JP2015038964A5

JP2015038964A5 -

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Publication number: JP2015038964A5
Application number: JP2014107102A
Authority: JP
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2017-07-06

Description

他の実施形態：
上で開示したプロセス、方法、システム、装置、および組成物は、見やすくするためおよび理解しやすくするために特定の実施形態の文脈で詳細に述べてきたが、本開示の精神の範囲内でこれらのプロセス、方法、システム、装置、および組成物を実施する多くの代替法が存在することが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書で述べる実施形態は、限定ではなく、開示された本発明の概念の例示とみなすべきであり、本開示の主題を最終的に明らかにしている任意の請求項の範囲を不当に限定するための基礎として使用することは許されない。本発明は、以下の適用例としても実施可能である。
［適用例１］部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、前記方法が、
前記３Ｄ構造を有する基板を処理チャンバに提供するステップと、
前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第１の層を堆積するステップであって、それにより、前記第１の層が、前記３Ｄ構造の前記複数の内部領域を部分的に充填するステップと、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に垂直にエッチングするステップであって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第１の層の一部を除去することを含むステップと、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に水平にエッチングするステップであって、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を除去することを含むステップと、
垂直および水平にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップであって、それにより、前記第２の層が、前記第１の層によって充填されていない前記内部領域の少なくとも一部を充填するステップと
を含む方法。
［適用例２］前記タングステン含有材料の前記第１の層と前記第２の層との前記堆積がどちらも、タングステン含有前駆体と還元剤との反応を含む適用例１に記載の方法。
［適用例３］前記第１の活性化エッチング材料が、イオン種を含み、前記第２の活性化エッチング材料が、中性種を含む適用例１に記載の方法。
［適用例４］前記第２の活性化エッチング材料が、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成される適用例３に記載の方法。
［適用例５］前記第２の活性化エッチング材料への前記第１の活性化エッチング材料の変換が、前記第１の活性化エッチング材料の前記イオン種が１つまたは複数の電子を受け取り、前記第２の活性化エッチング材料の前記中性種に変換することを含む適用例４に記載の方法。
［適用例６］前記イオン種が、ＮＦ ₃ 、ＣＦ ₄ 、ＣＨＦ ₃ 、ＣＨ ₂ Ｆ ₂ 、およびＣＨ ₃ Ｆの１つまたは複数のイオン化によって前記処理チャンバ内部で生成される適用例５に記載の方法。
［適用例７］前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成されるイオン種を含むプラズマであり、
前記垂直エッチングが、前記イオンの一部が前記３Ｄ構造の底部に向けて指向されるように前記イオン種に電磁場を印加するステップを含み、
前記第２の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバから離れた位置で生成され、前記処理チャンバ内に導入される遊離基種を含むプラズマである
適用例３に記載の方法。
［適用例８］前記イオン種がフッ素を含み、
前記遊離基種がフッ素を含む
適用例７に記載の方法。
［適用例９］前記複数のフィーチャの少なくとも一部が、互いに実質的に垂直な位置合わせで積層される適用例１から適用例８８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例１０］前記構造が、互いに垂直に位置合わせされた１６個以上の垂直に積層されたフィーチャを有する適用例９に記載の方法。
［適用例１１］前記構造が、互いに垂直に位置合わせされた６４個以上の垂直に積層されたフィーチャを有する適用例１０に記載の方法。
［適用例１２］前記部分製造された半導体基板が、さらに外層を備え、前記外層が、タングステン堆積を受けやすく、前記外層の上に、タングステン含有材料の前記第１の層が堆積され、前記垂直エッチングが、前記３Ｄ構造の前記側壁の少なくとも一部分で前記外層を除去し、それにより、タングステン含有材料の前記第２の層の後続の堆積中にタングステン含有材料が前記部分に実質的に堆積されない適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例１３］タングステン堆積を受けやすい前記外層が、金属窒化物を含む適用例１２に記載の方法。
［適用例１４］金属窒化物が、窒化チタンである適用例１３に記載の方法。
［適用例１５］さらに、
前記垂直エッチングの後、しかし前記水平エッチングの前に、前記複数の内部領域の前記露出面の少なくとも一部を洗浄するステップ
を含む適用例１から適用例３、および適用例７から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例１６］前記３Ｄ構造を有する前記基板が、さらに、複数のポリシリコンピラーを含み、前記ポリシリコンピラーが、前記複数の開口を通した前記複数の内部領域への流体アクセス性を部分的に妨げる適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例１７］前記ポリシリコンピラーの間の前記水平ギャップが、約１〜２０ｎｍの間である適用例１６に記載の方法。
［適用例１８］さらに、
前記処理チャンバにポリマー前駆体を提供するステップと、
前記３Ｄ構造の一部分にわたって前記ポリマー前駆体の重合によって保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記垂直エッチングで前記部分がエッチングされる度合いを減少させるステップと
