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(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】2024-05-30
(54)【発明の名称】ＤＲＡＭワード線の間隙充填性能を向上させること
(51)【国際特許分類】
H10B 12/00 20230101AFI20240523BHJP
H01L 29/417 20060101ALI20240523BHJP
H01L 29/45 20060101ALI20240523BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240523BHJP
【ＦＩ】
H10B12/00 601
H01L29/50 M
H01L29/52
H01L29/54
H01L21/31 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023567919
(86)(22)【出願日】2022-05-04
(85)【翻訳文提出日】2023-12-25
(86)【国際出願番号】 US2022027590
(87)【国際公開番号】W WO2022235738
(87)【国際公開日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】17/308,577
(32)【優先日】2021-05-05
(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】ヤン， ヨン
(72)【発明者】
【氏名】バトナガル， クナル
(72)【発明者】
【氏名】ガンディコッタ， シュリーニヴァース
(72)【発明者】
【氏名】ギャングリ， セシャドリ
(72)【発明者】
【氏名】ロメロ， ホセ アレキサンドロ
(72)【発明者】
【氏名】スリイラム， マンディアム
(72)【発明者】
【氏名】バルギーズ， モヒス
(72)【発明者】
【氏名】レンチ， ジャックリーン エス．
(72)【発明者】
【氏名】ヤン， イーシオン
【テーマコード（参考）】
4M104
5F045
5F083
【Ｆターム（参考）】
4M104AA01
4M104BB30
4M104BB31
4M104BB32
4M104BB33
4M104DD22
4M104DD43
4M104DD45
4M104DD51
4M104DD79
4M104EE03
4M104EE14
4M104EE16
4M104GG16
4M104HH13
5F045AA03
5F045AA15
5F045AB31
5F045AB32
5F045AB34
5F045AF03
5F045HA11
5F083AD03
5F083AD04
5F083GA09
5F083JA02
5F083JA05
5F083JA35
5F083JA39
5F083JA40
5F083KA01
5F083PR21
5F083PR40
(57)【要約】
メモリデバイスを形成する方法が説明される。ケイ化モリブデン核形成層が形成され、基板が、バルクモリブデン間隙充填プロセスより前に、チタン前駆体に浸漬される。他の実施形態では、モリブデンシリサイド膜が第１のプロセスサイクルで形成され、基板がチタン前駆体に曝露される第２のプロセスサイクルが実施される。さらなる実施形態では、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する基板が、第１のチタン前駆体および窒素含有反応物に曝露される。次いで、基板は、第２のチタン前駆体に浸漬され、次いで、第１のモリブデン前駆体に曝露され、その後に、基板の表面上にモリブデンシリサイド層を形成するためのシランへの曝露が続く。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
膜を形成する方法であって、モリブデン前駆体、パージガス、シラン前駆体、およびパージガスへの基板の連続した曝露を含むプロセスサイクルにおいてモリブデンシリサイド膜を形成することであって、前記基板が、その上に少なくとも１つの特徴を有する、モリブデンシリサイド膜を形成することと、
チタン前駆体に前記基板を浸漬することであって、前記基板が、前記プロセスサイクルより前に浸漬されるか、または、前記基板が、前記プロセスサイクルの後に浸漬される、チタン前駆体に前記基板を浸漬することと
を含む、方法。
【請求項2】
パージングが、真空を適用すること、または前記基板の上にパージガスを流すことのうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記チタン前駆体を前記基板からパージすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
バルクモリブデン膜で前記少なくとも１つの特徴を充填するために、第２のモリブデン前駆体および反応物に前記基板を曝露することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記基板をアニールすることであって、前記バルクモリブデン膜が、２ｎｍ未満のラインベンディングを有し、前記バルクモリブデン膜の層間剥離がなく、前記バルクモリブデン膜が、ボイドを有しない、前記基板をアニールすることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
膜を形成する方法であって、モリブデン前駆体、パージガス、シラン反応物、およびパージガスへの基板の連続した曝露を含む第１の処理サイクルにおいてモリブデンシリサイド膜を形成することであって、前記基板が、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する、モリブデンシリサイド膜を形成することと、
第１のチタン前駆体および窒素含有反応物に前記基板を曝露することを含む第２の処理サイクルを実施することと
を含む、方法。
【請求項7】
前記第１の処理サイクルが最初に実施され、その後に、前記第２の処理サイクルが続く、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記第２の処理サイクルが最初に実施され、その後に、前記第１の処理サイクルが続く、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
前記第１の処理サイクルおよび前記第２の処理サイクルが、スーパーサイクルを形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のチタン前駆体を前記基板からパージすることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項11】
前記少なくとも１つの特徴を充填するために、前記方法を繰り返すことをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項12】
前記基板をアニールすることであって、前記モリブデンシリサイド膜が、ボイドを有しない、前記基板をアニールすることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
膜を形成する方法であって、第１のチタン前駆体および窒素含有反応物に、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する基板を曝露することと、
第２のチタン前駆体に前記基板を浸漬することと、
第１のモリブデン前駆体に前記基板を曝露することと、
前記基板の表面上にモリブデンシリサイド層を形成するために、シラン反応物に前記基板を曝露することと
を含む、方法。
【請求項14】
前記基板が、前記第１のモリブデン前駆体および前記シラン反応物に連続して曝露される、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記基板が、前記第１のモリブデン前駆体および前記シラン反応物に同時に曝露される、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記第１のモリブデン前駆体に前記基板を曝露するより前に、前記第２のチタン前駆体を前記基板の前記表面からパージすることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
パージングが、真空を適用すること、または前記基板の上にパージガスを流すことのうちの１つまたは複数を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記パージガスが、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、およびアルゴン（Ａｒ）のうちの１つまたは複数を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
バルクモリブデン膜で前記少なくとも１つの特徴を充填するために、第２のモリブデン前駆体および反応物に前記基板を曝露することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項20】
前記基板をアニールすることであって、前記バルクモリブデン膜が、２ｎｍ未満のラインベンディングを有し、前記バルクモリブデン膜の層間剥離がなく、前記バルクモリブデン膜が、ボイドを有しない、前記基板をアニールすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体デバイスおよび半導体デバイス製作の分野に関する。とりわけ、実施形態は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）ワード線プロセスのために使用される方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータ、ワークステーション、コンピュータサーバ、メインフレーム、ならびにプリンタ、スキャナおよびハードディスクドライブなどの他のコンピュータ関連機器など、電子デバイスは、低い電力消費で十分なデータストレージ能力を提供するメモリデバイスを使用する。電子デバイスにおいて使用するのに好適であるランダムアクセスメモリセルには２つの主要なタイプ、すなわち、ダイナミックとスタティックとがある。ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）は、２つの２進値のうちの１つを表す電圧を記憶するようにプログラムされ得るが、極めて短い時間期間を超えてこの電圧を維持するために、周期的な再プログラミングまたは「リフレッシング」を必要とする。スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）は、周期的なリフレッシングを必要としないので、そのように名付けられている。
