[發明專利]膜層結構、膜層結構沉積方法及設備

在審

• 申請號: 202010002255.7
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111139451A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 左明光
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: C23C16/14
• 分類號: C23C16/14;C23C16/455;C23C16/44;H01L21/02
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 陳敏

本發明提供一種膜層結構、膜層結構沉積方法及設備，膜層結構沉積方法包括如下步驟：提供一批次基底；及采用原子層沉積工藝同時于該批次基底上沉積膜層結構。本發明的膜層結構沉積方法通過采用原子沉積工藝同時于一批次基底上沉積膜層結構，在保證產能的前提下，可以在每個沉積周期中均有足夠的時間進行通氣及吹掃，每個沉積周期中具有足夠的時間完成吸附和排氣以實現充分的原子沉積，可以降低膜層結構中的正應力，減少膜層結構中的F含量，降低膜層結構的電阻率，提高膜層結構的良率。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，特別是涉及一種膜層結構、膜層結構沉積方法及設備。

背景技術

W(鎢)金屬被廣泛應用于3D NAND(三維存儲器)、邏輯存儲器及動態隨機存取存儲器(DRAM)的生產中。傳統的鎢工藝根據填孔能力的需求有PVD(物理氣相沉積)工藝、CVD(化學氣相沉積)工藝和ALD(原子層沉積)工藝，其中，CVD工藝和ALD工藝具有高填充性能、低電阻率和高的電遷移特性被廣泛應用。

目前，均采用單腔體式工藝形成鎢金屬，即一次僅對一片基底進行處理；在采用單腔體式工藝形成鎢金屬時，一般采用WF₆(六氟化鎢)與H₂(氫氣)在高溫(200℃～450℃)發生化學反應而生成；為了保證量產，化學反應過程中每個反應周期中通氣及吹掃的時間較短，反應不夠充分且反應副產物排出不徹底，又3D NAND中的疊層結構的層數較多，體表面積很大，不充分的通氣及吹掃會使得形成鎢薄膜中內具有較大的正應力(張應力)，而較大的正應力會導致基底變形，使得黃光對準幾率較低，使得產品良率大大降低；同時，由于每個反應周期中通氣及吹掃的時間較短，會導致形成的鎢薄膜的電阻率較高，且鎢薄膜中的F(氟)含量較高，進一步影響產品的良率。綜上可知，隨著3D NAND對應力、電阻率及F含量的要求越來越高，單腔體式工藝形成的鎢薄膜已無法滿足3D NAND對應力、電阻率及F含量的要求。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種膜層結構、膜層結構沉積方法及設備，用于解決現有技術中由于采用單腔體式工藝形成鎢薄膜而導致的鎢薄膜正應力較大、電阻率較高、F含量較高及產品良率較低，進而無法滿足3D NAND對應力、電阻率及F含量的要求的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種膜層結構沉積方法，所述膜層結構沉積方法包括如下步驟：

提供一批次基底；及

采用原子層沉積工藝同時于該批次所述基底上沉積膜層結構。

本發明的膜層結構沉積方法通過采用原子沉積工藝同時于一批次基底上沉積膜層結構，在保證產能的前提下，可以在每個沉積周期中均有足夠的時間進行通氣及吹掃，每個沉積周期中具有足夠的時間完成吸附和排氣以實現充分的原子沉積，可以降低膜層結構中的正應力，減少膜層結構中的F含量，降低膜層結構的電阻率，提高膜層結構的良率。

可選地，采用原子層沉積工藝同時于該批次所述基底上沉積所述膜層結構包括：執行若干個沉積周期，各所述沉積周期均包括如下步驟：

向該批所述基底提供前驅體，所述前驅體吸附于所述基底上；

對該批次所述基底進行第一次吹掃；

向該批次所述基底提供還原性氣體，所述還原性氣體與所述基底上吸附的所述前驅體反應以于所述基底上形成薄膜層；

對該批次所述基底進行第二次吹掃；

各所述沉積周期形成的所述薄膜層共同構成所述膜層結構。

可選地，所述膜層結構包括鎢膜層結構；所述前驅體包括含鎢前驅體，所述還原性氣體包括含氫還原性氣體；使用惰性氣體對所述基底進行第一次吹掃及第二次吹掃。