を含む適用例１から適用例３、および適用例７から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例１９］前記ポリマー前駆体が、ＣＦ ₄ 、ＣＨＦ ₃ 、ＣＨ ₂ Ｆ ₂ 、およびＣＨ ₃ Ｆから選択され、
前記ポリマー前駆体を提供するステップが、約３０〜４０ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に前記ポリマー前駆体を流すステップを含む
適用例１８に記載の方法。
［適用例２０］さらに、ＮＦ ₃ 、ＣＦ ₄ 、ＣＨＦ ₃ 、ＣＨ ₂ Ｆ ₂ 、およびＣＨ ₃ Ｆの１つまたは複数を約１００〜７００ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に流し、前記処理チャンバ内部でイオン化することによって、前記処理チャンバに前記第１の活性化エッチング材料を提供するステップを含む適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例２１］前記垂直エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５０〜９０ｍＴｏｒｒの間の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例２２］前記水平エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５ｍＴｏｒｒ未満の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例２３］前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成される１つまたは複数のイオン種を含むプラズマであり、
前記プラズマが、約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数を有する誘導結合ＲＦパワーによって発生および維持される誘導結合プラズマであり、また、約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数を有する基板ビアスＲＦパワーによって発生および維持される
適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例２４］前記基板ビアスＲＦパワーが、基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧を有する適用例２３に記載の方法。
［適用例２５］前記基板ビアスＲＦパワーが、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のレートで、かつ約１０％〜６０％のデューティサイクルで発振される適用例２４に記載の方法。
［適用例２６］前記誘導結合ＲＦパワーが、約５００〜６００ワットの間である適用例２３に記載の方法。
［適用例２７］前記誘導結合ＲＦパワーが、第１の発生コイルと第２の発生コイルとを備える発生コイルによって発生され、前記第１の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの外部領域に供給し、前記第２の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの内部領域に供給し、合計の誘導結合ＲＦパワーが、約０．１〜１．５の間の比で、前記第１の発生コイルと前記第２の発生コイルとの間で分けられる適用例２６に記載の方法。
［適用例２８］前記水平エッチング中に前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去することに対応する前記エッチング速度が、実質的に物質移動により律速される適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例２９］前記タングステン含有材料の前記第２の層が、実質的に空隙を含まずに前記複数の内部領域の内部に堆積される適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３０］前記垂直エッチングと、前記水平エッチングと、タングステン含有材料の第１および第２の層の前記堆積とが、同一の処理チャンバ内で行われる適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３１］前記垂直エッチングが、前記水平エッチング、ならびにタングステン含有材料の前記第１および第２の層の前記堆積とは異なる処理チャンバ内で行われる適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３２］さらに、
前記タングステン含有材料の前記第２の層を垂直にエッチングするステップであって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第２の層の一部を除去することを含むステップと、
タングステン含有材料の前記第２の層を水平にエッチングするステップであって、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を除去することを含むステップと、
第２の層を水平および垂直にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第３の層を堆積するステップであって、それにより、前記第３の層が、前記第１および第２の層によって充填されていない前記内部領域の部分の少なくとも一部を充填するステップと
を含む適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３３］さらに、前記垂直エッチング中に、約５００〜２０００ｓｃｃｍの流量で不活性希釈ガスを前記処理チャンバに流すステップを含む適用例１から適用例８のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３４］前記不活性希釈ガスが、Ｈｅ、またはＡｒ、またはそれら両方を含む適用例３３に記載の方法。
［適用例３５］部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填するための装置であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、複数のフィーチャに通じており、前記複数のフィーチャが、前記複数の開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部域を有し、装置が、
処理チャンバと、
前記３Ｄ構造を有する前記基板を保持するように構成された前記処理チャンバ内部の基板ホルダと、