【0003】
ＤＲＡＭメモリ回路は、単一の半導体ウエハ上に、ＤＲＡＭセルとして知られる、何百万もの同一の回路要素を複製することによって製作される。各ＤＲＡＭセルは、データの１ビット（２進数字）を記憶することができるアドレス指定可能なロケーションである。その最も一般的な形態では、ＤＲＡＭセルは、２つの回路構成要素、すなわち、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とキャパシタとからなる。
【0004】
ＤＲＡＭセルの製作は、トランジスタ、キャパシタ、および３つのコンタクト、すなわち、ビット線、ワード線、および基準電圧の各々に対するコンタクトの製造を含む。ＤＲＡＭ製作は、非常に競争の激しいビジネスである。とりわけ２５６メガビットを超える密度のためにより多くのメモリが単一のメモリチップの上に詰め込まれるのを可能にするために、個々のセルのサイズを減少させ、およびメモリセル密度を増加させるという絶え間ないプレッシャーがある。セルサイズ低減に対する限界は、セルを通るアクティブワード線とパッシブワード線の両方の通路、セルキャパシタのサイズ、およびアレイデバイスと非アレイデバイスとの互換性を含む。
【0005】
製作では、ＤＲＡＭワード線は、しばしば、回路の後の処理ステップのために必要である厳しい熱的条件に耐えることが可能である必要がある。しかしながら、金属構造とトレンチ構造との間の密着性が低いため、金属充填のボイド形成および層間剥離が、しばしば、高温ポストアニール処理中に観察される。
【0006】
それゆえ、層間剥離なくさらなる処理条件に耐えることが可能な、ＤＲＡＭセルにおける低抵抗埋込ワード線を形成する間隙充填方法が必要である。したがって、金属間隙充填性能を改善するようなＤＲＡＭデバイスを製作する方法が必要である。
【発明の概要】
【0007】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、膜を形成する方法を対象とする。一実施形態では、方法は、モリブデン前駆体、パージガス、シラン前駆体、およびパージガスへの基板の連続した曝露を含むプロセスサイクルにおいてモリブデンシリサイド膜を形成することであって、基板が、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する、ケイ化モリブデン膜を形成することと、チタン前駆体に基板を浸漬することであって、基板が、プロセスサイクルより前に浸漬されるか、または、基板が、プロセスサイクルの後に浸漬される、チタン前駆体に基板を浸漬することとを含む。
【0008】
本開示の他の実施形態は、膜を形成する方法を対象とする。１つまたは複数の実施形態では、方法は、モリブデン前駆体、パージガス、シラン反応物、およびパージガスへの基板の連続した曝露を含む第１のプロセスサイクルにおいてモリブデンシリサイド膜を形成することであって、基板が、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する、モリブデンシリサイド膜を形成することと、チタン前駆体およびアンモニアに基板を曝露することを含む第２の処理サイクルを実施することとを含む。
【0009】
本開示のさらなる実施形態は、膜を形成する方法を対象とする。１つまたは複数の実施形態では、方法は、第１のチタン前駆体およびアンモニアに、その上に少なくとも１つのフィーチャーを有する基板を曝露することと、第２のチタン前駆体に基板を浸漬することと、第１のモリブデン前駆体に基板を曝露することと、基板の表面上にモリブデンシリサイド層を形成するために、シランに基板を曝露することとを含む。
【0010】
本開示の上記で具陳された特徴が詳細に理解され得るように、上記で手短に要約された本開示のより具体的な説明が、それらのうちのいくつかが添付の図面中に図示されている、実施形態を参照することによって行われ得る。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態を図示するにすぎず、それゆえ、本開示の範囲の限定と見なされるべきではなく、なぜならば、本開示は、他の等しく効果的な実施形態を認め得るからであることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】１つまたは複数の実施形態による、方法のプロセスフロー図を図示する図である。
【図2】１つまたは複数の実施形態による、方法のプロセスフロー図を図示する図である。
【図3】１つまたは複数の実施形態による、方法のプロセスフロー図を図示する図である。
【図4】１つまたは複数の実施形態による、方法のプロセスフロー図を図示する図である。
【図5】１つまたは複数の実施形態による、方法のプロセスフロー図を図示する図である。
【図6】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【図7】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【図8】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【図9】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【図10】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【図11】１つまたは複数の実施形態による、デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
例示的な実施形態が、例示的な実施形態（および中間構造）の概略図示である断面図示を参照しながら本明細書で説明される。したがって、たとえば、製造技術および／または公差の結果としての図示の形状からの変形形態が予想される。これにより、例示的な実施形態は、本明細書で図示されている領域の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、たとえば、製造から生じる形状の偏差を含むものであり得る。
【0013】
本開示の数個の例示の実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明において記載される構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々なやり方で実践されるか、または行われることが可能である。
【0014】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される、「基板」という用語は、プロセスがそれに対して作用する、表面、または表面の部分を指す。文脈上明らかにそうでない場合を除き、基板の一部分のみを指すこともできることも、当業者には理解されよう。追加として、基板上に堆積させることへの言及は、ベア基板と、その上に堆積または形成された１つまたは複数の膜またはフィーチャーを持つ基板の両方を意味することができる。
【0015】
本明細書で使用される「基板」は、膜処理が製造プロセス中にそれに対して実施される、基板、または基板上に形成された材料表面を指す。たとえば、処理がそれに対して実施され得る基板表面は、用途に応じて、シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイアなどの材料、ならびに金属、金属窒化物、金属合金、および他の導電性材料などの任意の他の材料を含む。基板は、限定はしないが、半導体ウエハを含む。基板は、基板表面を研磨する、エッチングする、還元する、酸化する、ヒドロキシル化する、アニールする、ＵＶ硬化する、電子ビーム硬化するおよび／または焼成するための前処理プロセスに曝露され得る。基板の表面自体に対して直接的に実施される膜処理に加えて、本開示では、開示される膜処理ステップのうちのいずれかは、以下でより詳細に開示されるように、基板上に形成された下層に対して実施されてもよく、「基板表面」という用語は、文脈が指し示すような下層を含むことを意図される。
【0016】
１つまたは複数の実施形態によれば、膜または膜の層に関して「上（ｏｎ）」という用語は、膜または層が、表面、たとえば、基板表面の直接上にあること、ならびに膜または層と表面、たとえば、基板表面との間に１つまたは複数の下層があることを含む。これにより、１つまたは複数の実施形態では、「基板表面上（ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ）」という句は、１つまたは複数の下層を含むことを意図される。他の実施形態では、「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」という句は、介在層なしに表面、たとえば、基板表面と接触している層または膜を指す。これにより、「基板表面の直接上の層（ａ ｌａｙｅｒ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ）」という句は、間の層なしに基板表面と直接接触している層を指す。
【0017】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される、「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などという用語は、基板表面と反応することができる任意のガス種を指すために、互換的に使用される。
【0018】
本明細書で使用される「原子層堆積」または「周期的堆積」は、基板表面上に材料の層を堆積させるための、２つまたはそれ以上の反応性化合物の連続した曝露を指す。基板、または基板の部分は、処理チャンバの反応ゾーンの中に導入された２つまたはそれ以上の反応性化合物に別々に曝露される。タイムドメインＡＬＤプロセスでは、各反応性化合物への曝露は、時間遅延によって分けられて、各化合物が、基板表面に付着しおよび／または基板表面上で反応し、次いで、処理チャンバからパージされることを可能にする。これらの反応性化合物は、連続して基板に曝露されるものとする。空間的ＡＬＤプロセスでは、基板表面の異なる部分または基板表面上の材料は、基板上の所与の点が、同時に２つ以上の反応性化合物に実質的に曝露されないように、２つまたはそれ以上の反応性化合物に同時に曝露される。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される、この観点で使用される「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるように、基板の小さい部分が拡散により同時に複数の反応性ガスに曝露され得る可能性があること、および同時曝露は意図されないことを意味する。
