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公開番号2025024034
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-19
出願番号2024195528,2021533642
出願日2024-11-08,2019-12-13
発明の名称3D NAND構造上の原子層堆積
出願人ラムリサーチコーポレーション,LAM RESEARCH CORPORATION
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類C23C 16/06 20060101AFI20250212BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】粗さが小さいタングステン堆積を提供する方法および装置を提供する。
【解決手段】いくつかの実施形態では、方法は、還元剤として水素を使用する、タングステンを堆積させる原子層堆積処理中に、水素と一緒に窒素を流すステップを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、3D NAND構造の側壁表面上に酸化タングステン層または非晶質タングステン層などのキャップ層を堆積させるステップを伴う。開示する実施形態には、タングステンを堆積させて3D NAND構造にすることを含む広汎な用途がある。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
方法であって、
タングステン含有材料が充填される構造を提供するステップと、
多数の堆積サイクルに前記構造を曝露するステップであって、各前記堆積サイクルは、前記構造を収容するチャンバに窒素（Ｎ
2
）と一緒に流れる水素（Ｈ
2
）の投与およびタングステン前駆体の投与を順次配送するステップを備えるステップと
を備える方法。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記構造は、側壁と、前記側壁内の複数の開口部とを備える部分的に製作された３次元（３－Ｄ）ＮＡＮＤ構造であり、前記複数の開口部は、前記開口部を通して流体で到達可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャにつながる方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記タングステン前駆体の前記投与は、前記Ｎ
2
と一緒に流れる前記Ｈ
2
の前記投与よりも高い圧力で配送される方法。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステン前駆体の前記投与を少なくとも３００トールの圧力で配送する方法。
【請求項５】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステン前駆体の前記投与を前記窒素なしに配送する方法。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記Ｎ
2
は、前記Ｎ
2
と一緒に流れる前記Ｈ
2
の前記投与のＮ
2
＋Ｈ
2
の流れ全体の１０％～３０％（体積）の間である方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、基板温度は、前記Ｎ
2
と一緒に流れる前記Ｈ
2
の前記投与中に３５０℃以下である方法。
【請求項８】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記Ｎ
2
は、前記Ｎ
2
＋Ｈ
2
の流れ全体の３０％（体積）よりも多く、基板温度は、前記Ｎ
2
と一緒に流れる前記Ｈ
2
の前記投与中に少なくとも３７５℃である方法。
【請求項９】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステン前駆体は、六フッ化タングステンである方法。
【請求項１０】
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステン前駆体は、塩素含有タングステン前駆体である方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
ＰＣＴ願書様式は，本出願の一部として本明細書と同時に提出される。同時に提出されるＰＣＴ願書様式で識別されるように、本発明が利益または優先権を主張する各出願は、参照により全体が事実上本明細書に組み入れられる。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
タングステン含有材料を堆積させることは、多くの半導体製作処理の不可欠の部分である。これらの材料は、水平相互接続、隣接する金属層間のビア、および金属層と素子の間の接点のために使用されてよい。しかしながら、素子が縮小し、業界でより複雑なパターン形成方式を利用するとき、タングステン薄膜を堆積させることは難題になる。３ＤＮＡＮＤ構造などの複雑な高アスペクト比構造での堆積は、特に困難である。
