(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-10
(54)【発明の名称】アモルファスシリコンエッチング保護ライナの堆積プロセス
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240403BHJP
H10B 41/27 20230101ALI20240403BHJP
H10B 43/27 20230101ALI20240403BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240403BHJP
【FI】
H01L21/302 105A
H10B41/27
H10B43/27
H01L29/78 371
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023566639
(86)(22)【出願日】2022-04-01
(85)【翻訳文提出日】2023-12-22
(86)【国際出願番号】 US2022022988
(87)【国際公開番号】W WO2022231760
(87)【国際公開日】2022-11-03
(32)【優先日】2021-04-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【住所又は居所原語表記】3050 Bowers Avenue Santa Clara CA 95054 U.S.A.
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】シェン, ツェシン
(72)【発明者】
【氏名】チー, ボー
(72)【発明者】
【氏名】マリック, アビジット ビー.
【テーマコード(参考)】
5F004
5F083
5F101
【Fターム(参考)】
5F004AA09
5F004BD04
5F004CA04
5F004DA00
5F004DA17
5F004DA22
5F004DA23
5F004DA24
5F004DA25
5F004DA26
5F004DB03
5F004DB07
5F004EA03
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5F004EA28
5F004EA37
5F004EB01
5F083EP76
5F083ER21
5F083GA10
5F083GA27
5F083JA56
5F083PR03
5F083PR21
5F083PR22
5F101BA01
5F101BA41
5F101BD30
5F101BD34
5F101BE07
5F101BH02
5F101BH14
(57)【要約】
本開示の実施形態は、概して、メモリデバイス等の電子デバイスの製造に関する。1又は複数の実施形態では、デバイスの形成方法は、基板に膜スタックを形成することであって、膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることとを含む。本方法は、アモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを構造の側壁及び底部に堆積させることと、少なくとも開口部の底部からエッチング保護ライナを除去することと、開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、開口部の膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、側壁からエッチング保護ライナを除去することとを含む。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
デバイスの形成方法であって、
基板に膜スタックを形成することであって、前記膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、
複数の構造間に複数の開口部を形成するために、前記膜スタックを第1の深さまでエッチングすることであって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、前記第1の深さは前記スタック厚さより小さく、各開口部は前記第1の深さに対して50超のアスペクト比を有する、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、前記膜スタックを第1の深さまでエッチングすることと、
アモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを前記側壁及び前記底部に堆積させることと、
少なくとも前記開口部の底部から前記エッチング保護ライナを除去することと、
前記開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、前記開口部の前記膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、
前記側壁から前記エッチング保護ライナを除去することと
を含む方法。
【請求項2】
各開口部は、前記第1の深さに対して100超から約500のアスペクト比を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記開口部の底部に堆積された前記エッチング保護ライナの厚さは、前記構造の側壁に堆積された前記エッチング保護ライナの厚さよりも小さい、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記エッチング保護ライナは、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによって堆積される、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記熱CVDプロセスは、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、及びそれらの任意の組み合わせで構成される群から選択されるシリコン前駆体を含むプロセスガスに側壁及び底部を曝露することを含む、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記エッチング保護ライナは、約1nmから約50nmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記エッチング保護ライナは、約2nmから約10nmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記スタック厚さは、約1μMから約10μMの範囲である、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記酸化物層と窒化物層の複数の交互層は、約20対から約200対の酸化物層及び窒化物層を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記開口部の各々及び前記孔の各々は独立して、約1nmから約3000nmの幅を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