【0019】
タイムドメインＡＬＤプロセスの一態様では、第１の反応性ガス（換言すれば、第１の前駆体または化合物Ａ、たとえば、アルミニウム前駆体）が、反応ゾーンの中にパルス化され、その後に、第１の時間遅延が続く。次に、第２の前駆体または化合物Ｂ（たとえば、酸化剤）が、反応ゾーンの中にパルス化され、その後に、第２の時間遅延が続く。各時間遅延中に、アルゴンなど、パージガスが、反応ゾーンをパージするか、またはさもなければ反応ゾーンから残留する反応性化合物または反応副産物を除去するために、処理チャンバの中に導入される。代替的に、パージガスは、パージガスのみが、反応性化合物のパルスの間の時間遅延中に流れるように、堆積プロセス全体にわたって連続的に流れ得る。反応性化合物は、所望の膜または膜厚さが基板表面上に形成されるまで、交互にパルス化される。いずれのシナリオにおいても、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂおよびパージガスをパルス化するＡＬＤプロセスは、サイクルである。サイクルは、化合物Ａまたは化合物Ｂのいずれかで開始し、所定の厚さを持つ膜を達成するまで、サイクルのそれぞれのオーダーを継続することができる。
【0020】
空間的ＡＬＤプロセスの実施形態では、第１の反応性ガスおよび第２の反応性ガス（たとえば、窒素ガス）は、反応ゾーンに同時に供給されるが、不活性ガスカーテンおよび／または真空カーテンによって分けられる。基板は、基板上の所与の点が第１の反応性ガスおよび第２の反応性ガスに曝露されるように、ガス供給装置に対して移動させられる。
【0021】
本明細書で使用される、「化学気相堆積」は、基板表面が同時にまたは実質的に同時に前駆体および／または共試薬に曝露されるプロセスを指す。本明細書で使用される、「実質的に同時に」は、共同流れ、または前駆体の曝露の大部分について重複がある場合のいずれかを指す。
【0022】
本明細書全体を通してここで使用される、「実質的に同時に」は、第１の反応性化合物曝露の持続時間の大部分が、第２の反応性化合物曝露と重なることを意味する。
【0023】
本明細書で使用される、「パージング」という用語は、プロセス領域から未反応前駆体、反応生成物および副産物を除去する任意の好適なパージプロセスを含む。好適なパージプロセスは、反応物を何もまたは実質的に何も含んでいない処理領域の部分またはセクタに、ガスカーテンを通して基板を移動させることを含む。１つまたは複数の実施形態では、処理チャンバをパージすることは、真空を適用することを備える。いくつかの実施形態では、処理領域をパージすることは、基板の上にパージガスを流すことを備える。いくつかの実施形態では、パージプロセスは、不活性ガスを流すことを備える。１つまたは複数の実施形態では、パージガスは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、およびアルゴン（Ａｒ）のうちの１つまたは複数から選択される。いくつかの実施形態では、基板表面または反応チャンバをパージすることは、０．２秒から３０秒まで、０．２秒から１０秒まで、０．２秒から５秒まで、０．５秒から３０秒まで、０．５秒から１０秒まで、０．５秒から５秒まで、１秒から３０秒まで、１秒から１０秒まで、１秒から５秒まで、５秒から３０秒まで、５秒から１０秒まで、または１０秒から３０秒までの範囲内の持続時間の間行われ得る。
【0024】
本明細書で使用される、「ダイナミックランダムアクセスメモリ」または「ＤＲＡＭ」という用語は、キャパシタ上に電荷（すなわち、バイナリ１）または無電荷（すなわち、バイナリ０）のパケットを記憶することによってデータビットを記憶するメモリセルを指す。電荷は、アクセストランジスタを介してキャパシタ上にゲートされ、同じトランジスタをオンにすることと、トランジスタ出力上の相互接続線上の電荷パケットをダンピングすることによって作り出された電圧摂動を調べることとによって感知される。これにより、単一のＤＲＡＭセルは、１つのトランジスタと１つのキャパシタとから作られる。ＤＲＡＭデバイスは、ＤＲＡＭセルのアレイから形成される。アクセストランジスタ上の行は、ワード線によって連結され、トランジスタ入力／出力は、ビット線によって連結される。歴史的に、ＤＲＡＭキャパシタは、平面のポリシリコン―酸化物－基板プレートキャパシタから３Ｄ構造に発展し、３Ｄ構造は、基板の上方に両プレートを持つ「スタック」キャパシタや、共通プレートとしての基板中のエッチングされたキャビティを使用する「トレンチ」キャパシタとに分岐した。
【0025】
現在のＤＲＡＭ埋込ワード線（ｂＷＬ）プロセスは、窒化チタン（ＴｉＮ）およびタングステン（Ｗ）スタックを伴う。ｂＷＬ寸法のさらなるスケーリングの場合、１つの焦点は、トレンチ構造中にバリアレス金属充填を形成するために、スタックから窒化チタンバリアを除去することである。しかしながら、金属構造とトレンチ構造との間の密着性が低いため、金属充填物のボイド形成や層間剥離が、しばしば、高温ポストアニール処理中に観察される。そのようなボイドおよび層間剥離は、それが後続の平坦化またはエッチングプロセスについて問題を引き起こすので、望ましくない。ボイドおよび層間剥離はまた、スタック抵抗の増加に寄与する。したがって、本開示の実施形態は、有利に、良好なラインベンディング性能（すなわち、２ｎｍよりも小さいラインベンディング）を維持し、界面粗さを低減し、膜抵抗率を低下させるように、ＤＲＡＭ埋込ワード線（ＢＷＬ）の間隙充填性能を向上させることに関係する。
【0026】
旧来、ＤＲＡＭセルは、埋込ワード線構造中に埋め込み高仕事関数金属構造を有する。ＤＲＡＭデバイスにおいて、ビット線は、基板の上方に位置する金属レベル中に形成され、ワード線は、基板の表面におけるポリシリコンゲートレベルにおいて形成される。埋込ワード線（ｂＷＬ）デバイスにおいて、ワード線は、ゲート電極として金属を使用して半導体基板の表面の下方に埋め込まれる。
【0027】
ゲート電極として使用されるべき金属の選択は、デバイスの性能に大きく影響を及ぼすことがある。理論によって拘束されることを意図するものではないが、低い抵抗を持つ低融点金属の使用は、有利に、低減された抵抗を持つｂＷＬ ＤＲＡＭを提供すると考えられる。しかしながら、ｂＷＬ ＤＲＡＭを製作する際に使用される熱的プロセス要件に曝露されたとき、これらの材料は、しばしば、表面から層間剥離することが見られる。層間剥離は、最終的なアレイ抵抗に影響を及ぼし、信頼性問題を引き起こすことがある。
【0028】
本開示のいくつかの実施形態は、有利に、良好なラインベンディング性能（すなわち、２ｎｍよりも小さいラインベンディング）、低減された界面粗さ、およびより低い膜抵抗率を持つ高品質間隙充填を持つメモリデバイスを形成する。いくつかの実施形態では、埋込ワード線は、４５μΩ－ｃｍ＠５０Åの抵抗率を有する。
【0029】
【0030】
図１を参照すると、本開示の１つまたは複数の実施形態は、膜を堆積させる方法１００を対象とする。図１に図示されている方法は、基板または基板表面が、反応性ガスの気相反応を防止するかまたは最小限に抑える様式で反応性ガスに連続して曝露される原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表す。いくつかの実施形態では、方法は、反応性ガスの気相反応および薄膜の堆積を可能にするために、反応性ガスが処理チャンバにおいて混合される化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを備える。
【0031】
１つまたは複数の実施形態では、方法１００は、処理１０２において、チタン前駆体の溶液に基板を浸漬することを含む。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、および臭化チタン（ＴｉＢｒ４）のうちの１つまたは複数から選択されたハロゲン化チタンを備え得る。いくつかの実施形態では、基板は、０秒超から６０秒までの範囲内の時間期間の間チタン前駆体に浸漬され得る。いくつかの実施形態では、基板は、３トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および３００℃から６００℃まで、または４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に浸漬され得る。
【0032】
処理１０４において、基板表面または処理チャンバは、随意に、塩化チタンをパージされ得る。
【0033】
このように使用される、「処理チャンバ」という用語は、処理チャンバの完全な内部容量を包含しない、基板表面に隣接する処理チャンバの部分をも含む。たとえば、空間的に分けられた処理チャンバのセクタにおいて、基板表面に隣接する処理チャンバの部分は、限定はしないが、モリブデン前駆体を何もまたは実質的に何も含んでいない処理チャンバの部分またはセクタにガスカーテンを通して基板を移動させることを含む、任意の好適な技法によってモリブデン前駆体をパージされる。１つまたは複数の実施形態では、処理チャンバをパージすることは、真空を適用することを備える。いくつかの実施形態では、処理チャンバをパージすることは、基板の上にパージガスを流すことを備える。いくつかの実施形態では、処理チャンバの部分は、処理チャンバ内の微小容量または小容量プロセスステーションを指す。基板表面に関して「に隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」という用語は、表面反応（たとえば、前駆体吸着）が行われるのに十分な空間を提供することができる、基板の表面の隣の物理的空間を意味する。１つまたは複数の実施形態では、パージガスは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、およびアルゴン（Ａｒ）のうちの１つまたは複数から選択される。
【0034】