タングステン含有前駆体および還元剤を前記処理チャンバ内に導入するように構成された１つまたは複数のガス入口と、
前記処理チャンバ内部で誘導結合プラズマを発生および維持するように構成された第１および第２の電源とを備え、前記第１の電源が、誘導結合ＲＦパワーを前記プラズマに供給し、前記第２の電源が、基板ビアスＲＦパワーを前記プラズマに供給し、
装置がさらに、機械可読コードの形態での命令を有する制御装置を備え、前記制御装置が、前記命令を実行するように構成され、前記命令が、
約５０〜５００ｓｃｃｍの間のタングステン含有前駆体の流量および０〜１００００ｓｃｃｍの間の還元剤の流量で、前記処理チャンバ内へのタングステン含有前駆体の流れおよび還元剤の流れを導入するように前記１つまたは複数のガス入口を操作し、それと同時に、約１〜１００Ｔｏｒｒの間の前記処理チャンバ内部の圧力と、約２００〜４５０℃の間の前記処理チャンバ内部の温度とを維持し、それにより、タングステン含有材料の層が、前記タングステン含有前駆体と前記還元剤との化学反応によって前記３Ｄ構造の内部に堆積されるようにするための命令と、
約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数で前記第１の電源を動作させ、約５００〜６００ワットの間のＲＦパワーを発生させるための命令と、
約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数で、かつ前記基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧で、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のパルスレートおよび約１０％〜６０％の間のデューティサイクルで前記第２の電源を動作させるための命令と
を含む装置。
［適用例３６］さらに、
前記処理チャンバから離れているが、前記処理チャンバに流体的に結合されたプラズマ発生チャンバ内部で第２のプラズマを発生および維持するように構成された第３の電源を備え、
前記制御装置の前記命令が、さらに、
約４００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの間の周波数で前記第３の電源を動作させ、約４００〜２０００ワットの間のＲＦパワーを発生させるための命令を含む
適用例３５に記載の装置。
［適用例３７］部分製造された半導体基板の３Ｄ構造を充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、方法が、
前記３Ｄ構造を有する基板を提供するステップであって、前記３Ｄ構造が、前記３Ｄ構造の側壁および／または前記３Ｄ構造の側壁にある開口を少なくとも部分的に覆い、かつ前記複数の内部領域を部分的に充填するタングステン含有材料の第１の層を既に有し、しかし、前記複数の内部領域の一部が、前記第１の層によって充填されていないステップと、
前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、前記側壁および／または前記側壁の開口から前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去するために、垂直にエッチングするステップと、
前記複数の内部領域から前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去するために、水平にエッチングするステップと
を含む方法。
［適用例３８］さらに、水平および垂直にエッチングした後に、前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップを含む適用例３７に記載の方法。
［適用例３９］前記垂直エッチングが、第１の活性化エッチング材料を利用し、前記水平エッチングが、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成された第２の活性化エッチング材料を利用する適用例３７に記載の方法。
［適用例４０］部分製造された半導体基板の３Ｄ構造を充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、方法が、
前記３次元構造内にタングステン含有材料の第１の層を堆積するステップと、
前記第１の層を堆積した後に、イオンエッチング種を含むプラズマを発生させ、前記イオンの一部が前記構造のベースに向かって下に指向されるように前記イオンに電磁場を印加することによって、垂直にエッチングするステップと、
垂直にエッチングした後に、前記３Ｄ構造を有する前記基板を保持する前記処理チャンバから離れた位置で遊離基種を発生し、前記遊離基種を前記処理チャンバ内に導入することによって、水平にエッチングするステップと、
前記水平エッチング後に、前記３次元構造内に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップと
を含む方法。
［適用例４１］部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填するための装置であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、複数のフィーチャに通じており、前記複数のフィーチャが、前記複数の開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部域を有し、装置が、
処理チャンバと、
前記３Ｄ構造を有する前記基板を保持するように構成された前記処理チャンバ内部の基板ホルダと、
タングステン含有前駆体および還元剤を前記処理チャンバ内に導入するように構成された１つまたは複数のガス入口と、
イオン化されたプラズマを前記処理チャンバ内部で発生および維持するように構成された電源と、
前記１つまたは複数のガス入口および電源を動作させるための機械可読コードの形態での命令を有する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記命令を実行するように構成され、前記命令が、
前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第１の層を堆積するための命令であって、それにより、前記第１の層が、前記３Ｄ構造の前記複数の内部領域を部分的に充填する命令と、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に垂直および水平にエッチングするための命令であって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第１の層の一部を除去することを含み、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を除去することを含む命令と、