前記第2の深さは、約1μMから約10μMの範囲である、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記孔は各々、メモリホール又はワード線スリットである、請求項1に記載の方法。
【請求項13】
デバイスの形成方法であって、
基板に膜スタックを形成することであって、前記膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、
前記膜スタックにパターニングされたハードマスクを形成することと、
複数の構造間に複数の開口部を形成するために、前記膜スタックを第1の深さまでエッチングすることであって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、前記第1の深さは前記スタック厚さより小さく、各開口部は前記第1の深さに対して100超のアスペクト比を有する、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、前記膜スタックを第1の深さまでエッチングすることと、
熱化学気相堆積(CVD)プロセスによってアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを前記側壁及び前記底部に堆積させることであって、前記エッチング保護ライナは約1nmから約50nmの厚さを有する、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによってアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを前記側壁及び前記底部に堆積させることと、
少なくとも前記開口部の底部から前記エッチング保護ライナを除去することと、
前記開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、前記開口部の前記膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、
前記側壁から前記エッチング保護ライナを除去することと
を含む方法。
【請求項14】
各開口部は、前記第1の深さに対して約120から約500のアスペクト比を有する、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記開口部の底部に堆積された前記エッチング保護ライナの厚さは、前記構造の側壁に堆積された前記エッチング保護ライナの厚さよりも小さい、請求項13に記載の方法。
【請求項16】
前記熱CVDプロセスは、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、及びそれらの任意の組み合わせで構成される群から選択されるシリコン前駆体を含むプロセスガスに前記側壁及び前記底部を曝露することを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項17】
前記エッチング保護ライナは、約2nmから約20nmの厚さを有する、請求項13に記載の方法。
【請求項18】
前記開口部の各々及び前記孔の各々は独立して、約1nmから約3000nmの幅を有する、請求項13に記載の方法。
【請求項19】
前記第2の深さは、約1μMから約10μMの範囲である、請求項13に記載の方法。
【請求項20】
マイクロエレクトロニクスデバイスであって、
基板に配置された膜スタックであって、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、膜スタックと、
前記膜スタックの上面に配置されたパターニングされたハードマスクと、
複数の構造間に配置された第1の深さを有する複数の開口部であって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、前記第1の深さは前記スタック厚さより小さく、各開口部は前記第1の深さに対して100超のアスペクト比を有する、複数の開口部と、
前記パターニングされたハードマスク、前記側壁及び前記底部に配置されたアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナであって、約1nmから約50nmの厚さを有する、エッチング保護ライナと
を備える、マイクロエレクトロニクスデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本開示の実施形態は、概して、電子デバイスの製造方法に関し、より具体的には、電子デバイスの製造中にエッチング保護層を使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]マイクロエレクトロニクス技術は急速なペースで進歩しており、単位空間当たりより高速な処理及びストレージを提供するために、技術の進歩に伴ってデバイスの寸法が縮小している。マイクロエレクトロニクス技術が進歩するにつれて、市場は、単位面積当たりにますます多くの構造を有するますます小型になったチップを要求している。小型化において多くの進歩を遂げたデバイスのひとつに、メモリデバイスがある。
【0003】
[0003]メモリセグメントの主軸の2つは、NOT-AND(NAND)フラッシュとダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)である。DRAMは動的で、揮発性であり、非常に高速であるため、短期のシステムメモリに適している。逆に、NANDフラッシュは不揮発性であるため、保持力が高く、長期のストレージに適した機能を発揮する。需要が増加し続ける中、高速化、高密度化、低ビットコストが、これら両方のメモリタイプの主な目標となっている。DRAMは、より小さいセル設計へのスケーリングの道を進み続けてきた。この寸法の縮小により、マルチパターニング技術が導入された。平面NANDもスケーリングの制約に直面し、最終的に垂直方向に転換した。この垂直統合により、3D NANDデバイスのリソグラフィ要件が緩和され、代わりに最も複雑なプロセスの課題が堆積及びエッチングに移った。高密度化の要求が高まるにつれ、NANDデバイスの典型的なアプローチは、より多くの層を積層することであった。しかし、層を追加するとスタックが厚くなり、アスペクト比の増加によりエッチングがますます困難になる。
【0004】
[0004]一次構造は、交互に膜を堆積させることによって作製され、その後、スタック全体を通して高アスペクト比のエッチングを完了する。3D NANDの各新ノードは、プロセスを更に高い垂直スタックへと進める。高アスペクト比構造は、チャネルがミクロン規模の深さで、オングストロームレベルの精度が要求されるため、独自のプロセス制御要件を有する。垂直NAND(V-NAND)及び3D-NANDは、フラッシュメモリ用途に使用される様々な構造デバイスである。V-NANDデバイスは、多数のセルがブロック状に配置された垂直に積層されたNAND構造である。ワード線を形成する前の基板は層状の酸化物スタックである。メモリストリングは、層状酸化物及び窒化物(ON)スタックを垂直に貫通する間隙又はスリットに形成される。大容量を実現するためにON対及び層の数が増えると、メモリホール又はスリット等の特徴のアスペクト比が大幅に増加する(>20)。その結果、これらの高アスペクト比構造のエッチングはますます困難になっている。多くの場合、ボウ限界寸法(CD)及びデルタCDは設計仕様から外れてしまっている。エッチングツールのハードウェア及びプロセスの進歩は、これらの問題に対処するのに十分な速さでない可能性がある。
