[發(fā)明專利]在3D NAND結(jié)構(gòu)中沉積鎢和其他金屬的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980038600.8
• 申請日: 2019-05-03
• 公開（公告）號: CN112262457A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戈魯恩·布泰爾;約瑟亞·科林斯;漢娜·班諾克爾;塞沙薩耶·瓦拉達拉簡
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285;H01L21/28;H01L21/02;H01L21/67;C23C16/44;H01L27/11551;H01L27/11524
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張靜

本文提供了用含金屬的材料填充特征的方法和裝置。本公開內(nèi)容的一個方面涉及一種用含金屬的材料填充結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：提供待用含金屬的材料填充的結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)暴露于多個沉積循環(huán)，每個沉積循環(huán)包括暴露于一個或多個交替的還原劑(例如氫氣(H₂))投放/惰性氣體清掃脈沖，然后暴露于一個或多個交替的金屬前體投放脈沖和惰性氣體清掃脈沖。在一些實施方案中，金屬可以是鎢(W)或鉬(Mo)。在一些實施方案中，該結(jié)構(gòu)是部分制造的(3?D)NAND結(jié)構(gòu)。還提供了執(zhí)行該方法的裝置。

通過參考并入

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背景技術(shù)

含鎢材料的沉積是許多半導體制造工藝不可或缺的一部分。這些材料可用于水平互連件、相鄰金屬層之間的通孔以及金屬層和器件之間的觸點。在常規(guī)的鎢沉積工藝中，將襯底在真空室中加熱至工藝溫度，并且沉積用作籽晶層(也稱為成核層)的鎢膜的非常薄的部分。此后，通過在化學氣相沉積(CVD)工藝中同時將襯底暴露于兩種反應物，將鎢膜的其余部分(稱為主體層)沉積在成核層上。主體層通常比成核層沉積得更快。然而，隨著器件的縮小以及工業(yè)中使用更復雜的圖案化方案，鎢薄膜的沉積成為一個挑戰(zhàn)。在復雜的高深寬比結(jié)構(gòu)(例如3D NAND結(jié)構(gòu))中進行沉積特別具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本文提供了用含金屬的材料填充特征的方法和裝置。本公開內(nèi)容的一個方面涉及一種用含金屬的材料填充結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：提供待用含金屬的材料填充的結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)暴露于多個沉積循環(huán)，每個沉積循環(huán)包括暴露于一個或多個交替的還原劑(例如氫氣(H₂))投放(dose)/惰性氣體清掃脈沖，然后暴露于一個或多個交替的金屬前體投放脈沖和惰性氣體清掃脈沖。在一些實施方案中，金屬可以是鎢(W)或鉬(Mo)。

在一些實施方案中，該結(jié)構(gòu)是部分制造的三維(3-D)NAND結(jié)構(gòu)，其包括側(cè)壁和所述側(cè)壁中的多個開口，所述多個開口通向具有多個內(nèi)部區(qū)域的多個特征，所述多個內(nèi)部區(qū)域能通過所述開口流體地訪問。在一些實施方案中，金屬前體是含氯的金屬前體，例如六氯化鎢、五氯化鎢、四氯化鎢、五氯化鉬、二氯二氧化鉬和四氯氧化鉬及其混合物。在一些實施方案中，按體積計，所述含氯金屬前體的脈沖占含氯金屬前體的約0.1％至約5.0％。在一些實施方案中，暴露于多個交替的金屬前體脈沖和惰性氣體清掃脈沖包括在金屬前體脈沖期間關(guān)閉惰性氣體清掃流。在一些實施方案中，惰性氣體清掃脈沖的持續(xù)時間是金屬前體脈沖的持續(xù)時間的至少1.5倍。在一些實施方案中，每個沉積循環(huán)包括至少五個或至少十個交替的金屬前體脈沖和惰性氣體清掃脈沖。在一些實施方案中，每個沉積循環(huán)僅包括一個H₂脈沖。在其他實施方案中，每個沉積循環(huán)包括多個交替的H₂和惰性氣體脈沖。

本公開的另一方面涉及一種用含金屬的材料填充結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：提供待用含金屬的材料填充的結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)暴露于多個沉積循環(huán)，每個沉積循環(huán)包括暴露于還原劑(例如氫氣(H₂)投放脈沖，然后暴露于惰性氣體脈沖以及暴露于多個交替的金屬前體投放脈沖和惰性氣體清掃脈沖。在一些實施方案中，該結(jié)構(gòu)是部分制造的三維(3-D)NAND結(jié)構(gòu)，其具有側(cè)壁和所述側(cè)壁中的多個開口，所述多個開口通向具有多個內(nèi)部區(qū)域的多個特征，所述多個內(nèi)部區(qū)域能通過所述開口流體地訪問。在一些實施方案中，金屬前體是含氯的金屬前體，例如六氯化鎢、五氯化鎢、四氯化鎢、五氯化鉬、二氯二氧化鉬和四氯氧化鉬及其混合物。在一些實施方案中，按體積計，含氯金屬前體的脈沖占含氯金屬前體的約0.1％至約5.0％。在一些實施方案中，暴露于多個交替的金屬前體脈沖和惰性氣體清掃脈沖包括在金屬前體脈沖期間關(guān)閉惰性氣體清掃流。在一些實施方案中，惰性氣體清掃脈沖的持續(xù)時間是金屬前體脈沖的持續(xù)時間的至少1.5倍。在一些實施方案中，每個沉積循環(huán)包括至少五個或至少十個交替的金屬前體脈沖和惰性氣體清掃脈沖。