用于3D NAND存储器器件的基于CVD的氧化物-金属多结构制造技术

本文描述的实现大体涉及一种用于形成金属层的方法和一种用于在金属层上形成氧化物层的方法，在一个实现中，在种晶层上形成所述金属层，并且所述种晶层有助于所述金属层中的金属以小粒度成核而不影响所述金属层的导电性。可以使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成所述金属层，并且氮气可以与前驱物气体一起流入处理腔室中，在另一个实现中，在所述金属层上形成阻挡层，以便防止所述金属层在随后的氧化物层沉积工艺期间氧化，在另一个实现中，在沉积所述氧化物层之前处理所述金属层，以防止所述金属层氧化。

Oxide-Metal Multistructure Based on CVD for 3D NAND Memory Devices

The implementation described herein relates generally to a method for forming a metal layer and a method for forming an oxide layer on a metal layer. In one implementation, the metal layer is formed on a seed layer, and the seed layer helps the metal in the metal layer nucleate in a small size without affecting the conductivity of the metal layer. The metal layer can be formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and nitrogen can flow into the treatment chamber together with the precursor gas. In another implementation, a barrier layer is formed on the metal layer to prevent oxidation of the metal layer during subsequent oxide layer deposition process. In another implementation, the oxide layer is treated before deposition. The metal layer prevents oxidation of the metal layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3DNAND存储器器件的基于CVD的氧化物-金属多结构
本文描述的实现大体涉及用于形成金属层的方法和用于在金属层上形成氧化物层的方法。本文描述的实现还涉及用于形成氧化物-金属多层结构的方法。
技术介绍
计算机存储器器件的设计者一直寻求更小的几何形状和增加的容量而成本较低。为此，现在将存储器单元的部件堆叠在彼此之上以形成三维(3D)单元。一种这样的技术是NAND快闪存储器，NAND快闪存储器可以在存储卡、USB快闪驱动器、固态驱动器和类似的产品中找到，以用于数据存储和传输。在NAND快闪存储器中，由晶体管制成的存储器单元串联地连接，并且可以堆叠成竖直层以形成密集地封装的高容量器件。由于没有移动零件，快闪驱动器使用较少功率，并且比普通的硬盘驱动器更耐用。因此，人们对在增加快闪驱动器的容量的同时减小其大小和成本有极大的兴趣。为了形成用于存储器单元的3D结构，电荷捕集晶体管可以堆叠到竖直层中。竖直层可以是交替的氧化物层和金属。然而，已知通过化学气相沉积(CVD)工艺沉积的金属层具有大的粒度、高的表面粗糙度和高的拉伸应力，并且在随后的氧化物沉积工艺期间易于氧化。因此，需要一种形成金属层的改进的方法。
技术实现思路
本文描述的实现大体涉及用于形成金属层的方法和用于在金属层上形成氧化物层的方法，本文描述的实现还涉及用于形成氧化物-金属多层结构的方法。在一个实现中，方法包括：将基板放入处理腔室中；和在所述基板上形成含金属层。所述在所述基板上形成含金属层包括：将基板温度增加到处理温度；使含金属的前驱物和氮气流入所述处理腔室中，其中所述含金属的前驱物的流率与所述氮气的流率的比率的范围是从10:1至1:3；和通过以高频射频功率和低频射频功率点燃所述含金属的前驱物和所述氮气来在所述处理腔室内形成等离子体。在另一个实现中，方法包括：将基板放入处理腔室中；在所述基板上形成金属层；用含氮等离子体处理所述金属层的表面；和在所述金属层的处理过的表面上形成氧化物层。在另一个实现中，方法包括：将基板放入处理腔室中；在所述基板上形成金属层；和在所述金属层上形成氧化物层。所述形成氧化物层包括：使不含氧的前驱物流入处理腔室中，其中由等离子体激发所述不含氧的前驱物以形成不含氧的物种；使含氧气体流入所述处理腔室中，其中由所述等离子体激发所述含氧气体以形成含氧物种；和将所述不含氧的物种结合到所述含氧物种。附图说明为了能够详细地理解本公开的上述特征所用方式，上文简要地概述的本公开的更具体的描述可以参考实现进行，实现中的一些在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了本公开的所选择的实现，并且因此不应视为限制本公开的范围，因为本公开可允许其它等效实现。图1A-1C是根据本文公开的实现的多层结构的示意性横截面图。图2A-2C示意性地示出了根据本文公开的实现的种晶层和在种晶层上的金属层的形成。图3示出了根据本文公开的一个实现的用于形成金属层的工艺。图4示出了根据本文公开的另一个实现的用于形成金属层的工艺。图5是示出根据本文公开的实现的在金属层形成期间使氮气与含金属的前驱物共流动的效果的图。图6A-6C示意性地示出了根据本文公开的实现的在金属层上的阻挡层和在阻挡层上的氧化物层的形成。图7示出了根据本文公开的一个实现的用于处理金属层的表面的工艺。