、氧化硅层中的至少一种。
13.可选的，所述在所述堆叠结构的侧壁表面形成侧墙的方法，至少包括以下步骤：
14.依次在所述堆叠结构的侧壁表面形成堆叠设置的两个子侧墙。
15.可选的，所述两个子侧墙包括第一子侧墙和第二子侧墙，且所述第一子侧墙设置在所述堆叠结构的侧壁表面，所述第二子侧墙设置在所述第一子侧墙的表面；
16.所述第一子侧墙包括硅层、氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述第二子侧墙包括硅层、氧化硅层中的至少一种。
17.可选的，所述第二子侧墙的厚度为所述第一子侧墙厚度的五分之一至三分之一。
18.可选的，所述氮化处理包括渗氮处理，且所述渗氮处理的渗氮深度为0.5nm～2nm。
19.可选的，进行所述渗氮处理时的工作温度为500℃至600℃。
20.本技术提供的一种半导体存储装置，包括：
21.衬底；
22.位于所述衬底表面的接触窗，所述接触窗暴露所述衬底内部；
23.位于所述接触窗内，并突出于所述衬底上表面的堆叠结构；
24.位于所述堆叠结构的侧壁表面的侧墙，所述侧墙至少包括：
25.第一子侧墙，位于所述堆叠结构的侧壁表面；
26.第二子侧墙，位于所述第一子侧墙的表面；
27.第三子侧墙，至少部分位于所述第二子侧墙表面，其中所述的第三子侧墙是藉由第二子侧墙通过氮化处理得到。
28.可选的，所述第一子侧墙与第三子侧墙的组成成分相同。
29.可选的，第二子侧墙部分不连续。
30.可选的，所述第三子侧墙的厚度为0.5nm～2nm。
31.可选的，所述第二子侧墙的厚度为所述第一子侧墙的厚度的五分之一至三分之一。
32.可选的，所述第一子侧墙包括硅层、氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述第二子侧墙包括硅层、氧化硅层中的至少一种。
33.本技术中的半导体存储装置及其制备方法对所述侧墙进行了氮化处理，因此至少能够增强侧墙的绝缘强度，使得在使用所述半导体存储装置时，所述堆叠结构内的电荷变化可以所述侧墙隔绝，防治电荷逸出，造成该半导体存储装置被击穿，发生电性毁损。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本技术一实施例中所述半导体存储装置的制备方法的步骤流程示意图。
36.图2为本技术一实施例中所述半导体存储装置未进行氮化处理前的结构示意图。
37.图3为本技术一实施例中所述半导体存储装置进行氮化处理后的结构示意图。
38.图4为本技术另一实施例中所述半导体存储装置未进行氮化处理前的结构示意图。
39.图5为本技术另一实施例中所述半导体存储装置未进行氮化处理前的结构示意图。
40.图6对图5所示的实施例中所述半导体存储装置进行氮化处理后的结构示意图。
具体实施方式
41.以下结合附图以及实施例，对所述半导体存储装置及其制备方法作进一步的说明。
42.请参阅图1，为本技术一实施例中所述半导体存储装置的制备方法的步骤流程示意图。
43.在该实施例中，所述半导体存储装置的制备方法，包括以下步骤：
44.步骤s101：提供衬底101，所述衬底101表面形成有多个接触窗，所述接触窗内形成有堆叠结构(132a或132b)，且所述堆叠结构(132a或132b)的上表面高于所述衬底101的上表面；
45.步骤s102：在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面形成侧墙161，此处请参阅图
2。
46.步骤s103：对所述侧墙161进行氮化处理，以至少增强所述侧墙161的表面的绝缘强度，此处请参阅图3。
47.在该实施例中，由于对所述侧墙161进行了氮化处理，因此至少能够增强侧墙161的绝缘强度，使得在使用所述半导体存储装置时，所述堆叠结构(132a或132b)内的电荷变化可以所述侧墙161隔绝，防治电荷逸出，造成该半导体存储装置被击穿，发生电性毁损。
48.所述衬底101包括半导体基底。所述半导体基底的材料可以包括硅(si)，例如晶体si，多晶硅或非晶si。在一些实施例中，半导体基底可以包括半导体材料，例如锗(ge)，硅锗(sige)，碳化硅(sic)，砷化镓(gaas)，砷化铟(inas)或磷化铟(inp)。
49.在一些实施例中，衬底101内可以形成有导电区域，例如掺杂有杂质的阱，或掺杂有杂质的其他结构。
50.所述衬底101内形成有隔离结构102，将衬底101分割为多个有源区1021，各个有源区1021可以等间距排列。所述隔离结构102可以浅沟槽隔离结构(sti)，通过刻蚀所述衬底101形成沟槽，再在所述沟槽内填充绝缘材料，形成所述隔离结构102。所述隔离结构102采用的绝缘材料可以氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等绝缘介质材料中的至少一种。
51.有源区1021可能具有规则的形状，例如长条状，且呈规则排列方式。所述有源区1021内形成有栅极结构。