【0005】
[0005]したがって、従来のデバイスに比べてボウCDが大幅に低減されるように、メモリデバイス等のマイクロエレクトロニクスデバイスの側壁を保護するエッチング方法が必要である。
【発明の概要】
【0006】
[0006]本開示の実施形態は、概して、メモリデバイス等の電子デバイスの製造に関する。より具体的には、実施形態は、電子デバイスの製造中にエッチング保護ライナを用いる方法に関する。
【0007】
[0007]1又は複数の実施形態では、デバイスの形成方法は、基板に膜スタックを形成することであって、膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることとを含む。各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して50超のアスペクト比を有する。本方法はまた、アモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを側壁及び底部に堆積させることと、少なくとも開口部の底部からエッチング保護ライナを除去することと、開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、開口部の膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、側壁からエッチング保護ライナを除去することとを含む。
【0008】
[0008]他の実施形態では、デバイスの形成方法は、基板に膜スタックを形成することであって、膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、膜スタックにパターニングされたハードマスクを形成することと、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることとを含む。各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して100超のアスペクト比を有する。本方法はまた、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによってアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを側壁及び底部に堆積させることを含み、エッチング保護ライナは約1nmから約50nmの厚さを有する。本方法は更に、少なくとも開口部の底部からエッチング保護ライナを除去することと、開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、開口部の膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、側壁からエッチング保護ライナを除去することとを含む。
【0009】
[0009]幾つかの実施形態では、マイクロエレクトロニクスデバイスが提供され、マイクロエレクトロニクスデバイスは、基板に配置された膜スタックであって、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、膜スタックと、膜スタックの上面に配置されたパターニングされたハードマスクと、複数の構造間に配置された第1の深さを有する複数の開口部とを含む。各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して100超のアスペクト比を有する。マイクロエレクトロニクスデバイスはまた、パターニングされたハードマスク、側壁及び底部に配置されたアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナであって、約1nmから約50nmの厚さを有する、エッチング保護ライナとを含む。
【0010】
[0010]上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本明細書に記載し説明する1又は複数の実施形態に係る電子デバイスの形成方法のフロー図である。
【
図2A-H】本明細書に記載し説明する1又は複数の実施形態に係る様々な製造プロセス中に作製される例示的な電子デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[0013]理解を容易にするために、可能な限り、図面共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。1又は複数の実施形態の要素及び特徴は、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。
【0013】
[0014]本開示の実施形態は、概して、メモリデバイス等の電子デバイスの製造に関する。より具体的には、実施形態は、電子デバイスの製造中にエッチング保護ライナを用いる方法に関する。エッチング保護ライナは、非常に高いアスペクト比の構造及び特徴の側壁及び底部に堆積されたアモルファスシリコンを含む。アモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナは、ボウ限界寸法(CD)を大幅に低減させる又は除去するために、エッチング時に優れた制御を提供する。
【0014】
[0015]
図1は、本明細書に記載し説明する1又は複数の実施形態に係るメモリデバイス等のマイクロエレクトロニクスデバイスの形成方法100のフロー図である。方法100は、マイクロエレクトロニクスデバイスを製造するための複数の工程及び製造プロセスを含むが、これらに限定されない。
図2A~
図2Hは、本明細書に記載し説明する1又は複数の実施形態に係る方法100の様々な製造プロセス中に作製される例示的なマイクロエレクトロニクスデバイス200を示す断面図である。
【0015】
[0016]方法100の工程110において、
図2Aに示すように、膜スタック210が基板202に堆積、配置、又は他の方法で形成される。膜スタック210は、酸化物層204及び窒化物層206の複数の交互層を含む。各酸化物層204は、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、又はそれらのドーパントであってよく、又はそれらを含んでいてよく、各窒化物層206は、窒化ケイ素又はそれらのドーパントであってよい、又はそれらを含んでいてよい。幾つかの実施形態では、酸化物層204及び窒化物層206の複数の交互層は、約20対から約200対の酸化物層204及び窒化物層206を含み得る。他の構成では、酸化物層204及び窒化物層206の複数の交互層は、約30対から約150対、約32対から約120対、又は約48対から約60対の酸化物層204及び窒化物層206を含み得る。