图8示出了根据本文公开的一个实现的用于形成氧化物层的工艺。图9A-9E示意性地示出了根据本文公开的实现的图1A中所示的多层结构的形成。为了促进理解，已尽可能使用相同的附图标记指示各图共有的相同元件。另外，一个实现中的要素可有利地适于在本文所述的其它实现中进行利用。具体实施方式本文描述的实现大体涉及一种用于形成金属层的方法和一种用于在金属层上形成氧化物层的方法。在一个实现中，在种晶层上形成金属层，并且种晶层有助于金属层中的金属以小粒度成核而不影响金属层的导电性。可以使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成金属层，并且氮气可以与前驱物气体一起流入处理腔室中。在另一个实现中，在金属层上形成阻挡层，以便防止金属层在随后的氧化物层沉积工艺期间氧化。在另一个实现中，在沉积氧化物层之前处理金属层，以防止金属层氧化。图1A-1C是根据本文公开的实现的多层结构100的示意性横截面图。如图1A所示，多层结构100包括交替的金属层102和氧化物层104。氧化物层104可以是氧化硅层或任何其它合适的氧化物层。金属层102可以是钨层或任何其它合适的金属层。金属层102可以包含以下元素中的一种或多种：钴、钼、钨、钽、钛、钌、铑、铜、铁、锰、钒、铌、铪、锆、钇、铝、锡、铬或镧。在该说明性示例中，沉积第一或底部金属层102，接着是氧化物层104，然后是另一个金属层102，接着是另一个氧化物层104，接着是另一个金属层102，并且然后是另一个氧化物层104。应理解，在实践中还将提供附加层。在一个实现中，多层结构100包括100层交替的金属层102和氧化物层104。此外，底部层可以是氧化物层104(未示出)。或者，底部层可以是金属层102，如图1A所示。接着，在多层结构100中形成多个通道106(示出两个)，如图1B所示。多个通道106可以通过任何合适的方法形成，诸如干法蚀刻。接着，材料108沉积在多个通道106中的每一个中，如图1C所示。材料108可以是任何合适的材料，诸如多晶硅。通常，使用CVD将金属层沉积在氧化物层上，并且基于CVD的金属层已知具有大粒度、高表面粗糙度、高拉伸应力并在随后的氧化物沉积工艺期间易于氧化。一种减小金属层中的粒度的方法是将金属层沉积在种晶层上。图2A-2C示意性地示出了根据本文公开的实现的种晶层202和在种晶层202上的金属层204的形成。图2A是基板200的示意性横截面图。基板200可以是任何合适的基板，并且可以包括已经形成在其上的一个或多个层。接着，如图2B所示，在基板200上形成种晶层202。种晶层202可以是氮化钛、氮化钼、氮化钨、非晶硼或非晶硅。在一个实现中，种晶层202为非晶硼层。种晶层202可以通过任何合适的方法沉积，诸如CVD或PECVD。接着，如图2C所示，在种晶层202上沉积金属层204。金属层204可以是图1A中所示的金属层102。金属层204可以是在合适的电子器件中的金属层。在一个实现中，金属层204是钨。种晶层202使金属层204以最小粒度成核而不影响金属层204的导电性。种晶层202还用作用于将金属层204粘合到基板200或氧化物层(诸如图1A中所示的氧化物层104)的粘合层。在一个实现中，金属层204具有约200埃的厚度并具有小于约30μohm*cm的电阻率。图1A中所示的每个金属层102可以沉积在种晶层(诸如种晶层202)上。为了进一步减小金属层204的粒度，使用图3和4中所示的方法来沉积金属层204。在一些实现中，金属层102或金属层204是含金属层，其可以是金属氮化物、金属硅化物或金属硅氮化物。在一个实现中，金属层102或金属层204是氮化钛或氮化钨。图3示出了根据本文公开的实现的用于形成金属层的工艺300。工艺300在框302处开始，该框302是将基板放入处理腔室中。基板可以是图2A中所示的基板200。处理腔室可以是任何合适的处理腔室，诸如PECVD处理腔室。将基板加热到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将基板放入处理腔室中；和在所述基板上形成含金属层，其中在所述基板上形成含金属层包括：将所述基板的温度增加到处理温度；使含金属的前驱物和氮气流入所述处理腔室中，其中所述含金属的前驱物的流率与所述氮气的流率的比率的范围为从10:1至1:3；和通过以高频射频功率和低频射频功率点燃所述含金属的前驱物和所述氮气来在所述处理腔室内部形成等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.28 US 62/355,6111.一种方法，包括：将基板放入处理腔室中；和在所述基板上形成含金属层，其中在所述基板上形成含金属层包括：将所述基板的温度增加到处理温度；使含金属的前驱物和氮气流入所述处理腔室中，其中所述含金属的前驱物的流率与所述氮气的流率的比率的范围为从10:1至1:3；和通过以高频射频功率和低频射频功率点燃所述含金属的前驱物和所述氮气来在所述处理腔室内部形成等离子体。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述基板上形成种晶层，其中所述含金属层形成在所述种晶层上。3.如权利要求2所述的方法，其中所述种晶层包含氮化钛、氮化钼、氮化钨、非晶硼或非晶硅。4.如权利要求1所述的方法，其中所述含金属层包含钴、钼、钨、钽、钛、钌、铑、铜、铁、锰、钒、铌、铪、锆、钇、铝、锡、铬或镧。5.如权利要求1所述的方法，其中所述含金属层包含金属氮化物、金属硅化物或金属硅氮化物。6.如权利要求1所述的方法，其中所述处理温度的范围为从约350摄氏度至约450摄氏度。7.如权利要求6的方法，其中所述含金属的前驱物的流率与所述氮气的流率的比率的范围为从10:1至1:2。8.如权利要求6所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·辛哈罗伊，K·陈，H·M·李，S·卡玛斯，A·B·玛里克，S·冈迪科塔，K·嘉纳基拉曼，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US