垂直および水平にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するための命令であって、それにより、前記第２の層が、前記第１の層によって充填されていない前記内部領域の少なくとも一部を充填する命令と
を含む装置。
［適用例４２］前記タングステン含有材料の前記第１の層と前記第２の層との前記堆積がどちらも、タングステン含有前駆体と還元剤との反応を含む適用例４１に記載の装置。
［適用例４３］前記第１の活性化エッチング材料が、イオン種を含み、前記第２の活性化エッチング材料が、中性種を含む適用例４１に記載の装置。
［適用例４４］前記第２の活性化エッチング材料が、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成される適用例４３に記載の装置。
［適用例４５］前記第２の活性化エッチング材料への前記第１の活性化エッチング材料の変換が、前記第１の活性化エッチング材料の前記イオン種が１つまたは複数の電子を受け取り、前記第２の活性化エッチング材料の前記中性種に変換することを含む適用例４４に記載の装置。
［適用例４６］前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成されるイオン種を含むプラズマであり、
前記垂直エッチングが、前記イオンの一部が前記３Ｄ構造の底部に向けて指向されるように前記イオン種に電磁場を印加することを含み、
前記第２の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバから離れた位置で生成され、前記処理チャンバ内に導入される遊離基種を含むプラズマである
適用例４３に記載の装置。
［適用例４７］前記部分製造された半導体基板が、さらに外層を備え、前記外層が、タングステン堆積を受けやすく、前記外層の上に、タングステン含有材料の前記第１の層が堆積され、前記垂直エッチングが、前記３Ｄ構造の前記側壁の少なくとも一部分で前記外層を除去し、それにより、タングステン含有材料の前記第２の層の後続の堆積中にタングステン含有材料が前記部分に実質的に堆積されない適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例４８］前記制御装置の前記命令が、さらに、前記垂直エッチングの後、しかし前記水平エッチングの前に、前記複数の内部領域の前記露出面の少なくとも一部を洗浄するための命令を含む適用例４１から適用例４３、および適用例４６に記載の装置。
［適用例４９］前記制御装置の前記命令が、さらに、
前記処理チャンバ内にポリマー前駆体を流すための命令と、
前記３Ｄ構造の一部分にわたって前記ポリマー前駆体の重合によって保護層を形成するための命令とを含み、前記保護層が、前記垂直エッチングで前記部分がエッチングされる度合いを減少させる
適用例４１から適用例４３、および適用例４６に記載の装置。
［適用例５０］前記流れが、約３０〜４０ｓｃｃｍの間の流量である適用例４９に記載の装置。
［適用例５１］前記制御装置が、さらに、前記第１の活性化エッチング材料の前駆体を約１００〜７００ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に流し、前記処理チャンバ内でイオン化するための命令を含む適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例５２］前記垂直エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５０〜９０ｍＴｏｒｒの間の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例５３］前記水平エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５ｍＴｏｒｒ未満の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例５４］前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成される１つまたは複数のイオン種を含むプラズマであり、
前記プラズマが、約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数を有する誘導結合ＲＦパワーによって発生および維持される誘導結合プラズマであり、また、約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数を有する基板ビアスＲＦパワーによって発生および維持される
適用例４１に記載の装置。
［適用例５５］前記基板ビアスＲＦパワーが、基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧を有する適用例５４に記載の装置。
［適用例５６］前記基板ビアスＲＦパワーが、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のレートで、かつ約１０％〜６０％のデューティサイクルで発振される適用例５５に記載の装置。
［適用例５７］前記誘導結合ＲＦパワーが、約５００〜６００ワットの間である適用例５４に記載の装置。
［適用例５８］前記誘導結合ＲＦパワーが、第１の発生コイルと第２の発生コイルとを備える発生コイルによって発生され、前記第１の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの外部領域に供給し、前記第２の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの内部領域に供給し、合計の誘導結合ＲＦパワーが、約０．１〜１．５の間の比で、前記第１の発生コイルと前記第２の発生コイルとの間で分けられる適用例５７に記載の装置。
［適用例５９］前記水平エッチング中に前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去することに対応する前記エッチング速度が、実質的に物質異同により律速される適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例６０］前記タングステン含有材料の前記第２の層が、実質的に空隙を含まずに前記複数の内部領域の内部に堆積される適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例６１］前記制御装置の前記命令が、さらに、
