3D-NAND器件中用于字线分离的方法与流程

本公开内容的实施例大致上关于填充半导体器件中的间隙或特征的方法。更具体而言，本公开内容的实施例关于在三维半导体器件中使用钨的间隙填充的方法。

背景技术：

1、半导体及电子加工产业持续致力于更大的生产率，同时提高沉积在具有更大表面积的基板上的层的均匀性。与新材料组合的这些相同因素还提供每基板面积电路的更高集成度。随着电路集成度提高，对关于层厚度的更大的均匀性及工艺控制的需求也提高了。结果，已开发了各种技术以便以成本效益的方式在基板上沉积层，同时维持对层的特性的控制。

2、v-nand或3d-nand(三维与非门)结构用于闪存应用中。v-nand器件为垂直堆叠的nand结构，具有以块的形式排列的大量单元。后栅极(gate-last)字线形成在当前是3d-nand制造中的主流工艺流程。在字线形成之前，基板为由内存串(memory string)支撑的分层氧化物堆叠。使用cvd或ald由钨填充间隙空间。内存堆叠的顶部/侧壁也涂布有钨。通过蚀刻工艺(例如，反应性离子蚀刻(rie)工艺或基于自由基的蚀刻工艺)从堆叠的顶部/侧壁移除钨，使得钨仅存在于间隙空间内并且每个钨填充物与其他钨填充物完全分离。然而，由于蚀刻工艺的负载效应(loading effect)，分离蚀刻经常造成在堆叠的顶部处与在底部处不同的字线凹陷(recess)。随着氧化物堆叠层增加，这种差异变得更加明显。

3、因此，本领域需要在三维结构化器件中用于字线分离的方法。

技术实现思路

1、本公开内容的一个或更多个实施例针对处理基板的方法。提供基板，所述基板具有间隔的氧化物层的堆叠，且所述氧化物层之间具有间隙。所述堆叠具有顶部及侧面，且每个间隙可形成字线。在所述堆叠上沉积金属，使得所述金属填充间隙并且以金属覆盖层(metal overburden)的厚度来覆盖所述堆叠的顶部及侧面。对金属进行氧化达到约覆盖层的厚度的深度，以在所述堆叠的顶部及侧面上形成金属氧化物，并且将所述金属留在间隙中作为字线。从所述堆叠的顶部及侧面蚀刻金属氧化物，将金属留在字线中。

2、本公开内容的另外的实施例针对处理基板的方法。提供基板，所述基板具有间隔的氧化物层的堆叠，且所述氧化物层之间具有间隙。所述堆叠具有顶部及侧面，且每个间隙可形成字线。在所述堆叠上沉积金属，使得所述金属填充间隙并且以金属覆盖层的厚度来覆盖所述堆叠的顶部及侧面。重复地氧化金属的表面以形成金属氧化物并从所述堆叠蚀刻所述金属氧化物，直到金属覆盖层被移除，将所述金属留在间隙中作为字线。

3、本公开内容的进一步的实施例针对处理基板的方法。提供基板，所述基板具有间隔的氧化物层的堆叠，且所述氧化物层之间具有间隙。所述堆叠具有顶部及侧面，且每个间隙可形成字线。任选地在间隔的氧化物层上形成阻挡层。所述阻挡层包括tin，tin的厚度在约至约的范围中。在所述堆叠上沉积钨，使得钨填充间隙并且以钨覆盖层的厚度来覆盖所述堆叠的顶部及侧面。重复地氧化钨的表面以形成氧化钨并蚀刻氧化钨的表面以移除钨覆盖层。间隙中的钨被留下得与所述堆叠的侧面基本上齐平。氧化所述表面的步骤包括暴露于o2，且蚀刻氧化钨的步骤包括暴露于wcl5或wcl6中的一者或更多者。钨沉积、钨氧化及蚀刻氧化钨在小于或等于约400℃的温度下发生。

技术特征：

1.一种处理基板的方法，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属包括钨，并且所述金属氧化物包括氧化钨。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属基本由钨组成。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述氧化物层上形成阻挡层的步骤，并且所述金属沉积在所述阻挡层上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阻挡层包括tin，tin的厚度在约至约的范围中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，存在多于50个的字线。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在蚀刻所述金属氧化物之后，移除所述金属覆盖层，并且在所述间隙中用于形成字线的所述金属与所述堆叠的所述侧面基本上齐平。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化及蚀刻在大于或等于约400℃的温度下发生。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，蚀刻所述金属氧化物的步骤包括：将所述金属氧化物暴露于金属卤化物蚀刻剂。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属卤化物蚀刻剂包括与所述金属氧化物相同的金属物种。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属卤化物蚀刻剂包括与所述金属氧化物的金属物种不同的金属物种。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化所述金属的步骤包括：将所述金属暴露于o2。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属覆盖层的厚度大于或等于约

技术总结
描述半导体器件(例如，3D‑NAND)中字线分离的方法。金属膜沉积在字线中及在间隔开的氧化物层的堆叠的表面上。通过高温氧化及蚀刻氧化物，或通过以单层方式氧化表面及蚀刻氧化物的低温原子层蚀刻，来移除金属膜。在移除金属覆盖层之后，字线被金属膜填充。

技术研发人员：陈一宏,段子青,A·B·玛里克,K·陈
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14