【0016】
[0017]基板202は、任意の適切な基板材料であり得る、又は任意の適切な基板材料を含み得る。1又は複数の実施形態では、基板202は、半導体材料、例えば、シリコン(Si)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化インジウム(InP)、ヒ化インジウムガリウム(InGaAs)、ヒ化インジウムアルミニウム(InAlAs)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、銅インジウムガリウムセレン化物(CIGS)、他の半導体材料、又はそれらの任意の組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、基板202は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、インジウム(In)、リン(P)、銅(Cu)、又はセレン(Se)のうちの1又は複数を含む。基板202が形成され得る材料の幾つかの例を本明細書に記載したが、受動及び能動電子デバイス(例えば、トランジスタ、メモリ、キャパシタ、インダクタ、抵抗器、スイッチ、集積回路、増幅器、光電子デバイス、又は他の任意の電子デバイス)が作製され得る土台として機能し得る任意の材料は、本開示の主旨及び範囲内である。
【0017】
[0018]膜スタック210は、スタック厚さ(T1)を有する。スタック厚さ(T1)は、約0.5μm、約0.8μm、約1μm、約1.5μm、又は約1.8μmから約2μm、約3μm、約4μm、約5μm、約6μm、約7μm、約8μm、約9μm、約10μm、約12μm、約15μm、約20μm、又はそれ以上であり得る。例えば、スタック厚さ(T1)は、約0.5μmから約20μm、約0.5μmから約15μm、約0.5μmから約12μm、約0.5μmから約10μm、約0.5μmから約8μm、約0.5μmから約5μm、約0.5μmから約3μm、約0.5μmから約2μm、約1μmから約20μm、約1μmから約15μm、約1μmから約12μm、約1μmから約10μm、約1μmから約8μm、約1μmから約5μm、約1μmから約3μm、約1μmから約2μm、約2μmから約20μm、約2μmから約15μm、約2μmから約12μm、約2μmから約10μm、約2μmから約8μm、約2μmから約5μm、又は約2μmから約3μmであり得る。
【0018】
[0019]方法100の工程120において、
図2B及び
図2Cに示すように、パターニングされたハードマスク220が、膜スタック210に堆積、配置、又は他の方法で形成される。1又は複数の実施形態では、パターニングされたハードマスク220は、任意の適切なプロセスによって形成され得る。幾つかの実施形態では、パターニングされたハードマスク220は、膜スタック210にブランケットハードマスク(
図2B)として形成され、続いてエッチングされて、パターニングされたハードマスク220内に複数の開口部222を形成する(
図2C)。他の実施形態では、パターニングされたハードマスク220は、
図2Cに示すように、パターンを有するハードマスク(例えば、パターン印刷)として堆積される。
【0019】
[0020]パターニングされたハードマスク220は、
図2Cに示すように、パターンを形成する膜スタック210の部分を露出させる複数の開口部222を有する。このパターンは、後続の工程においてエッチングされる膜スタック210の部分である。1又は複数の実施形態では、各開口部222は、約1nm、約10nm、約50nm、約100nm、約200nm、約300nm、又は約400nmから約500nm、約750nm、約1000nm、約1500nm、約2000nm、約2500nm、約3000nm、又はそれ以上の直径又は幅を有し得る。例えば、各開口部222は、約1nmから約3000nm、約1nmから約2000nm、約1nmから約1000nm、約1nmから約800nm、約1nmから約500nm、約1nmから約300nm、約1nmから約100nm、約100nmから約3000nm、約100nmから約2000nm、約100nmから約1000nm、約100nmから約800nm、約100nmから約500nm、約100nmから約300nm、約100nmから約200nm、約500nmから約3000nm、約500nmから約2000nm、約500nmから約1000nm、約500nmから約800nm、又は約500nmから約600nmの直径又は幅を有し得る。
【0020】
[0021]他の実施形態では、各開口部222は、約1nm、約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約8nm、又は約10nmから約12nm、約15nm、約20nm、約35nm、約50nm、約80nm、約100nm、又はそれ以上の直径又は幅を有し得る。例えば、各開口部222は、約1nmから約100nm、約1nmから約80nm、約1nmから約50nm、約1nmから約30nm、約1nmから約20nm、約1nmから約10nm、約5nmから約100nm、約5nmから約80nm、約5nmから約50nm、約5nmから約30nm、約5nmから約20nm、約5nmから約10nm、約10nmから約100nm、約10nmから約80nm、約10nmから約50nm、約10nmから約30nm、約10nmから約20nm、又は約10nmから約15nmの直径又は幅を有し得る。
【0021】
[0022]方法100の工程130において、膜スタック210は、
図2Dに示すように、複数の構造231間に複数の開口部230を形成するために第1の深さ(D
1)までエッチングされる。各構造231は側壁232を有し、各開口部230は底部234を有する。開口部230は基板202まで貫通していない。そのため、第1の深さ(D
1)はスタック厚さ(T
1)よりも小さい。開口部230は非常に高いアスペクト比を有する。各開口部230は、第1の深さ(D
1)に対して100を超えるアスペクト比を有する。開口部230のアスペクト比は、約120、約150、又は約180から約200、約250、約300、約350、約400、約500、又はそれ以上であり得る。1又は複数の例では、各開口部230は、第1の深さ(D
1)に対して、100超から約500、100超から約400、又は100超から約300のアスペクト比を有する。他の例では、各開口部230は、第1の深さ(D
1)に対して約120から約500、約120から約300、又は約120から約200のアスペクト比を有する。
【0022】