タングステン含有材料の前記第２の層を垂直および水平にエッチングするための命令であって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第２の層の一部を除去することを含み、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を除去することを含む命令と、
前記第２の層を水平および垂直にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第３の層を堆積するための命令とを含み、それにより、前記第３の層が、前記第１および第２の層によって充填されていない前記内部領域の部分の少なくとも一部を充填する
適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。
［適用例６２］前記制御装置の前記命令が、さらに、
前記垂直エッチング中に、約５００〜２０００ｓｃｃｍの流量で不活性希釈ガスを前記処理チャンバに流すための命令
を含む適用例４１から適用例４６のいずれか一項に記載の装置。

Claims

部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、前記方法が、
前記３Ｄ構造を有する基板を処理チャンバに提供するステップと、
前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第１の層を堆積するステップであって、それにより、前記第１の層が、前記３Ｄ構造の前記複数の内部領域を部分的に充填するステップと、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に垂直にエッチングするステップであって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第１の層の一部を除去することを含むステップと、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に水平にエッチングするステップであって、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を除去することを含むステップと、
垂直および水平にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップであって、それにより、前記第２の層が、前記第１の層によって充填されていない前記内部領域の少なくとも一部を充填するステップと
を含む方法。
前記タングステン含有材料の前記第１の層と前記第２の層との前記堆積がどちらも、タングステン含有前駆体と還元剤との反応を含む請求項１に記載の方法。
前記第１の活性化エッチング材料が、イオン種を含み、前記第２の活性化エッチング材料が、中性種を含む請求項１に記載の方法。
前記第２の活性化エッチング材料が、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成される請求項３に記載の方法。
前記第２の活性化エッチング材料への前記第１の活性化エッチング材料の変換が、前記第１の活性化エッチング材料の前記イオン種が１つまたは複数の電子を受け取り、前記第２の活性化エッチング材料の前記中性種に変換することを含む請求項４に記載の方法。
前記イオン種が、ＮＦ₃、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、およびＣＨ₃Ｆの１つまたは複数のイオン化によって前記処理チャンバ内部で生成される請求項５に記載の方法。
前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成されるイオン種を含むプラズマであり、
前記垂直エッチングが、前記イオンの一部が前記３Ｄ構造の底部に向けて指向されるように前記イオン種に電磁場を印加するステップを含み、
前記第２の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバから離れた位置で生成され、前記処理チャンバ内に導入される遊離基種を含むプラズマである
請求項３に記載の方法。
前記イオン種がフッ素を含み、
前記遊離基種がフッ素を含む
請求項７に記載の方法。
前記複数のフィーチャの少なくとも一部が、互いに実質的に垂直な位置合わせで積層される請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記３Ｄ構造が、互いに垂直に位置合わせされた１６個以上の垂直に積層されたフィーチャを有する請求項９に記載の方法。
前記構造が、互いに垂直に位置合わせされた６４個以上の垂直に積層されたフィーチャを有する請求項１０に記載の方法。
前記部分製造された半導体基板が、さらに外層を備え、前記外層が、タングステン堆積を受けやすく、前記外層の上に、タングステン含有材料の前記第１の層が堆積され、前記垂直エッチングが、前記３Ｄ構造の前記側壁の少なくとも一部分で前記外層を除去し、それにより、タングステン含有材料の前記第２の層の後続の堆積中にタングステン含有材料が前記一部分に実質的に堆積されない請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
タングステン堆積を受けやすい前記外層が、金属窒化物を含む請求項１２に記載の方法。
金属窒化物が、窒化チタンである請求項１３に記載の方法。
さらに、
前記垂直エッチングの後、しかし前記水平エッチングの前に、前記複数の内部領域の露出面の少なくとも一部を洗浄するステップ
を含む請求項１から請求項３、および請求項７から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記３Ｄ構造を有する前記基板が、さらに、互いの間に水平ギャップを備える複数のポリシリコンピラーを含み、前記ポリシリコンピラーが、前記複数の開口を通した前記複数の内部領域への流体アクセス性を部分的に妨げる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記複数のポリシリコンピラーの間の前記各水平ギャップが、約１〜２０ｎｍである請求項１６に記載の方法。
さらに、
前記処理チャンバにポリマー前駆体を提供するステップと、
前記３Ｄ構造の一部分にわたって前記ポリマー前駆体の重合によって保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記垂直エッチングで前記一部分がエッチングされる度合いを減少させるステップと
を含む請求項１から請求項３、および請求項７から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記ポリマー前駆体が、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、およびＣＨ₃Ｆから選択され、