堆積１０６において、基板（または基板表面）上にモリブデン含有膜を堆積させるためのプロセスが実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。動作１０８において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体、たとえば、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）に曝露される。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有核種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。
【0035】
堆積１０６は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてモリブデン前駆体に曝露される。
【0036】
本明細書で使用される、「基板表面」は、層がその上に形成され得る任意の基板表面を指す。基板表面は、その中に形成された１つまたは複数の特徴、その上に形成された１つまたは複数の層、およびそれらの組合せを有し得る。基板（または基板表面）は、たとえば、研磨、エッチング、還元、酸化、ハロゲン化、ヒドロキシル化、アニーリング、焼成などによって、モリブデン含有層の堆積より前に前処理され得る。
【0037】
処理１１０において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応モリブデン前駆体、反応生成物および副産物を除去するためにパージされる。処理１１０において処理チャンバをパージすることは、処理１０４におけるパージと同じプロセスであることも、処理１０４におけるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0038】
処理１１２において、基板（または基板表面）は、基板上にモリブデンシリサイト膜を形成するために、シラン反応物に曝露される。いくつかの実施形態では、モリブデンシリサイト膜は、核形成膜である。シラン反応物は、当業者に知られている任意の好適なシラン反応物を備え得る。いくつかの実施形態では、シラン反応物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次シラン、および置換シランからなるグループから選択される。シラン反応物は、基板表面上のモリブデン含有核種と反応して、モリブデンシリサイト膜を形成することができる。処理１１２における反応物への曝露は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてシラン反応物に曝露される。
【0039】
処理１１４において、処理チャンバは、随意に、反応物への曝露の後にパージされる。処理１１４において処理チャンバをパージすることは、処理１１０におけるパージと同じプロセスであることも、処理１１０におけるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応シラン反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0040】
決定１１６において、堆積膜の厚さ、またはモリブデン前駆体およびシラン反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法１００は、バルクモリブデン間隙充填処理１１８に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法１００は、堆積１０６に戻って、処理１０８において再びモリブデン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。バルクモリブデン間隙充填処理１１８は、当業者に知られている任意の好適な間隙充填プロセスを備え得る。いくつかの実施形態では、間隙充填プロセスは、バルクモリブデン膜を形成するために、モリブデン前駆体、たとえば、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、および反応物、たとえば、水素（Ｈ２）に基板を曝露することを備える。モリブデン前駆体は、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてモリブデン前駆体に曝露される。
【0041】
いくつかの実施形態では、処理１１８の間隙充填プロセスは、ボトムアップ間隙充填であり得る。他の実施形態では、間隙充填プロセスは、旧来の間隙充填プロセスであり得る。
【0042】
１つまたは複数の実施形態では、間隙充填プロセスの後、基板は、処理１１９においてアニールされる。アニーリングは、当業者に知られている任意の好適なアニーリングプロセスを備え得る。１つまたは複数の実施形態では、アニーリングは、アルゴン（Ａｒ）または水素（Ｈ２）ガスの雰囲気中で６００℃から１２００℃までの範囲内の温度において行われる。
【0043】
【0044】
方法１２０は、堆積１２２において始まり、堆積１２２において、基板（または基板表面）上にモリブデン含有膜を堆積させるためのプロセスが実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。処理１２４において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体に曝露される。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）を備える。
【0045】
処理１２６において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応モリブデン前駆体、反応生成物および副産物を除去するためにパージされる。処理１２６において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0046】
処理１２８において、基板（または基板表面）は、基板上にモリブデンシリサイト膜を形成するために、シラン反応物に曝露される。いくつかの実施形態では、モリブデンシリサイト膜は、核形成膜である。シラン反応物は、当業者に知られている任意の好適なシラン反応物を備え得る。いくつかの実施形態では、シラン反応物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次シラン、および置換シランからなるグループから選択される。シラン反応物は、基板表面上のモリブデン含有種と反応して、ケイ化モリブデン膜を形成することができる。処理１２８における反応物への曝露は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてシラン反応物に曝露される。
【0047】
処理１３０において、処理チャンバは、随意に、反応物への曝露の後にパージされる。処理１３０において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応シラン反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0048】
決定１３２において、堆積膜の厚さ、またはモリブデン前駆体およびシラン反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法１２０は、処理１３４に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法１２０は、堆積１２２に戻って、処理１２４において再びモリブデン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0049】
１つまたは複数の実施形態では、堆積１２２が完了された後、方法１２０は、処理１３４において、チタン前駆体の溶液に基板を浸漬することを含む。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、および臭化チタン（ＴｉＢｒ４）のうちの１つまたは複数から選択されたハロゲン化チタンを備え得る。特定の実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を備える。いくつかの実施形態では、基板は、０秒超から６０秒までの範囲内の時間期間の間チタン前駆体に浸漬され得る。いくつかの実施形態では、基板は、３トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および３００℃から５００℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に浸漬され得る。
【0050】
処理１３６において、基板表面または処理チャンバは、随意に、チタン前駆体をパージされ得る。パージングは、他の実施形態において説明されるパージングと同じであることも、他の実施形態において説明されるパージングとは異なることもある。
【0051】
チタン前駆体に基板を浸漬し（処理１３４）、場合によっては基板表面をパージした（動作１３６）後、方法１２０は、バルクモリブデン間隙充填処理１３８に続く。バルクモリブデン間隙充填処理１３８は、当業者に知られている任意の好適な間隙充填プロセスを備え得る。いくつかの実施形態では、間隙充填プロセスは、バルクモリブデン膜を形成するために、モリブデン前駆体および反応物、たとえば、水素（Ｈ２）に基板を曝露することを備える。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、核形成層を形成するために使用される同じモリブデン前駆体であり得る。他の実施形態では、モリブデン前駆体は異なる。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。いくつかの実施形態では、処理１３８の間隙充填プロセスは、ボトムアップ間隙充填であり得る。他の実施形態では、間隙充填プロセスは、旧来の間隙充填プロセスであり得る。
【0052】
１つまたは複数の実施形態では、間隙充填プロセスの後、基板は、処理１４０においてアニールされる。アニーリングは、当業者に知られている任意の好適なアニーリングプロセスを備え得る。１つまたは複数の実施形態では、アニーリングは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、または水素（Ｈ２）ガスの雰囲気中で６００℃から１２００℃までの範囲内の温度において行われる。
【0053】
【0054】