[0023]1又は複数の実施形態では、第1の深さ(D1)は、約0.5μm、約0.8μm、約1μm、約1.2μm、又は約1.5μmから約1.8μm、約2μm、約2.5μm、約3μm、約4μm、約5μm、約6μm、約7μm、約8μm、約9μm、約10μm、約12μm、又はそれ以上である。例えば、第1の深さ(D1)は、約0.5μmから約12μm、約0.5μmから約10μm、約0.5μmから約8μm、約0.5μmから約6μm、約0.5μmから約5μm、約0.5μmから約3μm、約0.5μmから約1μm、約0.8μmから約12μm、約0.8μmから約10μm、約0.8μmから約8μm、約0.8μmから約6μm、約0.8μmから約5μm、約0.8μmから約3μm、約0.8μmから約1μm、約1μmから約12μm、約1μmから約10μm、約1μmから約8μm、約1μmから約6μm、約1μmから約5μm、約1μmから約3μm、又は約1μmから約2μmである。
【0023】
[0024]1又は複数の実施形態では、各開口部230は、約1nm、約10nm、約50nm、約100nm、約200nm、約300nm、又は約400nmから約500nm、約750nm、約1000nm、約1,500nm、約2000nm、約2500nm、約3000nm、又はそれ以上の直径又は幅を有し得る。例えば、各開口部230は、約1nmから約3000nm、約1nmから約2000nm、約1nmから約1000nm、約1nmから約800nm、約1nmから約500nm、約1nmから約300nm、約1nmから約100nm、約100nmから約3000nm、約100nmから約2000nm、約100nmから約1000nm、約100nmから約800nm、約100nmから約500nm、約100nmから約300nm、約100nmから約200nm、約500nmから約3000nm、約500nmから約2000nm、約500nmから約1000nm、約500nmから約800nm、又は約500nmから約600nmの直径又は幅を有し得る。
【0024】
[0025]他の実施形態では、各開口部230は、約1nm、約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約8nm、又は約10nmから約12nm、約15nm、約20nm、約35nm、約50nm、約80nm、約100nm、又はそれ以上の直径又は幅を有し得る。例えば、各開口部230は、約1nmから約100nm、約1nmから約80nm、約1nmから約50nm、約1nmから約30nm、約1nmから約20nm、約1nmから約10nm、約5nmから約100nm、約5nmから約80nm、約5nmから約50nm、約5nmから約30nm、約5nmから約20nm、約5nmから約10nm、約10nmから約100nm、約10nmから約80nm、約10nmから約50nm、約10nmから約30nm、約10nmから約20nm、又は約10nmから約15nmの直径又は幅を有し得る。
【0025】
[0026]エッチングプロセスは、比較的実質的に指向性であり、膜スタック210にまっすぐに入り込む。本明細書で使用する「実質的に指向性」であるエッチングプロセスは、ある方向の材料の量を他の方向よりも除去する(例えば、トレンチの側壁をエッチングすることなく、膜スタックから垂直トレンチを除去する)プロセスを指す。実質的に指向性のプロセスは、第1の方向と直交する第2の方向に除去される材料よりも10倍、20倍、50倍、100倍速い速度で、第1の方向に優先的に材料を除去する。
【0026】
[0027]方法100の工程140において、
図2Eに示すように、エッチング保護ライナ240が、パターニングされたハードマスク220、側壁232、及び底部234に堆積、配置、又は他の方法で形成される。エッチング保護ライナ240はアモルファスシリコンを含む。開口部230の底部234に堆積されたエッチング保護ライナ240の厚さは、構造231の側壁232に堆積されたエッチング保護ライナ240の厚さよりも小さい。
【0027】
[0028]エッチング保護ライナ240は、熱化学気相堆積(CVD)、プラズマ強化CVD(PE-CVD)、パルスCVD、熱原子層堆積(ALD)、プラズマ強化ALD(PE-ALD)、又は他の堆積プロセス等の気相堆積プロセスによって堆積させることができる。1又は複数の例では、エッチング保護ライナ240は、熱CVDプロセスによって堆積される。熱CVDプロセスは、側壁232及び底部234を、1又は複数のシリコン前駆体を含む1又は複数のプロセスガスに暴露することを含む。例示的なシリコン前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、他の高級シラン、又はそれらの任意の組み合わせであり得る、又はそれらを含み得る。プロセスガスは、アルゴン、窒素(N2)、ヘリウム、ネオン、水素(H2)、又はそれらの任意の組み合わせ等の1又は複数のキャリアガス又は他のガスを含み得る。1又は複数の例では、プロセスガスは、ジシラン、アルゴン、及び水素ガスを含む。
【0028】
[0029]1又は複数の実施形態では、シリコン前駆体は、独立して、又はプロセスガスを形成するように1つ、2つ、又はそれ以上の他のガスと組み合わせて、基板に導入される。シリコン前駆体は、約20sccm、約50sccm、又は約80sccmから約100sccm、約150sccm、約200sccm、約250sccm、約300sccm、約400sccm、又は約500sccmの流量であってよい。例えば、シリコン前駆体は、約20sccmから約500sccm、約20sccmから約300sccm、約20sccmから約200sccm、約20sccmから約150sccm、約20sccmから約100sccm、約20sccmから約50sccm、約50sccmから約500sccm、約50sccmから約300sccm、約50sccmから約200sccm、約50sccmから約150sccm、約50sccmから約100sccm、約50sccmから約80sccm、約100sccmから約500sccm、約100sccmから約300sccm、約100sccmから約200sccm、約100sccmから約150sccm、又は約100sccmから約120sccmの流量であってよい。
【0029】
[0030]キャリアガス(例えば、アルゴン、ヘリウム、又は窒素ガス)は、約500sccm、約800sccm、約1000sccm、又は約1500sccmから約2000sccm、約2500sccm、約3000sccm、約4000sccm、約5000sccm、約6000sccm、約8000sccm、又はそれ以上の流量であってよい。例えば、キャリアガスは、約500sccmから約6000sccm、約500sccmから約5000sccm、約500sccmから約4000sccm、約500sccmから約3000sccm、約500sccmから約2000sccm、約500sccmから約1000sccm、約1000sccmから約6000sccm、約1000sccmから約5000sccm、約1000sccmから約4000sccm、約1000sccmから約3000sccm、約1000sccmから約2000sccm、約1000sccmから約1500sccm、約2000sccmから約6000sccm、約2000sccmから約5000sccm、約2000sccmから約4000sccm、約2000sccmから約3000sccm、又は約2000sccmから約2500sccmの流量であってよい。