前記ポリマー前駆体を提供するステップが、約３０〜４０ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に前記ポリマー前駆体を流すステップを含む
請求項１８に記載の方法。
さらに、ＮＦ₃、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、およびＣＨ₃Ｆの１つまたは複数を約１００〜７００ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に流し、前記処理チャンバ内部でイオン化することによって、前記処理チャンバに前記第１の活性化エッチング材料を提供するステップを含む請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記垂直エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５０〜９０ｍＴｏｒｒの間の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記水平エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５ｍＴｏｒｒ未満の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成される１つまたは複数のイオン種を含むプラズマであり、
前記プラズマが、約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数を有する誘導結合ＲＦパワーによって発生および維持される誘導結合プラズマであり、また、約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数を有する基板ビアスＲＦパワーによって発生および維持される
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記基板ビアスＲＦパワーが、基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧を有する請求項２３に記載の方法。
前記基板ビアスＲＦパワーが、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のレートで、かつ約１０％〜６０％のデューティサイクルで発振される請求項２４に記載の方法。
前記誘導結合ＲＦパワーが、約５００〜６００ワットの間である請求項２３に記載の方法。
前記誘導結合ＲＦパワーが、第１の発生コイルと第２の発生コイルとを備える発生コイルによって発生され、前記第１の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの外部領域に供給し、前記第２の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの内部領域に供給し、合計の誘導結合ＲＦパワーが、約０．１〜１．５の間の比で、前記第１の発生コイルと前記第２の発生コイルとの間で分けられる請求項２６に記載の方法。
前記水平エッチング中に前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去することに対応する前記エッチング速度が、実質的に物質移動により律速される請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記タングステン含有材料の前記第２の層が、実質的に空隙を含まずに前記複数の内部領域の内部に堆積される請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記垂直エッチングと、前記水平エッチングと、タングステン含有材料の第１および第２の層の前記堆積とが、同一の処理チャンバ内で行われる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記垂直エッチングが、前記水平エッチング、ならびにタングステン含有材料の前記第１および第２の層の前記堆積とは異なる処理チャンバ内で行われる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
さらに、
前記タングステン含有材料の前記第２の層を垂直にエッチングするステップであって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第２の層の一部を除去することを含むステップと、
タングステン含有材料の前記第２の層を水平にエッチングするステップであって、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を除去することを含むステップと、
第２の層を水平および垂直にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第３の層を堆積するステップであって、それにより、前記第３の層が、前記第１および第２の層によって充填されていない前記内部領域の部分の少なくとも一部を充填するステップと
を含む請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
さらに、前記垂直エッチング中に、約５００〜２０００ｓｃｃｍの流量で不活性希釈ガスを前記処理チャンバに流すステップを含む請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
前記不活性希釈ガスが、Ｈｅ、またはＡｒ、またはそれら両方を含む請求項３３に記載の方法。
部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填するための装置であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、複数のフィーチャに通じており、前記複数のフィーチャが、前記複数の開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部域を有し、装置が、
処理チャンバと、
前記３Ｄ構造を有する前記半導体基板を保持するように構成された前記処理チャンバ内部の基板ホルダと、
タングステン含有前駆体および還元剤を前記処理チャンバ内に導入するように構成された１つまたは複数のガス入口と、
前記処理チャンバ内部で誘導結合プラズマを発生および維持するように構成された第１および第２の電源とを備え、前記第１の電源が、誘導結合ＲＦパワーを前記誘導結合プラズマに供給し、前記第２の電源が、基板ビアスＲＦパワーを前記誘導結合プラズマに供給し、
装置がさらに、機械可読コードの形態での命令を有する制御装置を備え、前記制御装置が、前記命令を実行するように構成され、前記命令が、