方法１５０は、堆積１５２において始まり、堆積１５２において、基板（または基板表面）上にモリブデン含有膜を堆積させるためのプロセスが実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。処理１５４において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体に曝露される。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。特定の実施形態では、モリブデン前駆体は、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）を備える。
【0055】
処理１５６において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応モリブデン前駆体、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理１５６において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0056】
処理１５８において、基板（または基板表面）は、基板上にモリブデンシリサイド膜を形成するために、シラン反応物に曝露される。いくつかの実施形態では、モリブデンシリサイド膜は、核形成膜である。シラン反応物は、当業者に知られている任意の好適なシラン反応物を備え得る。いくつかの実施形態では、シラン反応物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次シラン、および置換シランからなるグループから選択される。シラン反応物は、基板表面上のモリブデン含有種と反応して、モリブデンシリサイド膜を形成することができる。処理１５８における反応物への曝露は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてシラン反応物に曝露される。
【0057】
処理１６０において、処理チャンバは、随意に、反応物への曝露の後にパージされる。処理１６０において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応シラン反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0058】
処理１６２において、基板は、チタン前駆体の溶液に浸漬される。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、および臭化チタン（ＴｉＢｒ４）のうちの１つまたは複数から選択されたハロゲン化チタンを備え得る。特定の実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を備える。いくつかの実施形態では、基板は、０秒超から６０秒までの範囲内の時間期間の間チタン前駆体に浸漬され得る。いくつかの実施形態では、基板は、３トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および３００℃から６００℃まで、または４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に浸漬され得る。
【0059】
処理１６４において、基板表面または処理チャンバは、随意に、塩化チタンをパージされ得る。パージングは、他の実施形態において説明されるパージングと同じであることも、他の実施形態において説明されるパージングとは異なることもある。
【0060】
決定１６６において、堆積膜の厚さ、またはモリブデン前駆体、シラン反応物、およびチタン前駆体への浸漬のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法１５０は、処理１６８に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法１５０は、堆積１５２に戻って、処理１５４において再びモリブデン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0061】
堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法１５０は、バルクモリブデン間隙充填の処理１６８に移る。バルクモリブデン間隙充填処理１６８は、当業者に知られている任意の好適な間隙充填プロセスを備え得る。いくつかの実施形態では、間隙充填プロセスは、ボトムアップ間隙充填であり得る。他の実施形態では、間隙充填プロセスは、旧来の間隙充填プロセスであり得る。
【0062】
１つまたは複数の実施形態では、間隙充填プロセスの後、基板は、処理１７０においてアニールされる。アニーリングは、当業者に知られている任意の好適なアニーリングプロセスを備え得る。１つまたは複数の実施形態では、アニーリングは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、または水素（Ｈ２）ガスの雰囲気中で６００℃から１２００℃までの範囲内の温度において行われる。
【0063】
図４は、１つまたは複数の実施形態による、方法２００のプロセスフロー図を図示する。図４に図示されている実施形態では、基板は、２つの原子層堆積サイクルで処理され得る。いくつかの実施形態では、基板は、第１の堆積サイクル２０２と、その後に続く第２の堆積サイクル２１４とで処理され得る。他の実施形態では、基板は、第２の堆積サイクル２１４と、その後に続く第１の堆積サイクル２０２とで処理され得る。またさらなる実施形態では、基板は、第１の堆積サイクル２０２と第２の堆積サイクル２１４とを備えるスーパー堆積サイクルで処理され得る。
【0064】
第１の堆積サイクル２０２は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、ここで、プロセスは、基板（または基板表面）上にチタン含有膜を堆積させるために実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。処理２０４において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上にチタン核種を形成するために、チタン前駆体に曝露される。チタン前駆体は、当業者に知られている任意の好適な前駆体を備え得る。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、臭化チタン（ＴｉＢｒ４）、およびテトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）のうちの１つまたは複数を備え得る。特定の実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を備える。いくつかの実施形態では、基板は、２００℃から６００℃まで、または２００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に曝露される。
【0065】
処理２０６において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応チタン前駆体、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理２０６において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0066】
処理２０８において、基板（または基板表面）は、基板上に窒化チタン膜を形成するために、窒素含有反応物に曝露される。窒素含有反応物は、当業者に知られている任意の好適な窒素含有反応物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、窒素含有反応物は、アンモニア（ＮＨ３）またはヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）のうちの１つまたは複数から選択される。
【0067】
処理２１０において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応窒素含有反応物、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理２１０において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0068】
決定２１２において、堆積窒化チタン膜の厚さ、またはチタン前駆体および窒素含有反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法２００は、処理２２６に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法２００は、堆積２０２に戻って、処理２０４において再びチタン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0069】
いくつかの実施形態では、決定２１２において、方法２００は、第２の堆積サイクル２１４に移る。
【0070】
第２の堆積サイクル２１４は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、ここで、プロセスは、基板（または基板表面）上にモリブデン含有膜を堆積させるために実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。処理２１６において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体に曝露される。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてモリブデン前駆体に曝露される。
【0071】
処理２１８において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応モリブデン前駆体、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理２１８において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0072】
処理２２０において、基板（または基板表面）は、基板上にモリブデンシリサイド膜を形成するために、シラン反応物に曝露される。いくつかの実施形態では、モリブデンシリサイド膜は、核形成膜である。シラン反応物は、当業者に知られている任意の好適なシラン反応物を備え得る。いくつかの実施形態では、シラン反応物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次シラン、および置換シランからなるグループから選択される。シラン反応物は、基板表面上のモリブデン含有種と反応して、モリブデンシリサイド膜を形成することができる。処理２２０におけるシラン反応物への曝露は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてシラン反応物に曝露される。