【0030】
[0031]水素ガスは、約20sccm、約50sccm、又は約80sccmから約100sccm、約150sccm、約200sccm、約250sccm、約300sccm、約400sccm、又は約500sccmの流量であってよい。例えば、水素ガスは、約20sccmから約500sccm、約20sccmから約300sccm、約20sccmから約200sccm、約20sccmから約150sccm、約20sccmから約100sccm、約20sccmから約50sccm、約50sccmから約500sccm、約50sccmから約300sccm、約50sccmから約200sccm、約50sccmから約150sccm、約50sccmから約100sccm、約50sccmから約80sccm、約100sccmから約500sccm、約100sccmから約300sccm、約100sccmから約200sccm、約100sccmから約150sccm、又は約100sccmから約120sccmの流量であってよい。
【0031】
[0032]幾つかの実施形態では、エッチング保護ライナ240は、熱CVDプロセスによって堆積され、基板は、約250℃、約300℃、約350℃、約400℃、約410℃、約420℃、又は約450℃から約480℃、約500℃、約520℃、約540℃、約550℃、約580℃、約600℃、又は約650℃の温度に維持される。例えば、熱CVDプロセス中、基板は、約250℃から約650℃、約250℃から約600℃、約250℃から約550℃、約250℃から約500℃、約250℃から約450℃、約250℃から約400℃、約325℃から約650℃、約325℃から約600℃、約325℃から約550℃、約325℃から約500℃、約325℃から約450℃、約325℃から約400℃、約400℃から約650℃、約400℃から約600℃、約400℃から約550℃、約400℃から約500℃、約400℃から約450℃、又は約400℃から約425℃の温度に維持される。また、CVDプロセス中、チャンバ内部のプロセス領域は、約1Torr、約3Torr、約6Torr、又は約10Torrから約12Torr、約15Torr、約20Torr、約25Torr、約30Torr、又は約50Torrの圧力に維持され得る。例えば、チャンバ内部のプロセス領域は、約1Torrから約50Torr、又は約5Torrから約50Torr、約10Torrから約50Torr、約1Torrから約35Torr、約1Torrから約25Torr、約1Torrから約20Torr、約1Torrから約15Torr、又は約1Torrから約10Torrの圧力に維持され得る。
【0032】
[0033]エッチング保護ライナ240は、約1nm、約2nm、約3nm、約5nm、約8nm、又は約10nmから約12nm、約15nm、約18nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm、約50nm、約80nm、約100nm、又はそれ以上の厚さを有する。例えば、エッチング保護ライナ240は、約1nmから約100nm、約1nmから約80nm、約1nmから約50nm、約1nmから約40nm、約1nmから約35nm、約1nmから約30nm、約1nmから約25nm、約1nmから約20nm、約1nmから約15nm、約1nmから約10nm、約1nmから約8nm、約1nmから約5nm、約2nmから約100nm、約2nmから約50nm、約2nmから約35nm、約2nmから約20nm、約2nmから約15nm、約2nmから約10nm、約2nmから約5nm、約10nmから約100nm、約10nmから約80nm、約10nmから約50nm、約10nmから約40nm、約10nmから約35nm、約10nmから約30nm、約10nmから約25nm、約10nmから約20nm、約10nmから約15nm、約10nmから約12nm、約20nmから約100nm、約20nmから約80nm、約20nmから約50nm、約20nmから約40nm、約20nmから約35nm、約20nmから約30nm、約20nmから約25nm、又は約20nmから約22nmの厚さを有する。
【0033】
[0034]1又は複数の実施形態では、
図2Eに示すように、マイクロエレクトロニクスデバイス200が提供され、基板202に配置された膜スタック210を含み、膜スタック210は、酸化物層204及び窒化物層206の複数の交互層を含み、パターニングされたハードマスク220が、膜スタック210の上面に配置され、複数の開口部230は、複数の構造231間に配置された第1の深さ(D
1)を有する。各構造は側壁232を有し、各開口部230は底部234を有し、第1の深さ(D
1)はスタック厚さより小さく、各開口部230は第1の深さ(D
1)に対して100より大きいアスペクト比を有する。マイクロエレクトロニクスデバイス200はまた、パターニングされたハードマスク220、側壁232、及び底部234に配置されたアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナ240を含む。幾つかの例では、エッチング保護ライナ240は、約1nmから約50nmの厚さを有する。
【0034】
[0035]方法100の工程150において、エッチング保護ライナ240の少なくとも一部が、
図2Fに示すように、底部パンチプロセス中に少なくとも開口部230の底部234からエッチングされる、又は他の方法で除去される。幾つかの実施形態では、エッチング保護ライナ240の全部又は相当量が、パターニングされたハードマスク220及び構造231の側壁232に依然として配置される。幾つかの例では、底部パンチプロセスは、湿式エッチングプロセス中にエッチング保護ライナ240を酸性溶液(例えば、HF溶液)に暴露することを含み得る。他の例では、底部パンチプロセスは、乾式エッチングプロセス、又は反応性イオンエッチング(RIE)プロセス中に、エッチング保護ライナ240をプラズマ(例えば、NF
3、O
2、又はAr)に暴露することを含み得る。
【0035】
[0036]方法100の工程160において、
図2Gに示すように、最終エッチングプロセス中に開口部230の各底部234を孔233の第2の深さ(D
2)まで更に拡張するために、複数の孔233が開口部230の膜スタック210内までエッチングされる、又は他の方法で形成される。つまり、開口部230は孔233に変換され、底部234は基板202内にある底部236に変換される。エッチング保護ライナ240も、パターニングされたハードマスク220からエッチング又はその他の方法で除去され得る。幾つかの例では、最終エッチングプロセスは、湿式エッチングプロセス中に、膜スタック210及び基板202の一部を酸性溶液(例えば、HF溶液)に暴露することを含み得る。他の例では、最終エッチングプロセスは、乾式エッチングプロセス、又はRIEプロセス中に、膜スタック210及び基板202の一部をプラズマ(例えば、NF
3、O
2、又はAr)に暴露することを含み得る。
【0036】