約５０〜５００ｓｃｃｍの間のタングステン含有前駆体の流量および０〜１００００ｓｃｃｍの間の還元剤の流量で、前記処理チャンバ内へのタングステン含有前駆体の流れおよび還元剤の流れを導入するように前記１つまたは複数のガス入口を操作し、それと同時に、約１〜１００Ｔｏｒｒの間の前記処理チャンバ内部の圧力と、約２００〜４５０℃の間の前記処理チャンバ内部の温度とを維持し、それにより、タングステン含有材料の層が、前記タングステン含有前駆体と前記還元剤との化学反応によって前記３Ｄ構造の内部に堆積されるようにするための命令と、
約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数で前記第１の電源を動作させ、約５００〜６００ワットの間のＲＦパワーを発生させるための命令と、
約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数で、かつ前記半導体基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧で、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のパルスレートおよび約１０％〜６０％の間のデューティサイクルで前記第２の電源を動作させるための命令と
を含む装置。
さらに、
前記処理チャンバから離れているが、前記処理チャンバに流体的に結合されたプラズマ発生チャンバ内部で第２のプラズマを発生および維持するように構成された第３の電源を備え、
前記制御装置の前記命令が、さらに、
約４００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの間の周波数で前記第３の電源を動作させ、約４００〜２０００ワットの間のＲＦパワーを発生させるための命令を含む
請求項３５に記載の装置。
部分製造された半導体基板の３Ｄ構造を充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、方法が、
前記３Ｄ構造を有する基板を提供するステップであって、前記３Ｄ構造が、前記３Ｄ構造の側壁および／または前記３Ｄ構造の側壁にある開口を少なくとも部分的に覆い、かつ前記複数の内部領域を部分的に充填するタングステン含有材料の第１の層を既に有し、しかし、前記複数の内部領域の一部が、前記第１の層によって充填されていないステップと、
前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、前記側壁および／または前記側壁の開口から前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去するために、垂直にエッチングするステップと、
前記複数の内部領域から前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去するために、水平にエッチングするステップと
を含む方法。
さらに、水平および垂直にエッチングした後に、前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップを含む請求項３７に記載の方法。
前記垂直エッチングが、第１の活性化エッチング材料を利用し、前記水平エッチングが、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成された第２の活性化エッチング材料を利用する請求項３７に記載の方法。
部分製造された半導体基板の３Ｄ構造を充填する方法であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、前記開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部領域を有する複数のフィーチャに通じており、方法が、
前記３Ｄ構造内にタングステン含有材料の第１の層を堆積するステップと、
前記第１の層を堆積した後に、イオンエッチング種を含むプラズマを発生させ、前記イオンの一部が前記３Ｄ構造のベースに向かって下に指向されるように前記イオンに電磁場を印加することによって、垂直にエッチングするステップと、
垂直にエッチングした後に、前記３Ｄ構造を有する前記半導体基板を保持する処理チャンバから離れた位置で遊離基種を発生し、前記遊離基種を前記処理チャンバ内に導入することによって、水平にエッチングするステップと、
前記水平エッチング後に、前記３Ｄ構造内に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するステップと
を含む方法。
部分製造された半導体基板の３Ｄ構造をタングステン含有材料で充填するための装置であって、前記３Ｄ構造が側壁を備え、前記側壁にある複数の開口が、複数のフィーチャに通じており、前記複数のフィーチャが、前記複数の開口を通して流体的にアクセス可能な複数の内部域を有し、装置が、
処理チャンバと、
前記３Ｄ構造を有する前記半導体基板を保持するように構成された前記処理チャンバ内部の基板ホルダと、
タングステン含有前駆体および還元剤を前記処理チャンバ内に導入するように構成された１つまたは複数のガス入口と、
イオン化されたプラズマを前記処理チャンバ内部で発生および維持するように構成された電源と、
前記１つまたは複数のガス入口および電源を動作させるための機械可読コードの形態での命令を有する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記命令を実行するように構成され、前記命令が、
前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第１の層を堆積するための命令であって、それにより、前記第１の層が、前記３Ｄ構造の前記複数の内部領域を部分的に充填する命令と、
前記タングステン含有材料の前記第１の層を堆積した後に垂直および水平にエッチングするための命令であって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第１の層の一部を除去することを含み、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して前記複数の内部領域から前記第１の層の一部を除去することを含む命令と、
垂直および水平にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第２の層を堆積するための命令であって、それにより、前記第２の層が、前記第１の層によって充填されていない前記内部領域の少なくとも一部を充填する命令と
を含む装置。
前記タングステン含有材料の前記第１の層と前記第２の層との前記堆積がどちらも、タングステン含有前駆体と還元剤との反応を含む請求項４１に記載の装置。
