用于3D闪存应用的电介质-金属堆叠制造技术

提供一种用于形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠的方法。所述方法开始于在沉积反应器的处理腔室中提供基板。然后，将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内，从而在所述基板上形成电介质层。然后，将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内，从而在所述电介质层上形成金属层。然后，将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内，从而在所述金属层上形成金属氮化物粘合层。然后重复此序列以形成期望的层数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的方面总体上涉及用于形成在3D闪存中使用的堆叠的方法。
技术介绍
计算机存储器装置的制造商不断追求具有以较低成本的增加容量的更小的几何形状。为此目的，存储器单元的部件通常在彼此的顶部上层叠以创建3D堆叠。通常，这些3D存储器堆叠的形成由电介质材料与导电材料的交替层开始，其中导电材料层充当在闪存的存储器单元中使用的晶体管的控制栅。可将多晶硅用作导电材料，但使用多晶硅存在诸如多晶硅凹陷、硅化和金属的湿式剥落之类的问题。或者，这些3D存储器堆叠的形成可由电介质层与电荷陷捕层之间的交替(诸如，氧化物层，接着是氮化物层)开始。可将氮化硅用作电荷陷捕材料，但是将氮化硅用作堆叠中的初始层中的一层呈现出氮化物去除的缺陷控制问题。随后，通常必须将金属(诸如钨)或金属化合物(诸如氮化钛)沉积在形成在堆叠中的孔或通道中，并且这些金属或金属化合物的保形沉积存在进一步的挑战。因此，存在对用于3D存储器结构的改进的方法的需求。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种用于形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠的方法，所述方法包含以下步骤序列：在沉积反应器的处理腔室中提供基板；将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成电介质层；将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述电介质层上形成金属层；将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述金属层上形成金属氮化物粘合层。然后重复此
序列以形成电介质层、接着是金属层、接着是金属氮化物粘合层的堆叠。在另一实施例中，提供一种用于形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠的方法，所述方法包含以下步骤序列：在沉积反应器的处理腔室内提供基板；将适合于形成氧化物层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成氧化物层；将适合于形成钨层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述氧化物层上形成钨层；将适合于形成氮化钨粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述钨层上形成氮化钨粘合层。然后重复此序列以形成氧化物层、接着是钨层、接着是氮化钨粘合层的堆叠。在形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠后，进一步的工艺可包括：在所述堆叠中形成多个孔，以及在所述多个孔中保形地形成具有比氧化硅更大的介电常数的材料。附图说明因此，为了能详细地理解本专利技术的上述特征的方式，可参考多个实施例得出以上简要概述的本专利技术的更具体的描述，并且在附图中示出实施例中的一些。然而应注意，所附附图仅示出本专利技术的典型实施例，并且因此不应视为本专利技术范围的限制，因为本专利技术可允许其他等效的实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的工艺流程图。图2描绘根据本专利技术的一个实施例来处理的基板。图3是根据本专利技术的另一实施例的工艺流程图。图4A至图4C描绘根据本专利技术的另一实施例来处理的基板。为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元件。应设想，在一个实施例中公开的元件可有益地用于其他实施例而无需详述。具体实施方式本专利技术描述用于形成在3D闪存中使用的堆叠的方法，所述方法提供工艺整合和层粘合方面的优势。图1是概括用于形成具有多个膜层的结构的工艺100的工艺流程图。图2是根据工艺100制成的装置的横截面视图。在描述工艺100中，将参考图2的特征。在102处，将基板200提供至沉积反应器的处理腔室。沉积反应器
可使用化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)且两种沉积方法的任一者可以是等离子体增强的。基板通常为结构构件，该结构构件提供一表面，在所述表面上可形成装置。因此，基板可以是半导体材料(诸如硅、锗或化合物半导体)、电介质材料(诸如玻璃、陶瓷或塑料)或导电材料(诸如铝或另一种金属)。在104处，将适合于形成电介质层212的工艺气体供应至沉积反应器的处理腔室。电介质层212可以是氧化物、氮化物、氮氧化物、磷硅玻璃(phosphosilicate glass；PSG)、硼硅玻璃(borosilicate glass；BSG)或磷硼硅玻璃(phosphoborosilicate glass；PBSG)。可在CVD或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺中使用常规的四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane；TEOS)/氧气混合物制成氧化物层。可使用常规的有机硅烷/氨气混合物制成氮化物层。可使用TEOS/氧气混合物并对此混合物添加一些氨来制成氮氧化物层。可使用上文涉及的TEOS/氧气混合物并对此气体混合物添加诸如磷化氢和硼烷(或其低聚物)之类的磷和/或硼掺杂物前体来制成PSG、BSG和PBSG。在106处，在基板200上形成电介质层212。在一个实施例中，使用PECVD工艺来形成电介质层212，但也可使用其他的沉积方法。可使在104处供应至处理腔室的气体混合物在被供应至处理腔室后电离成等离子体。