[發(fā)明專利]用于三維NAND硬膜應(yīng)用的納米結(jié)晶金剛石碳膜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010766285.5
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN112053950A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳詠梅;克里斯托弗·S·恩蓋;劉菁菁;薛君;殷正操;盧多維克·戈代
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01L21/314
• 分類號: H01L21/314;H01L21/316;H01L21/318;H01L21/311;H01L27/11524;H01L27/11556;H01L27/1157;H01L27/11582
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

本文公開了在形成半導(dǎo)體器件中使用的納米結(jié)晶金剛石層以及用于形成所述納米結(jié)晶金剛石層的方法。所述器件可包括：基板，所述基板具有處理表面與支撐表面；器件層，所述器件層形成于所述處理表面上；以及納米結(jié)晶金剛石層，所述納米結(jié)晶金剛石層形成于所述處理層上，所述納米結(jié)晶金剛石層具有介于2nm至5nm之間的平均晶粒尺寸。所述方法可包括：將基板定位于處理腔室中，于處理表面上沉積器件層；于所述器件層上沉積納米結(jié)晶金剛石層，所述納米結(jié)晶金剛石層具有介于2nm至5nm之間的平均晶粒尺寸；圖案化及蝕刻所述納米結(jié)晶金剛石層；蝕刻所述器件層以形成特征；以及從所述器件層的表面灰化所述納米結(jié)晶金剛石層。

本申請是申請日為2015年8月25日、申請?zhí)枮?01580047628.X、發(fā)明名稱為“用于三維NAND硬膜應(yīng)用的納米結(jié)晶金剛石碳膜”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本文所公開的實(shí)施方式一般涉及包括惰性碳膜的器件器件。更具體地，實(shí)施方式一般涉及納米結(jié)晶金剛石膜。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)入新一代的具有更高性能與更大功能性的集成電路(IC)，形成這些IC的元件的密度增加，同時個別部件或元件之間的尺寸(dimension)、大小(size)、與間距減少。雖然在過去這樣的減少僅受限于使用光刻界定結(jié)構(gòu)的能力，但尺寸是以μm或nm測量的器件的幾何特征已產(chǎn)生新的限制因素，所述限制因素諸如為金屬元件的導(dǎo)電率、在元件之間所用的絕緣材料的介電常數(shù)、或是三維NAND或DRAM工藝中的挑戰(zhàn)。這些限制可受惠于更耐久且更高硬度的硬膜。

厚的碳硬膜廣為所知，且常用作POR膜。然而，隨著DRAM與NAND將其規(guī)模持續(xù)縮小降至低于10nm的工藝必要條件時，預(yù)料當(dāng)前的碳硬膜組成物是不足夠的。此規(guī)模縮小將要求更高深寬比的深接觸孔或溝槽蝕刻。高深寬比蝕刻問題包括阻塞、孔洞形狀扭曲、與圖案變形、頂部關(guān)鍵尺寸膨大、線彎折、輪廓弓形化，上述問題通常在這些應(yīng)用中觀察到。許多蝕刻挑戰(zhàn)取決于硬膜材料性質(zhì)。深接觸孔變形是由于硬膜較低密度與不良的熱導(dǎo)率。狹縫圖案變形或線彎折是由于硬膜材料較低的選擇性與應(yīng)力。所以，期望有一種具有更高的密度、更高的蝕刻選擇性、較低的應(yīng)力與絕佳的熱導(dǎo)率的蝕刻硬膜。

納米結(jié)晶金剛石已知是高硬度材料。由于納米結(jié)晶金剛石材料有諸如極高的硬度、化學(xué)惰性以及高熱導(dǎo)率之類的非常見的性質(zhì)，所以納米結(jié)晶金剛石材料可用于抗磨耗涂層、光學(xué)窗、表面聲波器件和熱散播件。但是，納米結(jié)晶金剛石膜尚未被應(yīng)用于半導(dǎo)體制造工藝。

因此，需要更高硬度的膜以用于半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容

本文所公開的實(shí)施方式一般地涉及納米結(jié)晶金剛石層。通過將晶粒尺寸控制在2nm至5nm之間，可在半導(dǎo)體器件相關(guān)方面利用納米結(jié)晶金剛石膜。這些納米結(jié)晶金剛石膜可用在各式各樣應(yīng)用中，諸如納米結(jié)晶金剛石層用作為蝕刻工藝期間的硬膜。在一個實(shí)施方式中，一種器件可包括：基板，具處理表面與支撐表面；器件層，形成在處理表面上；以及納米結(jié)晶金剛石層，形成于處理層上，所述納米結(jié)晶金剛石層具有介于2nm至5nm之間的平均晶粒尺寸。

在另一個實(shí)施方式中，一種用于處理基板的方法可包括：將基板定位在處理腔室中，所述基板具有處理表面與支撐表面；在所述處理表面上沉積器件層；在器件層上沉積納米結(jié)晶金剛石層，所述納米結(jié)晶金剛石層具有介于2nm至5nm之間的平均晶粒尺寸；圖案化納米結(jié)晶金剛石層；蝕刻器件層以形成特征；以及從器件層的表面移除任何殘留的納米結(jié)晶金剛石層。

在另一個實(shí)施方式中，一種器件可包括：基板，具處理表面與支撐表面；多個器件層，形成于處理表面上，所述器件層形成三維NAND結(jié)構(gòu)的一個或多個部件；多個通道，形成為穿過器件層，所述多個通道的每一個連接所述一個或多個部件的至少一個；以及納米結(jié)晶金剛石層，形成在處理層上，所述納米結(jié)晶金剛石層具有介于2nm至5nm之間的平均晶粒尺寸。

附圖說明