52.所述衬底101内还形成有字线，与有源区1021相交设置。位线与字线相互垂直分布，且与有源区1021相交，位线栅极位于相交位置处，与所述位线连接。所述位线部分位于位线栅极上，部分位于衬底101其他区域表面。
53.在一实施例中，所述堆叠结构(132a或132b)包括位线结构。在图2所示的实施例中，所述位线结构至少包括金属层151，所述金属层151包括单层导电金属材料层或多层导电金属材料层。在图3所示的实施例中，所述金属层151仅包括钨层，实际上，在其他的实施例中，所述金属层151还可以进一步的包括氮化钛层。在一些实施例中，所述金属层151包括沿垂直于所述衬底101上表面向上的方向依次堆叠的氮化钛层和钨层。
54.在图3所示的实施例中，所述位线结构还包括设置于所述金属层151下方的衬垫130。所述衬垫130包括非晶硅层以及掺磷硅层中的至少一种。实际上，在其他的实施例中，也可以根据需要设置所述衬垫130的具体材料。
55.实际上，请参阅图4，为本技术另一实施例中所述半导体存储装置未进行氮化处理前的结构示意图。
56.在该实施例中，在所述半导体存储装置的其他位置，所述堆叠结构(132a或132b)还可以进一步的包括设置于所述金属层151下方的、沿垂直所述衬底101表面向上依次设置的第一绝缘层103、第二绝缘层104、第三绝缘层105，以及第一导电层106。
57.所述第一绝缘层103、第三绝缘层105的材料可以包括氧化硅、氮化硅、碳氧化硅、氮氧化硅等绝缘材料，但不限于此。并且，所述第一绝缘层103、第三绝缘层105可以为单层结构也可以为多层结构。
58.所述第二绝缘层104的材料也可以包括氧化硅、氮化硅、碳氧化硅、氮氧化硅等绝缘材料，但不限于此；并且，所述第二绝缘层104的材料与所述第一绝缘层103、第三绝缘层105的材料均不同，后续作为刻蚀停止层，与所述第一绝缘层103、第三绝缘层105之间具有
不同的刻蚀选择性。
59.在一实施例中，所述侧墙161包括硅侧墙161以及氧化硅侧墙161中的至少一种。实际上，也可根据需要设置所述侧墙161的具体材料，以本身具有绝缘性能，以及能够被氮化处理的材料为优选材料。
60.氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入目标物的化学热处理工艺。经氮化处理的目标物，至少其表面具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。在所述目标物为绝缘物的时候，氮化处理还能够进一步的增强所述目标物的绝缘强度。
61.在进行氮化处理时，可以选择热氮化或等离子体增强热氮化硅膜的自限制生长及准饱和厚度，或选择等离子体阳极氮化技术等方法来进行氮化处理。需要注意的是，采用等离子体阳极氮化技术等方法时，需要先对所述侧墙161表面进行预刻蚀，去除所述侧墙161表面的自然氧化层，从而提高了薄膜生长效率。
62.在一实施例中，所述氮化处理包括渗氮处理，且所述渗氮处理的渗氮深度为0.5nm～2nm。渗氮深度与最终形成的氮化表面的厚度相关。研究发现，在所述氮化表面的厚度为0.5nm～2nm时，所述氮化表面能够呈现较好的绝缘性能。
63.在一实施例中，进行所述渗氮处理时的工作温度为500℃至600℃。实际上也可根据需要设置所述工作温度。研究发现，在工作温度为500℃至600℃时，能够达到较好的渗氮效果，也避免了过多的能源损耗。
64.在一实施例中，所述在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面形成侧墙161的方法，至少包括以下步骤：在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面至少形成一个子侧墙。
65.该实施例可以在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面形成多个子侧墙，并对包含多个子侧墙的侧墙161进行氮化处理。各个子侧墙均可以起到单独的绝缘作用，因此，在本实施例中，可以通过形成多个所述子侧墙，来增强所述堆叠结构(132a或132b)侧壁的绝缘性能。
66.请参阅图5，图5为本技术另一实施例中所述半导体存储装置未进行氮化处理前的结构示意图。
67.在该图5所示的实施例中，所述半导体存储装置包括两个子侧墙，分别为第一子侧墙164，以及第二子侧墙163。
68.在一实施例中，在对具有多个子侧墙的侧墙161进行氮化处理时，所述对所述侧墙161进行氮化处理的方法，至少包括以下步骤：对最外层的子侧墙进行氮化，以至少增强所述最外层的子侧墙的绝缘强度。
69.此处请参阅图6，所述图6为对图5所示的实施例中所述半导体存储装置进行氮化处理后的结构示意图。
70.在该实施例中，对所述第二子侧墙163进行处理后，得到强化后的氮化表面165。该氮化表面165的绝缘强度相较于所述第一子侧墙164、第二子侧墙163更强，并且实际上也具有更大的硬度。该氮化表面165能够增强所述第一子侧墙164，以及第二子侧墙163组成的侧墙161的绝缘强度，进一步防止所述堆叠结构(132a或132b)内的电性变化通过侧墙161传导到相邻区域，造成所述半导体存储装置击穿。