[0037]第2の深さ(D2)は、膜スタック210の上面と孔233の底部236との間で測定される。第2の深さ(D2)は、約0.8μm、約1μm、約1.2μm、又は約1.5μm、約1.8μm、又は約2μmから約2.5μm、約3μm、約4μm、約5μm、約6μm、約7μm、約8μm、約9μm、約10μm、約12μm、約15μm、約18μm、約20μm、約25μm、又はそれ以上である。例えば、第2の深さ(D2)は、約1μmから約20μm、約1μmから約18μm、約1μmから約15μm、約1μmから約12μm、約1μmから約10μm、約1μmから約8μm、約1μmから約5μm、約3μmから約20μm、約3μmから約18μm、約3μmから約15μm、約3μmから約12μm、約3μmから約10μm、約3μmから約8μm、約3μmから約5μm、約5μmから約20μm、約5μmから約18μm、約5μmから約15μm、約5μmから約12μm、約5μmから約10μm、又は約5μmから約8μmである。
【0037】
[0038]1又は複数の実施形態では、各孔233は、約1nm、約10nm、約50nm、約100nm、約200nm、約300nm、又は約400nmから約500nm、約750nm、約1000nm、約1500nm、約2000nm、約2500nm、約3000nm、又はそれ以上の直径又は幅を有していてよい。例えば、各孔233は、約1nmから約3000nm、約1nmから約2000nm、約1nmから約1000nm、約1nmから約800nm、約1nmから約500nm、約1nmから約300nm、約1nmから約100nm、約100nmから約3000nm、約100nmから約2000nm、約100nmから約1000nm、約100nmから約800nm、約100nmから約500nm、約100nmから約300nm、約100nmから約200nm、約500nmから約3000nm、約500nmから約2000nm、約500nmから約1000nm、約500nmから約800nm、又は約500nmから約600nmの直径又は幅を有していてよい。
【0038】
[0039]他の実施形態では、各孔233は、約1nm、約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約8nm、又は約10nmから約12nm、約15nm、約20nm、約35nm、約50nm、約80nm、約100nm、又はそれ以上の直径又は幅を有していてよい。例えば、各孔233は、約1nmから約100nm、約1nmから約80nm、約1nmから約50nm、約1nmから約30nm、約1nmから約20nm、約1nmから約10nm、約5nmから約100nm、約5nmから約80nm、約5nmから約50nm、約5nmから約30nm、約5nmから約20nm、約5nmから約10nm、約10nmから約100nm、約10nmから約80nm、約10nmから約50nm、約10nmから約30nm、約10nmから約20nm、又は約10nmから約15nmの直径又は幅を有していてよい。
【0039】
[0040]方法100の工程170において、エッチング保護ライナ240の残りの部分は、
図2Hに示すように、剥離プロセス中に少なくとも側壁232からエッチングされる、又は他の方法で除去される。パターニングされたハードマスク220も、構造231及び/又は膜スタック210からエッチングされ得る又は他の方法で除去され得る。幾つかの例では、剥離プロセスは、湿式エッチングプロセス中にエッチング保護ライナ240を酸性溶液(例えば、HF溶液)に暴露することを含み得る。他の例では、剥離プロセスは、乾式エッチングプロセス中、又はRIEプロセス中にエッチング保護ライナ240をプラズマ(例えば、NF
3、O
2、又はAr)に暴露することを含み得る。
【0040】
[0041]
図2Hに示すマイクロエレクトロニクスデバイス200は、方法100によって作製された。1又は複数の例では、マイクロエレクトロニクスデバイス200はメモリデバイスであり、各孔233はメモリホール又はワード線スリットであり得る。幾つかの例では、孔は、約20nmから約150nm、約25nmから約100nm、又は約30nmから約80nm、例えば約50nmの縮小したボウ限界寸法(CD)を有する。各孔233がメモリホール又はワード線スリットである1又は複数の実施形態では、マイクロエレクトロニクスデバイス200は、メモリデバイス又は論理デバイス、例えば、NOT-AND(NAND)フラッシュメモリ、垂直NAND(V-NAND)メモリ、3D NANDメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、又は他のメモリデバイスであり得る。本明細書で使用する「3D NAND」という用語は、メモリセルが複数の層に積層された電子(固体)不揮発性コンピュータストレージメモリの一種を指す。3D NANDメモリは一般に、フローティングゲートトランジスタを含む複数のメモリセルを含む。従来、3D NANDメモリセルは、ビット線を中心に3次元に配置された複数のNANDメモリ構造を含む。
【0041】
[0042]1又は複数の実施形態では、本明細書に記載し説明する方法100の間にマイクロエレクトロニクスデバイスを作製するための複数の工程及び製造プロセスは、熱CVDチャンバ、PE-CVDチャンバ、高密度プラズマCVDチャンバ、低圧CVDチャンバ、減圧CVDチャンバ、又は大気圧CVDチャンバ等のCVDチャンバで実行することができる。他の実施形態では、本明細書に記載し説明する方法100の間にマイクロエレクトロニクスデバイスを作製するための複数の工程及び製造プロセスは、PVDチャンバ、ALDチャンバ、PE-ALDチャンバ、エッチングチャンバ(熱又はプラズマ)、エピタキシチャンバ、アニールチャンバ、又は温度モニタリングが有用であり得る任意の他の処理チャンバで実行することができる。処理チャンバの例としては、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されているAKT(登録商標)PECVDチャンバ、PRODUCER(商標)チャンバ、EternaFCVD(登録商標)チャンバ、PRECISION5000(登録商標)チャンバ等のCVDチャンバを挙げることができる。
【0042】
[0043]本開示の実施形態は更に、以下の段落1~15のいずれか1又は複数に関する。
【0043】
[0044]1.デバイスの形成方法であって、基板に膜スタックを形成することであって、膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることであって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して50超のアスペクト比を有する、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることと、アモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを側壁及び底部に堆積させることと、少なくとも開口部の底部からエッチング保護ライナを除去することと、開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、開口部の膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、側壁からエッチング保護ライナを除去することとを含む方法。