【0073】
処理２２２において、処理チャンバは、随意に、シラン反応物への曝露の後にパージされる。処理２２２において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応シラン反応物、反応生成物、および副産物を除去する。
【0074】
決定２２４において、堆積膜の厚さ、またはモリブデン前駆体およびシラン反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法２００は、処理２２６に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法２００は、堆積２１４に戻って、処理２１６において再びモリブデン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0075】
第２の堆積サイクル２１４が最初に実施される実施形態では、決定２２４において、方法２００は、第１の堆積サイクル２０２に移り得る。１つまたは複数の実施形態では、窒化チタン膜およびモリブデンシリサイド膜の所望の厚さが得られた後、方法２００は、バルクモリブデン間隙充填の処理２２６に移る。バルクモリブデン間隙充填処理２２６は、当業者に知られている任意の好適な間隙充填プロセスを備え得る。いくつかの実施形態では、間隙充填プロセスは、バルクモリブデン膜を形成するために、モリブデン前駆体および反応物、たとえば、水素（Ｈ２）に基板を曝露することを備える。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてモリブデン前駆体に曝露される。
【0076】
１つまたは複数の実施形態では、間隙充填プロセスの後、基板は、処理２２８においてアニールされる。アニーリングは、当業者に知られている任意の好適なアニーリングプロセスを備え得る。１つまたは複数の実施形態では、アニーリングは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、または水素（Ｈ２）ガスの雰囲気中で６００℃から１２００℃までの範囲内の温度において行われる。
【0077】
図５は、１つまたは複数の実施形態による、方法３００のプロセスフロー図を図示する。図５に図示されている実施形態では、基板は、２つの原子層堆積サイクルで処理され得る。いくつかの実施形態では、基板は、第１の堆積サイクル３０２と、その後に続く第２の堆積サイクル３１８とで処理され得る。
【0078】
第１の堆積サイクル３０２は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、ここで、プロセスは、基板（または基板表面）上にチタン含有膜を堆積させるために実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。動作３０４において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上にチタン核種を形成するために、チタン前駆体に曝露される。チタン前駆体は、当業者に知られている任意の好適な前駆体を備え得る。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、臭化チタン（ＴｉＢｒ４）、およびテトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）のうちの１つまたは複数を備え得る。特定の実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を備える。いくつかの実施形態では、基板は、２００℃から６００℃まで、または２００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に曝露される。
【0079】
処理３０６において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応塩化チタン、反応生成物および副産物を除去するためにパージされる。処理３０６において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0080】
処理３０８において、基板（または基板表面）は、基板上に窒化チタン膜を形成するために、窒素含有反応物に曝露される。窒素含有反応物は、当業者に知られている任意の好適な窒素含有反応物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、窒素含有反応物は、アンモニア（ＮＨ３）またはヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）のうちの１つまたは複数から選択される。
【0081】
処理３１０において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応窒素含有反応物、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理２１０において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0082】
決定３１２において、堆積窒化チタン膜の厚さ、またはチタン前駆体および窒素含有反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法３００は、処理３１４に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法３００は、堆積３０２に戻って、処理３０４において再びチタン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0083】
処理３１４において、その上に窒化チタン膜を有する基板は、チタン前駆体、たとえば、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）の溶液に浸漬される。チタン前駆体は、当業者に知られている任意の好適なチタン前駆体を備え得る。いくつかの実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、フッ化チタン（ＴｉＦ４）、ヨウ化チタン（ＴｉＩ４）、および臭化チタン（ＴｉＢｒ４）のうちの１つまたは複数から選択されたハロゲン化チタンを備え得る。特定の実施形態では、チタン前駆体は、塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を備える。いくつかの実施形態では、基板は、０秒超から６０秒までの範囲内の時間期間の間チタン前駆体に浸漬され得る。いくつかの実施形態では、基板は、３トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および３００℃から６００℃まで、または４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてチタン前駆体に浸漬され得る。
【0084】
処理３１６において、基板表面または処理チャンバは、随意に、チタン前駆体をパージされ得る。パージングは、他の実施形態において説明されるパージングと同じであることも、他の実施形態において説明されるパージングとは異なることもある。
【0085】
１つまたは複数の実施形態では、処理３１４においてチタン前駆体に浸漬した後、方法３００は、第２の堆積サイクル３１８に移る。
【0086】
第２の堆積サイクル３１８は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、ここで、プロセスは、基板（または基板表面）上にモリブデン含有膜を堆積させるために実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つまたは複数の処理を含むことができる。動作３２０において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体に曝露される。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてモリブデン前駆体に曝露される。
【0087】
処理３２２において、処理チャンバまたは基板表面は、随意に、未反応モリブデン前駆体、反応生成物、および副産物を除去するためにパージされる。処理３２２において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応反応物、反応生成物および副産物を除去する。
【0088】
処理３２４において、基板（または基板表面）は、基板上にモリブデンシリサイド膜を形成するために、シラン反応物に曝露される。いくつかの実施形態では、モリブデンシリサイド膜は、核形成膜である。シラン反応物は、当業者に知られている任意の好適なシラン反応物を備え得る。いくつかの実施形態では、シラン反応物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次シラン、および置換シランからなるグループから選択される。シラン反応物は、基板表面上のモリブデン含有種と反応して、ケイ化モリブデン膜を形成することができる。動作３２４におけるシラン反応物への曝露は、当業者に知られている任意の好適な温度、圧力、および曝露持続時間において行われ得る。いくつかの実施形態では、基板（または基板表面）は、１０トールから５０トールまでの範囲内の圧力において、および４００℃から５５０℃までの範囲内の温度においてシラン反応物に曝露される。
【0089】
処理３２６において、処理チャンバは、随意に、シラン反応物への曝露の後にパージされる。処理３２６において処理チャンバをパージすることは、他の実施形態において説明されるパージと同じプロセスであることも、他の実施形態において説明されるパージとは異なるプロセスであることもある。処理チャンバ、処理チャンバの部分、基板表面に隣接するエリアなどをパージすることは、基板表面に隣接するエリアから未反応シラン反応物、反応生成物、および副産物を除去する。
【0090】
決定３２８において、堆積膜の厚さ、またはモリブデン前駆体およびシラン反応物のサイクルの数が考慮される。堆積膜が所定の厚さに達した、または所定の数のプロセスサイクルが実施された場合、方法３００は、処理３３０に移る。堆積膜の厚さ、またはプロセスサイクルの数が、所定のしきい値に達していない場合、方法３００は、堆積３１８に戻って、処理３２０において再びモリブデン前駆体に基板表面を曝露し、継続する。