【０００３】
本明細書で提供する背景の記述は、一般に本開示の関係を提示するためのものである。この背景技術の節で記述する範囲で、ここで名前を挙げる発明者の著作物だけではなく、提出時点で他の点では従来技術とみなされなくてよい記述の様態も、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術と認められない。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一様態は、タングステン含有材料が充填される構造を提供するステップと、構造を多数の堆積サイクルに曝露するステップとを含む方法に関し、各堆積サイクルは、構造を収容するチャンバに窒素（Ｎ
2
）と一緒に流れる水素（Ｈ
2
）の投与およびタングステン前駆体の投与を順次配送するステップを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、構造は、側壁と、側壁内の複数の開口部とを含む部分的に製作された３次元（３－Ｄ）ＮＡＮＤ構造であり、複数の開口部は、開口部を通して流体で到達可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャにつながる。いくつかの実施形態では、タングステン前駆体の投与を少なくとも３００トールの圧力で配送する。いくつかの実施形態では、タングステン前駆体の投与を窒素なしで配送する。いくつかの実施形態では、Ｎ
2
は、Ｎ
2
＋Ｈ
2
の流れ全体のうち１０％～３０％（体積）の間である。いくつかの実施形態では、基板温度は、Ｎ
2
と一緒に流れるＨ
2
の投与中に３５０℃以下である。いくつかの実施形態では、Ｎ
2
は、Ｎ
2
＋Ｈ
2
の流れ全体の３０％（体積）よりも多く、基板温度は、Ｎ
2
と一緒に流れるＨ
2
の投与中に少なくとも３７５℃である。いくつかの実施形態では、タングステン前駆体は六フッ化タングステンである。いくつかの実施形態では、タングステン前駆体は塩素含有タングステン前駆体である。いくつかの実施形態では、タングステン前駆体の投与は、Ｎ
2
と一緒に流れるＨ
2
の投与よりも高圧で配送される。
【０００６】
本開示の別の様態は、タングステン含有材料が充填されるギャップを有する構造を提供するステップと、多数の堆積サイクルに構造を曝露するステップとを含む方法に関し、各堆積サイクルは、水素（Ｈ
2
）の投与およびタングステン前駆体の投与を順次配送して、ギャップ内にバルクタングステン膜を堆積させるステップと、バルク層上にキャップ層を形成するステップとを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、構造は、側壁と、タングステンが充填されるギャップにつながる、側壁内の複数の開口部とを含む部分的に製作された３次元（３－Ｄ）ＮＡＮＤ構造である。いくつかの実施形態では、キャップ層は酸化タングステン層である。いくつかの実施形態では、キャップ層は非晶質タングステン層である。いくつかの実施形態では、多重ステーション堆積チャンバに構造を提供し、多重ステーション堆積チャンバでは、多重ステーション堆積チャンバの１つまたは複数の第１のステーションで多数の堆積サイクルを遂行し、多重ステーション堆積チャンバの１つまたは複数の第２のステーションでキャップ層を形成する。いくつかの実施形態では、側壁上にキャップ層を堆積させる。
【０００８】
本開示の他の様態は、（ａ）タングステン前駆体およびホウ素含有還元剤のパルスを交互に繰り返すことにより基板上のフィーチャの中にタングステン核形成層を堆積させるステップと、（ｂ）２５０℃～３５０℃の間の基板温度でタングステン前駆体および水素（Ｈ
2
）のパルスを交互に繰り返すことにより、タングステン核形成層上にタングステンテンプレート層を堆積させるステップと、（ｃ）（ｂ）の後、基板温度を少なくとも５０℃だけ上げるステップと、（ｄ）（ｃ）の後、少なくとも３５０℃の基板温度でタングステン前駆体および水素（Ｈ
2
）のパルスを交互に繰り返すことによりタングステンバルク層を堆積させるステップとを含む方法に関する。いくつかの実施形態では、タングステン核形成層を３０オングストローム以下の厚さまで堆積させる。
【０００９】
本開示のさらに別の様態は、基板を保持するようにそれぞれ構成された１つまたは複数のステーションを有する処理チャンバと、水素（Ｈ
2
）ガス供給源、窒素（Ｎ
2
）ガス供給源、およびタングステン前駆体ガス供給源に結合させるための１つまたは複数の処理ガス注入口と、窒素（Ｎ
2
）と一緒に流れる水素（Ｈ
2
）の投与およびタングステン前駆体の投与を処理チャンバに順次配送するための機械可読命令を含む、装置内の動作を制御するためのコントローラとを含む装置に関する。
【００１０】
これらおよび他の様態について、図面を参照して以下でさらに記述する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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