【0044】
[0045]2.デバイスの形成方法であって、基板に膜スタックを形成することであって、膜スタックは、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、基板に膜スタックを形成することと、膜スタックにパターニングされたハードマスクを形成することと、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることであって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して100超のアスペクト比を有する、複数の構造間に複数の開口部を形成するために、膜スタックを第1の深さまでエッチングすることと、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによってアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを側壁及び底部に堆積させることであって、エッチング保護ライナは約1nmから約50nmの厚さを有する、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによってアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナを側壁及び底部に堆積させることと、少なくとも開口部の底部からエッチング保護ライナを除去することと、開口部の各底部を孔の第2の深さまで更に拡張するために、開口部の膜スタックをエッチングすることによって複数の孔を形成することと、側壁からエッチング保護ライナを除去することとを含む方法。
【0045】
[0046]3.各開口部は、第1の深さに対して100超から約500のアスペクト比を有する、段落1又は2に記載の方法。
【0046】
[0047]4.各開口部は、第1の深さに対して約120から約500のアスペクト比を有する、段落1から3のいずれか一項に記載の方法。
【0047】
[0048]5.開口部の底部に堆積されたエッチング保護ライナの厚さは、構造の側壁に堆積されたエッチング保護ライナの厚さよりも小さい、段落1から4のいずれか一項に記載の方法。
【0048】
[0049]6.エッチング保護ライナは、熱化学気相堆積(CVD)プロセスによって堆積される、段落1から5のいずれか一項に記載の方法。
【0049】
[0050]7.熱CVDプロセスは、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、及びそれらの任意の組み合わせで構成される群から選択されるシリコン前駆体を含むプロセスガスに側壁及び底部を曝露することを含む、段落1から6のいずれか一項に記載の方法。
【0050】
[0051]8.エッチング保護ライナは、約1nmから約50nmの厚さを有する、段落1から7のいずれか一項に記載の方法。
【0051】
[0052]9.エッチング保護ライナは、約2nmから約10nmの厚さを有する、段落1から8のいずれか一項に記載の方法。
【0052】
[0053]10.スタック厚さは、約1μMから約10μMの範囲である、段落1から9のいずれか一項に記載の方法。
【0053】
[0054]11.酸化物層と窒化物層の複数の交互層は、約20対から約200対の酸化物層及び窒化物層を含む、段落1から10のいずれか一項に記載の方法。
【0054】
[0055]12.開口部の各々及び孔の各々は独立して、約1nmから約3000nmの幅を有する、段落1から11のいずれか一項に記載の方法。
【0055】
[0056]13.第2の深さは、約1μMから約10μMの範囲である、段落1から12のいずれか一項に記載の方法。
【0056】
[0057]14.孔は各々、メモリホール又はワード線スリットである、段落1から13のいずれか一項に記載の方法。
【0057】
[0058]15.マイクロエレクトロニクスデバイスであって、基板に配置された膜スタックであって、酸化物層と窒化物層の複数の交互層を含み、スタック厚さを有する、膜スタックと、膜スタックの上面に配置されたパターニングされたハードマスクと、複数の構造間に配置された第1の深さを有する複数の開口部であって、各構造は側壁を有し、各開口部は底部を有し、第1の深さはスタック厚さより小さく、各開口部は第1の深さに対して50超、100超、又は120超のアスペクト比を有する、複数の開口部と、パターニングされたハードマスク、側壁及び底部に配置されたアモルファスシリコンを含むエッチング保護ライナであって、約1nmから約50nmの厚さを有する、エッチング保護ライナとを備えるマイクロエレクトロニクスデバイス。
【0058】
[0059]上記は、本開示の実施形態を対象としたものであるが、その基本的な範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び更なる実施形態を考案することができ、その範囲は、後述の特許請求の範囲によって決定される。本明細書に記載された全ての文書は、本明細書と矛盾しない範囲で、いかなる優先権文書及び/又は試験手順も含めて、参照により本明細書に組み込まれる。前述の概要及び具体的な実施形態から明らかなように、本開示の形態を図示及び説明してきたが、本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。従って、本開示はそれらによって限定されるものではない。同様に、用語「を備える、含む(comprising)」は、米国法の目的上、用語「を含む(including)」と同義であるとみなされる。同様に、組成物、要素、又は要素群に転換語「を備える、含む(comprising)」が伴うときはいつでも、組成物、要素、又は要素のリストに転換語「で本質的に構成される(consisting essentially of)」、「で構成される(consisting of)」、「で構成される群から選択される(selected from the group of consisting of)」、又は「である(is)」が伴う同じ組成物又は要素群、及びその逆が企図されることを理解されたい。本明細書で使用する用語「約」は、公称値からの±10%の変動を指す。このような変動は、本明細書で提供されるいかなる値にも含まれ得ることを理解されたい。
【0059】
[0060]特定の実施形態及び特徴を、一組の数値上限値及び一組の数値下限値を使用して説明してきた。特に別段の指示がない限り、任意の2つの値の組合せ、例えば、任意の下限値と任意の上限値との組合せ、任意の2つの下限値の組合せ、及び/又は任意の2つの上限値の組合せを含む範囲が企図されることを理解されたい。特定の下限値、上限値及び範囲は、以下の1又は複数の請求項に記載されている。
【国際調査報告】