【0091】
１つまたは複数の実施形態では、窒化チタン膜、チタン前駆体浸漬、およびモリブデンシリサイド膜の所望の厚さ／サイクルの数が得られた後、方法３００は、バルクモリブデン間隙充填の処理３３０に移る。処理３３０において、基板（または基板表面）は、基板（または基板表面）上に膜を堆積させるために、モリブデン前駆体、たとえば、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）に曝露され、その後に、反応物、すなわち、水素（Ｈ２）への曝露が続く。モリブデン前駆体は、基板表面上にモリブデン含有種を残すために、基板表面と反応する（換言すれば、基板表面の上に吸着または化学吸着する）ことができる、任意の好適なモリブデン含有化合物であり得る。１つまたは複数の実施形態では、モリブデン前駆体は、塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ６）、臭化モリブデン（ＭｏＢｒ３）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）６）、二塩化モリブデン二酸化物（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、オキシ四塩化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）、テトラキス（ジメチルアミノ）モリブデン（ＩＶ）、およびビス（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）－ビス（ジメチルアミド）モリブデンのうちの１つまたは複数を備える。バルクモリブデン間隙充填処理３３０は、当業者に知られている任意の好適な間隙充填プロセスを備え得る。いくつかの実施形態では、間隙充填プロセスは、ボトムアップ間隙充填であり得る。他の実施形態では、間隙充填プロセスは、旧来の間隙充填プロセスであり得る。
【0092】
１つまたは複数の実施形態では、間隙充填プロセスの後、基板は、処理３３２においてアニールされる。アニーリングは、当業者に知られている任意の好適なアニーリングプロセスを備え得る。１つまたは複数の実施形態では、アニーリングは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、または水素（Ｈ２）ガスの雰囲気中で６００℃から１２００℃までの範囲内の温度において行われる。
【0093】
【0094】
図６を参照すると、その中に複数のトレンチ６０４を有する基板６０２が提供される。トレンチ６０４は、凹形のチャネルを形成する。トレンチは、底部６０６と少なくとも１つの側壁６０８とを有する。複数のトレンチ６０４は、限定はしないが、約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１０ｎｍ～約７０ｎｍ、約１０ｎｍ～約６０ｎｍ、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、または約１０ｎｍ～約４０ｎｍの範囲を含む、約１０～約１００ｎｍの範囲内の幅を有するように形成され得る。当業者によって認識されるように、複数のトレンチ６０４の幅は、ある側壁６０８から別の側壁６０８までの距離Ｗ１によって定義される。複数のトレンチ６０４は、限定はしないが、約１２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２００ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１２０ｎｍ～約２００ｎｍ、または約１５０ｎｍ～約２５０ｎｍの範囲を含む、約１２０ｎｍ～約２５０ｎｍの範囲内の深さを有するように形成され得る。当業者によって認識されるように、複数のトレンチ６０４の深さは、基板表面６０３から複数のトレンチ６０４の底部６０６までの距離Ｄ１によって定義される。
【0095】
複数のトレンチ６０４を形成するために、バッファ絶縁層（たとえば、酸化ケイ素層、図示せず）が、基板表面６０３上に形成され得、および／またはハードマスク層（たとえば、窒化物層、図示せず）が形成され得る。そのような技法は、当業者によく知られており、これにより、図示されていない。
【0096】
図７を参照すると、ゲート酸化物層６１０が、基板６０２上に、基板表面６０３上に、ならびに複数のトレンチ６０４の側壁６０８および底部６０６に沿って共形に堆積される。１つまたは複数の実施形態では、ゲート酸化物層６１０は、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素、または高ｋ誘電体材料のうちの１つまたは複数を備える。
【0097】
「酸化ケイ素」という用語が、ゲート酸化物層６１０を説明するために使用され得るが、当業者は、本開示が特定の化学量論に限定されないことを認識されよう。たとえば、「酸化ケイ素」および「二酸化ケイ素」という用語が、両方とも、任意の好適な化学量論比でシリコン原子および酸素原子を有する材料を説明するために使用され得る。同じことが、たとえば、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムなど、本開示においてリストされる他の材料に当てはまる。
【0098】
１つまたは複数の実施形態では、「高ｋ誘電体」という用語は、（たとえば、二酸化ケイ素と比較して）高い誘電率を持つ材料を指す。１つまたは複数の実施形態では、高ｋ誘電体材料は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化バナジウム（ＶＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ハフニウム酸化ケイ素（ＨｆＳｉＯ）、またはジルコニウム酸化ケイ素（ＺｒＳｉＯ）のうちの１つまたは複数から選択される。
【0099】
１つまたは複数の実施形態では、ゲート酸化物層６１０は、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約４ｎｍ、約５ｎｍ、約６ｎｍ、または約７ｎｍを含む、約１ｎｍ～約７ｎｍの範囲内の厚さを有する。
【0100】
図８を参照すると、いくつかの実施形態では、仕事関数金属層６１２が、ゲート酸化物層６１０上に形成される。本明細書で使用される、「仕事関数」という用語は、真空レベルに対する材料（たとえば、金属）のバルク化学ポテンシャルを指す。１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層は、４．３ｅＶよりも大きいかまたは４．３ｅＶに等しい仕事関数を有する。いくつかの実施形態では、仕事関数金属層６１２は、４．５ｅＶよりも大きいかまたは４．５ｅＶに等しい仕事関数を有する。他の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、４．４ｅＶよりも大きいかまたは４．４ｅＶに等しい、４．５ｅＶよりも大きいかまたは４．５ｅＶに等しい、４．６ｅＶよりも大きいかまたは４．６ｅＶに等しい、４．７ｅＶよりも大きいかまたは４．７ｅＶに等しい、４．８ｅＶよりも大きいかまたは４．８ｅＶに等しい、４．９ｅＶよりも大きいかまたは４．９ｅＶに等しい、５．０ｅＶよりも大きいかまたは５．０ｅＶに等しい、５．１ｅＶよりも大きいかまたは５．１ｅＶに等しい、あるいは５．２ｅＶよりも大きいかまたは５．２ｅＶに等しいを含む、４．３ｅＶよりも大きいかまたは４．３ｅＶに等しい仕事関数を有する。
【0101】
１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、金属窒化物を備える。１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、ＴａＮ／ＴｉＮ、またはＷＮ／ＴｉＮのうちの１つまたは複数を備える。１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、ＴａＮ／ＴｉＮ、ＷＮ／ＴｉＮ、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、窒化チタンを備える。
【0102】
１つまたは複数の実施形態では、仕事関数金属層６１２は、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約４ｎｍ、または約５ｎｍを含む、約１ｎｍ～約５ｎｍの範囲内の厚さを有する。
【0103】
図９を参照すると、金属層６１４が、ゲート酸化物層６１０上、複数のトレンチ６０４中に形成される。１つまたは複数の実施形態では、金属層６１４は、図１～図５に図示されている１つまたは複数の実施形態の方法に従って、モリブデン含有核形成層６１３（たとえば、モリブデンシリサイド）を堆積させ、その後に、バルクモリブデン間隙充填が続くことによって形成される。
【0104】
いくつかの実施形態では、金属層６１４の厚さＴ１は制御される。いくつかの実施形態では、金属層６１４の厚さＴ１は、複数のトレンチ６０４の深さＤ１に対して制御される。いくつかの実施形態では、厚さＴ１は、複数のトレンチ６０４の深さＤ１の約９０％よりも大きいかまたは約９０％に等しい。図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、金属層６１４の厚さＴ１は、トレンチ６０４の深さＤ１を上回り、金属層６１４のオーバーバーデンが、基板上に形成され得る。
【0105】
いくつかの実施形態では、基板のアニールが実施される。理論によって拘束されることを意図するものではないが、１つまたは複数の実施形態の方法による核形成層６１３の形成は、有利に、複数のトレンチ６０４中の金属層６１４の無ラインベンディングを提供すると考えられる。追加として、核形成層６１３の形成は、アニーリング時の金属層６１４の層間剥離をほとんど生じず、ボイドが形成されることを実質的に生じず、特に、基板と金属層６１４との間の界面におけるボイドを実質的に生じない。この点に関して使用されるとき、シームまたはボイドを実質的に含んでいない材料は、陳述された材料の容量の２％未満、１％未満または０．５％未満を占有する間隙、シームまたはボイドを有する。
【0106】
図１１を参照すると、いくつかの実施形態では、金属層６１４は、金属層６１４および仕事関数金属層６１２が基板表面６０３を越えて突出しないように（たとえば、金属層６１４が基板６０２内に完全に埋め込まれるように）、化学機械研磨（ＣＭＰ）およびエッチバックによって凹ませられる（埋め込まれる）。
