[發(fā)明專利]原子層沉積設備及3D存儲器件

有效

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• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111575677B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 李遠博;宋銳;李遠;孫祥烈
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01L21/768;H01L27/11521;H01L27/11551;H01L27/11568;H01L27/11578
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 張靖琳

公開了一種原子層沉積設備及3D存儲器件，原子層沉積設備包括：進氣管路，用于接收至少兩種反應氣體以及惰性氣體；反應腔室，與所述進氣管路連接；基座，位于所述反應腔室內，用于承載硅片以及對所述硅片進行加熱；排氣通道，與所述反應腔室連接，其中，所述原子層沉積設備還包括可調節(jié)控制板，位于所述反應腔室內，用于阻擋所述反應氣體到達硅片表面。本申請的原子層沉積設備，通過可調節(jié)控制板控制參與硅片表面反應的反應氣體，使得粘附膜可以分層生長，得到晶向一致、晶界表面積減少的粘附膜，提高了粘附膜的阻擋能力。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種原子層沉積設備及3D存儲器件。

背景技術

存儲器件的存儲密度的提高與半導體制造工藝的進步密切相關。隨著半導體制造工藝的特征尺寸越來越小，存儲器件的存儲密度越來越高。為了進一步提高存儲密度，已經開發(fā)出三維結構的存儲器件(即，3D存儲器件)。3D存儲器件包括沿著垂直方向堆疊的多個存儲單元，在單位面積的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。

在3D存儲器件的制備工藝中，例如采用蝕刻的方法在層間絕緣層中形成空腔，然后采用金屬材料(例如，W)填充空腔以形成多個層面的柵極導體，從而形成柵疊層結構。由于3D存儲器件的集成度的提高，用于形成柵極導體的空腔厚度也越來越小。在填充金屬材料之前，可以在空腔的內壁形成粘附膜，以改善金屬材料在空腔中的填充性能和提高機械強度。在填充金屬材料的步驟中，金屬材料例如由金屬氟化物還原生成，產生的氟可以經由粘附膜擴散至層間絕緣層中，使得不同層面的柵極導體互連，或者與溝道柱互連，仍然可能導致器件失效。

期望進一步改進3D存儲器件的粘附膜的阻擋性能，以提高3D存儲器件的良率和可靠性。

發(fā)明內容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的原子層沉積設備及3D存儲器件，通過在粘附膜的原子層沉積設備的反應腔室中增加一個可調節(jié)控制板，用于控制粘附膜的形成過程，使得粘附膜分層生長，從而提高粘附膜中的阻擋性能，阻止氟的擴散，提高器件的良率和可靠性。

根據本發(fā)明的一方面，提供一種原子層沉積設備，包括：進氣管路，用于接收至少兩種反應氣體以及惰性氣體；反應腔室，與所述進氣管路連接；基座，位于所述反應腔室內，用于承載硅片以及對所述硅片進行加熱；排氣通道，與所述反應腔室連接，其中，所述原子層沉積設備還包括可調節(jié)控制板，位于所述反應腔室內，用于阻擋所述反應氣體到達硅片表面。

優(yōu)選地，所述可調節(jié)控制板包括第一板，第二板和/或第三板，其中，所述第一板位于所述基座上方，具有多個通孔，所述第二板和/或第三板分別位于所述第一板的兩端，可相對于所述第一板在垂直平面上旋轉。

優(yōu)選地，所述第二板和/或第三板包括抬起和放下兩種工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述第二板和/或第三板處于抬起狀態(tài)時，所述反應氣體經由所述第一板的多個通孔到達硅片表面，在硅片表面進行反應形成薄膜層并進行生長。

優(yōu)選地，所述第二板和/或第三板處于放下狀態(tài)時，所述第二板和/或第三板與所述第一板平行，阻擋住所述第一板的多個通孔，停止所述反應氣體參與硅片表面反應，薄膜層進行晶粒成核。

優(yōu)選地，所述第二板和/或第三板根據所述反應氣體的流量進行所述抬起和放下兩種工作狀態(tài)的切換。

優(yōu)選地，所述薄膜層包括粘附膜。

根據本發(fā)明的另一方面，提供一種3D存儲器件，包括：襯底；位于襯底上方的疊層結構，所述疊層結構包括層間絕緣層和采用層間絕緣層彼此隔開的多個柵極導體，所述多個柵極導體由柵線縫隙分別分割為多個柵線；貫穿所述疊層結構的多個溝道柱；以及位于所述柵線縫隙中的導電通道和絕緣層，所述導電通道采用所述絕緣層與所述多個柵線彼此隔開，其中，所述3D存儲器件還包括分層生長的氮化鈦膜作為粘附膜，所述粘附膜位于所述柵極導體和所述層間絕緣層之間且與所述柵極導體接觸。