71.并且，由于氮化处理能够达到的深度与温度、压强等相关，因此，在该实施例中仅
对位于外侧的第二子侧墙163进行处理，有助于减小氮化处理的难度，降低对氮化处理过程中温度和压强的要求。
72.在一实施例中，所述在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面形成侧墙161的方法，至少包括以下步骤：依次在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面形成堆叠设置的两个子侧墙。在该实施例中，所述侧墙161至少包括两个子侧墙，多个子侧墙的设置有效的保护了所述堆叠结构(132a或132b)的电荷不会通过侧墙161传导到周围区域，造成所述半导体存储装置被击穿毁损。
73.在一实施例中，所述两个子侧墙包括第一子侧墙164和第二子侧墙163，且所述第一子侧墙164设置在所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面，所述第二子侧墙163设置在所述第一子侧墙164的表面；所述第一子侧墙164包括硅层、氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述第二子侧墙163包括硅层、氧化硅层中的至少一种。
74.所述硅层、氧化硅层、氮化硅层均为具有较强绝缘性能的材料层，因此，通过设置整两个子侧墙，就能够达到初始的比较好的绝缘性能。
75.在一些实施例中，为了保证所述侧墙161的总厚度处于合理区间，以及满足后续氮化处理的需求，所述第二子侧墙163的厚度为所述第一子侧墙164厚度的五分之一至三分之一。
76.本技术的实施例中还提供了一种半导体存储装置。
77.请参阅图6，为本技术一实施例中所述半导体存储装置的结构示意图。在该实施例中，所述半导体存储装置包括：衬底101；位于所述衬底101表面的接触窗，所述接触窗暴露所述衬底101内部；位于所述接触窗内，并突出于所述衬底101上表面的堆叠结构(132a或132b)；位于所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面的侧墙161，所述侧墙161至少包括：第一子侧墙164，位于所述堆叠结构(132a或132b)的侧壁表面；第二子侧墙163，位于所述第一子侧墙164的表面；第三子侧墙，至少部分位于所述第二子侧墙163表面，其中所述的第三子侧墙是藉由第二子侧墙163通过氮化处理得到。
78.该实施例中，所述侧墙161至少包括三个子侧墙，多个子侧墙的设置有效的保护了所述堆叠结构(132a或132b)的电荷不会通过侧墙161传导到周围区域，造成所述半导体存储装置被击穿毁损。
79.在该实施例中，对所述第二子侧墙163进行处理后，得到强化后的氮化表面165，即对应至所述第三子侧墙。该氮化表面165的绝缘强度相较于所述第一子侧墙164、第二子侧墙163更强，并且实际上也具有更大的硬度。该氮化表面165能够增强所述第一子侧墙164，以及第二子侧墙163组成的侧墙161的绝缘强度，进一步防止所述堆叠结构(132a或132b)内的电性变化通过侧墙161传导到相邻区域，造成所述半导体存储装置击穿。
80.并且，由于氮化处理能够达到的深度与温度、压强等相关，因此，在该实施例中仅对位于外侧的第二子侧墙163进行处理，有助于减小氮化处理的难度，降低对氮化处理过程中温度和压强的要求。
81.在一实施例中，所述第一子侧墙164包括硅层、氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述第二子侧墙163包括硅层、氧化硅层中的至少一种。
82.所述第一子侧墙164与第三子侧墙的组成成分相同。在一些实施例中，所述第一子侧墙164与第三子侧墙的组成成分均为氮化硅。
83.在一实施例中，所述第一子侧墙164与第三子侧墙部分相连。这表明，在对所述第二子侧墙163进行氮化处理，得到所述第三子侧墙时，氮化深度能够深入至所述第一子侧墙164，从而得到足够的绝缘强度。
84.在一实施例中，所述第二子侧墙163不部分连续，以达到保护侧墙的效果,又不会造成过多的寄生电容值提升。
85.并且，在一些实施例中，所述第二子侧墙163的厚度为所述第一子侧墙164的厚度的五分之一至三分之一，从而保证所述侧墙161的总厚度处于合理区间，以及满足后续氮化处理的需求。
86.在一实施例中，所述第三子侧墙的厚度为0.5nm～2nm。研究发现，在所述氮化表面的厚度为0.5nm～2nm时，所述氮化表面能够呈现较好的绝缘性能。实际上，也可以根据需要设置所述第三子侧墙的厚度。
87.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。