【0107】
１つまたは複数の実施形態では、埋込ワード線６１５（すなわち、凹形金属層６１４）が形成され得る。いくつかの実施形態では、図１１に図示されているように、仕事関数金属層６１２は、埋込ワード線６１５と同じレベルに凹ませられる。埋込ワード線６１５および仕事関数金属層６１２の上面６１７は、複数のトレンチ６０４中で基板表面６０３からの凹み深さまたは距離Ｄ２を有する。
【0108】
ワード線６１５の形成の後、基板の処理は、メモリデバイスを形成するために継続し得る。そのようなプロセスは、当業者によって知られている。
【0109】
次に、本開示は、以下の実施例に関して説明される。本開示の数個の例示の実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明において記載される構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々なやり方で実践されるか、または行われることが可能である。
【実施例】
【0110】
実施例１
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置され、６００秒間塩化チタン（ＴｉＣｌ４）の溶液に浸漬された。処理チャンバは、１０秒間パージされた。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、浸漬されたシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。二塩化モリブデン二酸化物およびシランプロセスサイクルが、２回完了された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置され、６００秒間塩化チタン（ＴｉＣｌ４）の溶液に浸漬された。処理チャンバは、１０秒間パージされた。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、浸漬されたシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。二塩化モリブデン二酸化物およびシランプロセスサイクルが、２回完了された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0111】
実施例２
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。プロセスサイクルは、２サイクル繰り返された。次いで、基板は、３００秒間塩化チタンに浸漬された。余分な塩化チタンが、パージングによってチャンバから除去された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。プロセスサイクルは、２サイクル繰り返された。次いで、基板は、３００秒間塩化チタンに浸漬された。余分な塩化チタンが、パージングによってチャンバから除去された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0112】
実施例３
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、基板は、塩化チタンに浸漬された。余分な塩化チタンが、パージングによってチャンバから除去された。スーパープロセスサイクルが繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、基板は、塩化チタンに浸漬された。余分な塩化チタンが、パージングによってチャンバから除去された。スーパープロセスサイクルが繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0113】
実施例４
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン核種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン核種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0114】
実施例５
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0115】
実施例６
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。スーパーサイクルが繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、その上に窒化チタンを持つシリコン基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。スーパーサイクルが繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0116】
実施例７
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、基板は、１０秒間塩化チタンに浸漬された。塩化チタンは、反応チャンバからパージされた。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
トレンチを有するシリコン基板が、処理チャンバ中に配置された。塩化チタンが、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、シリコン基板の上に流された。未反応塩化チタンが、チャンバの中からパージされた。次に、アンモニア（ＮＨ３）が、チャンバの中に導入され、基板上のチタン種と反応して窒化チタン膜を形成した。余分なアンモニアおよび副産物が、パージングによってチャンバから除去された。次いで、基板は、１０秒間塩化チタンに浸漬された。塩化チタンは、反応チャンバからパージされた。次いで、二塩化モリブデン二酸化物が、窒素（Ｎ２）ガスの雰囲気にある処理チャンバの中に、基板の上に流され、モリブデン前駆体終端表面を残した。次いで、未反応前駆体および副産物が、チャンバの中からパージされた。次に、シランが、チャンバの中に導入され、表面結合モリブデン種と反応してモリブデンシリサイド膜を形成した。再び、余分な共反応物および副産物が、パージングによってチャンバから除去された。モリブデンおよびシランサイクルが、２回繰り返された。次いで、トレンチは、バルクモリブデン膜で間隙充填された。
【0117】
「の下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「の上方（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」など、空間的相対用語は、図に図示されている、ある要素または特徴の、別の要素またはフィーチャーとの関係を説明するために、説明しやすいように本明細書で使用され得る。空間的相対用語は、図に描かれている配向に加えて、使用または処理中のデバイスの異なる配向を包含することを意図されることが理解されよう。たとえば、図中のデバイスが裏返された場合、他の要素またはフィーチャー「の下方」あるいは他の要素またはフィーチャー「の下」と説明された要素は、その場合、他の要素またはフィーチャー「の上方」に配向されることになる。これにより、「の下方」という例示の用語は、上方および下方の配向の両方を包含し得る。デバイスは、別様に配向される（９０度回転される、または他の配向にある）ことがあり、本明細書で使用される空間的相対記述子は、相応に解され得る。
【0118】
本明細書で論じられる材料および方法を説明する文脈における（とりわけ、以下の特許請求の範囲の文脈における）「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という用語ならびに類似の指示物の使用は、本明細書で別様に指し示されない限り、またはコンテキストによって明確に否定されない限り、単数形と複数形の両方をカバーすると解釈されるべきである。本明細書での値の範囲の具陳は、本明細書で別様に指し示されない限り、範囲内に入る各別個の値を個々に指す略記法として働くことを意図されるにすぎず、各別個の値は、それが本明細書で個々に具陳されたかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書で説明されるすべての方法は、本明細書で別様に指し示されない限り、またはさもなければ文脈によって明確に否定されない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書で提供される任意のおよびすべての例または例示の言葉（たとえば、「など」）の使用は、材料および方法をより良く明らかにすることを意図されるにすぎず、別様に特許請求されない限り、範囲に限定を課すものではない。本明細書中のいかなる言葉も、特許請求されていない要素を、開示される材料および方法の実践に不可欠なものとして指し示すと解釈されるべきではない。
【0119】
「一実施形態」、「いくらかの実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「実施形態」への本明細書全体を通しての言及は、実施形態に関して説明される特定のフィーチャー、構造、材料、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。これにより、本明細書全体にわたる様々な場所での「１つまたは複数の実施形態では」、「いくらかの実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」などの句の出現は、本開示の同じ実施形態を必ずしも指しているとは限らない。１つまたは複数の実施形態では、特定のフィーチャー、構造、材料、または特性は、任意の好適な様式で組み合わせられる。
【0120】
本明細書の開示は、特定の実施形態を参照しながら説明されたが、これらの実施形態は、本開示の原理および用途の例示的なものにすぎないことを理解されたい。様々な変更形態および変形形態が、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく本開示の方法および装置に対して行われ得ることが当業者には明らかであろう。これにより、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にある変更形態および変形形態を含むことが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】