PECVD工艺可使用高射频(RF)功率和低射频功率。可在约50瓦特至约2000瓦特的功率水平处以约1MHz与约20MHz之间(诸如约13.56MHz)的频率供应高频RF功率。可在约30瓦特至约1000瓦特的功率水平处以约200kHz与约1MHz之间(例如，约350kHz)的频率供应低频RF功率。可在约0瓦特与约200瓦特之间(例如，约50瓦特)的功率水平处将DC或RF偏压施加至基板。RF功率可以是周期性的或脉冲的并且可以是连续的或不连续的。在电介质层212的沉积期间，可将沉积反应器的处理腔室维持在约300℃与约650℃之间(例如，450℃)的温度以及约0.5托与10托之间(例如，5托)的压力下。在电介质层212的沉积期间位于喷淋头与基板支撑基座之间的间隔可介于约200密耳与约1000密耳之间(例如，400密耳)。在108处，将适合于形成金属层214的工艺气体供应至沉积反应器的处理腔室。金属层214可以是钨、铝、镍、钴、钽或钛、此类金属的合金或此类金属的硅化物的层。适合于形成金属层214的工艺气体可包括：氢气；金
属化合物，所述金属化合物包括来自由钨、铝、镍、钴、钽或钛构成的金属的组的金属；以及惰性气体(例如，氩气或氦气)。在110处，在电介质层212上形成金属层214。可使用的金属前体包括诸如金属烷基之类的有机金属化合物，其中一个示例为三甲基铝。也可将无机金属化合物(诸如氯化物和氟化物，例如氟化钨(WF6)、氯化钛(TiCl4)等)用作金属前体。在一个实施例中，使用PECVD工艺来形成金属层214，但可使用其他的沉积方法。在将气体混合物供应至处理腔室后，可使在108处提供至处理腔室的气体混合物电离成等离子体。PECVD工艺可使用高频RF功率和低频RF功率。可在约100瓦特至约1500瓦特的功率水平处以约1MHz与约20MHz之间(例如，约13.56MHz)的频率提供高频RF功率。可在约0瓦特至约500瓦特的功率水平处以约200kHz与约1MHz之间(例如，约350kHz)的频率提供低频RF功率。可在约0瓦特与约200瓦特之间(例如，约50瓦特)的功率水平处将DC或RF偏压施加至基板。RF功率可以是周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠的方法，所述方法包括以下步骤：在沉积反应器的处理腔室中提供基板；将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成电介质层；将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成金属层；将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述电介质层与所述金属层之间形成金属氮化物粘合层；以及重复以下步骤：将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成电介质层；将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成金属层；将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；以及在所述电介质层与所述金属层之间形成金属氮化物粘合层，以形成交替的电介质层与金属层的堆叠，所述堆叠在每一个电介质层与相邻的金属层之间具有金属氮化物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.21 US 61/929,7941.一种用于形成在3D存储器装置中使用的膜层的堆叠的方法，所述方法包括以下步骤：在沉积反应器的处理腔室中提供基板；将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成电介质层；将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成金属层；将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述电介质层与所述金属层之间形成金属氮化物粘合层；以及重复以下步骤：将适合于形成电介质层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成电介质层；将适合于形成金属层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；在所述基板上形成金属层；将适合于形成金属氮化物粘合层的一种或更多种工艺气体供应至所述沉积反应器的处理腔室内；以及在所述电介质层与所述金属层之间形成金属氮化物粘合层，以形成交替的电介质层与金属层的堆叠，所述堆叠在每一个电介质层与相邻的金属层之间具有金属氮化物层。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：使适合于形成所述电介质层的所述一种或更多种工艺气体在所述沉积反应器的处理腔室内部电离成等离子体；在将适合于形成所述金属层的所述一种或更多种气体供应至所述沉积反应器的处理腔室之后，使适合于形成所述金属层的所述一种或更多种工艺气体电离成等离子体；在将适合于形成所述金属氮化物粘合层的所述一种或更多种气体供应至所述
\t沉积反应器的处理腔室之后，使适合于形成所述金属氮化物粘合层的所述一种或更多种工艺气体电离成等离子体。3.如权利要求1所述的方法，其中所述电介质层包含选自由以下各项构成的组的材料：氧化物、氮化物、氮氧化物、磷硅玻璃、硼硅玻璃、磷硼硅玻璃以及上述各项的衍生物。4.如权利要求5所述的方法，其中适合于形成所述电介质层的所述一种或更多种工艺气体包含硅烷或四乙氧基硅烷中的至少一者以及氧气或一氧化二氮中的至少一者。5.如权利要求1所述的方法，其中所述金属层包含选自由以下各项构成的组的材料：钨、铝、镍、钴、钽、钛、上述各项的硅化物、上述各项的合金以及上述各项的衍生物。6.如权利要求5所述的方法，其中适合于形成所述金属层的所述一种或更多种工艺气体包含氢气、惰性气体以及金属化合物，所述金属化合物包括来自由钨、铝、镍、钴、钽或钛构成的组的金属。7.如权利要求1所述的方法，其中适合于形成所述金属氮化物粘合层的所述一种或更多种工艺气体包含：氢气；氨气；氮气与在工艺条件下为惰性的稀释气体中的一者或更多者；以及金属化合物，所述金属化合物包括来自由钨、铝、镍、钴、钽或钛构成的组的金属。8.如权利要求7所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩新海，N·拉贾戈帕兰，S·H·洪，金柏涵，M·斯利尼瓦萨恩，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US