前記第１の活性化エッチング材料が、イオン種を含み、前記第２の活性化エッチング材料が、中性種を含む請求項４１に記載の装置。
前記第２の活性化エッチング材料が、前記３Ｄ構造内部での前記第１の活性化エッチング材料の変換により生成される請求項４３に記載の装置。
前記第２の活性化エッチング材料への前記第１の活性化エッチング材料の変換が、前記第１の活性化エッチング材料の前記イオン種が１つまたは複数の電子を受け取り、前記第２の活性化エッチング材料の前記中性種に変換することを含む請求項４４に記載の装置。
前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成されるイオン種を含むプラズマであり、
前記垂直エッチングが、前記イオンの一部が前記３Ｄ構造の底部に向けて指向されるように前記イオン種に電磁場を印加することを含み、
前記第２の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバから離れた位置で生成され、前記処理チャンバ内に導入される遊離基種を含むプラズマである
請求項４３に記載の装置。
前記部分製造された半導体基板が、さらに外層を備え、前記外層が、タングステン堆積を受けやすく、前記外層の上に、タングステン含有材料の前記第１の層が堆積され、前記垂直エッチングが、前記３Ｄ構造の前記側壁の少なくとも一部分で前記外層を除去し、それにより、タングステン含有材料の前記第２の層の後続の堆積中にタングステン含有材料が前記一部分に実質的に堆積されない請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記制御装置の前記命令が、さらに、前記垂直エッチングの後、しかし前記水平エッチングの前に、前記複数の内部領域の露出面の少なくとも一部を洗浄するための命令を含む請求項４１から請求項４３、および請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記制御装置の前記命令が、さらに、
前記処理チャンバ内にポリマー前駆体を流すための命令と、
前記３Ｄ構造の一部分にわたって前記ポリマー前駆体の重合によって保護層を形成するための命令とを含み、前記保護層が、前記垂直エッチングで前記一部分がエッチングされる度合いを減少させる
請求項４１から請求項４３、および請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記流れが、約３０〜４０ｓｃｃｍの間の流量である請求項４９に記載の装置。
前記制御装置が、さらに、前記第１の活性化エッチング材料の前駆体を約１００〜７００ｓｃｃｍの間の流量で前記処理チャンバ内に流し、前記処理チャンバ内でイオン化するための命令を含む請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記垂直エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５０〜９０ｍＴｏｒｒの間の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記水平エッチングが、
約１０〜１２０℃の間の温度、および
約５ｍＴｏｒｒ未満の圧力
で維持された前記処理チャンバを用いて行われ、
それと同時に、タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去する
請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記第１の活性化エッチング材料が、前記処理チャンバ内部で生成される１つまたは複数のイオン種を含むプラズマであり、
前記プラズマが、約１３〜６０ＭＨｚの間の周波数を有する誘導結合ＲＦパワーによって発生および維持される誘導結合プラズマであり、また、約４００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの間の周波数を有する基板ビアスＲＦパワーによって発生および維持される
請求項４１に記載の装置。
前記基板ビアスＲＦパワーが、基板に対して約１００〜５００ボルトの間の電圧を有する請求項５４に記載の装置。
前記基板ビアスＲＦパワーが、約１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間のレートで、かつ約１０％〜６０％のデューティサイクルで発振される請求項５５に記載の装置。
前記誘導結合ＲＦパワーが、約５００〜６００ワットの間である請求項５４に記載の装置。
前記誘導結合ＲＦパワーが、第１の発生コイルと第２の発生コイルとを備える発生コイルによって発生され、前記第１の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの外部領域に供給し、前記第２の発生コイルが、誘導結合ＲＦパワーを前記処理チャンバの内部領域に供給し、合計の誘導結合ＲＦパワーが、約０．１〜１．５の間の比で、前記第１の発生コイルと前記第２の発生コイルとの間で分けられる請求項５７に記載の装置。
前記水平エッチング中に前記タングステン含有材料の前記第１の層の一部を除去することに対応する前記エッチングの速度が、実質的に物質異同により律速される請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記タングステン含有材料の前記第２の層が、実質的に空隙を含まずに前記複数の内部領域の内部に堆積される請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記制御装置の前記命令が、さらに、
タングステン含有材料の前記第２の層を垂直および水平にエッチングするための命令であって、前記垂直エッチングが、前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を実質的に除去することなく、第１の活性化エッチング材料を使用して前記側壁から前記第２の層の一部を除去することを含み、前記水平エッチングが、第２の活性化エッチング材料を使用して前記複数の内部領域から前記第２の層の一部を除去することを含む命令と、
前記第２の層を水平および垂直にエッチングした後に前記３Ｄ構造内部に前記タングステン含有材料の第３の層を堆積するための命令とを含み、それにより、前記第３の層が、前記第１および第２の層によって充填されていない前記内部領域の部分の少なくとも一部を充填する
請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。
前記制御装置の前記命令が、さらに、
前記垂直エッチング中に、約５００〜２０００ｓｃｃｍの流量で不活性希釈ガスを前記処理チャンバに流すための命令
を含む請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の装置。