(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】2024-11-19
(54)【発明の名称】カーボンプラグ形成のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20241112BHJP
C23C 16/26 20060101ALI20241112BHJP
C23C 16/505 20060101ALI20241112BHJP
H01L 21/3065 20060101ALN20241112BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
C23C16/26
C23C16/505
H01L21/302 101B
H01L21/302 105B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525213
(86)(22)【出願日】2022-10-21
(85)【翻訳文提出日】2024-06-10
(86)【国際出願番号】 US2022078501
(87)【国際公開番号】W WO2023081584
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】63/263,493
(32)【優先日】2021-11-03
(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】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アンジョス・リグスビー・ダニエラ
(72)【発明者】
【氏名】シュローダー・トッド
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA09
4K030AA10
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5F045HA13
(57)【要約】
【解決手段】一実施例は、チャンバと、チャンバ内に配置されている台座電極およびシャワーヘッド電極と、チャンバへの１つ以上のガス入口と、真空ポンプシステムと、台座電極とシャワーヘッド電極との間で無線周波数（ＲＦ）プラズマを形成するように構成されているＲＦ電源と、プロセッサおよびメモリを含むコントローラと、を備える作製ツールを提供する。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令であって、水素含有還元剤および炭化水素ガスをチャンバに導入するよう流量制御ハードウェアを操作し、台座電極とシャワーヘッド電極との間にプラズマを形成して、中間炭素除去プロセスのない単一プラズマ堆積サイクルで、チャンバ内の台座上に設置されたワークピースの凹部にカーボンプラグを完全に堆積させるようＲＦ電源を操作するように実行可能な命令を含む。
【選択図】図６
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作製ツールであって、チャンバと、
前記チャンバ内に配置されている台座電極およびシャワーヘッド電極と、
前記チャンバへの１つ以上のガス入口および関連する流量制御ハードウェアと、
前記チャンバ内の圧力を低減するように構成されている真空ポンプシステムと、
前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間に無線周波数（ＲＦ）プラズマを形成するように構成されているＲＦ電源と、
前記流量制御ハードウェアおよび前記ＲＦ電源に動作可能に接続され、プロセッサおよびメモリを含むコントローラと、を備え前記メモリは、
水素含有還元剤を前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアを操作し、
炭化水素ガスを前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアを操作し、
中間炭素除去プロセスのない単一プラズマ堆積サイクルで、前記チャンバの台座上に設置されたワークピースの凹部にカーボンプラグを完全に堆積させるために、前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間にプラズマを形成するように前記ＲＦ電源を操作する
ように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、作製ツール。
【請求項2】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、５メガヘルツ以上の範囲の１つ以上の周波数でＲＦ電力を提供するように前記ＲＦ電源の操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項3】
請求項２に記載の作製ツールであって、前記命令は、５メガヘルツ未満の周波数を除くＲＦ電力を提供するように前記ＲＦ電源の操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項4】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記炭化水素ガスは、アルキンを含む、作製ツール。
【請求項5】
請求項４に記載の作製ツールであって、前記アルキンは、アセチレンを含む、作製ツール。
【請求項6】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、前記水素含有還元剤および前記炭化水素ガスを、水素が２０～３５％のモル比で前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項7】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、さらに、アルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を希釈ガスとして前記チャンバにさらに導入するように実行可能である、作製ツール。
【請求項8】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、さらに、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で前記カーボンプラグを堆積させるように前記流量制御ハードウェアの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項9】
請求項１に記載の作製ツールであって、さらに、１つ以上のヒータを備え、前記命令は、プラグ形成中に前記台座電極を２７５～６６０℃の温度に維持するように前記１つ以上のヒータの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項10】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、前記ワークピースが７００～１８００秒の範囲の期間にわたって前記プラズマに曝された後に、前記プラズマを消弧するように実行可能である、作製ツール。
【請求項11】
集積回路作製方法であって、単一プラズマ堆積サイクルでワークピースの凹部にカーボンプラグを形成し、前記単一プラズマ堆積サイクルは、プラズマ処理チャンバにおいて前記ワークピースを炭素堆積プラズマに曝すことによって行われ、前記プラズマは、
水素含有還元剤と、
炭化水素ガスと、
を含むガス混合物から形成される、集積回路作製方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記炭素堆積プラズマは、無線周波数（ＲＦ）プラズマを含み、前記ＲＦプラズマは、５メガヘルツ以上の範囲の１つ以上の周波数を含む、集積回路作製方法。
【請求項13】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記炭化水素ガスは、アルキンを含む、集積回路作製方法。
【請求項14】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記水素含有還元剤および前記炭化水素ガスは、水素が２０～３５％のモル比で前記チャンバに導入される、集積回路作製方法。
【請求項15】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記ガス混合物は、さらに、希釈ガスとしてアルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を含む、集積回路作製方法。
【請求項16】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記カーボンプラグは、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される、集積回路作製方法。
【請求項17】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、さらに、前記単一プラズマ堆積サイクル後に前記ワークピースを平坦化することにより、前記凹部の外側に堆積した炭素を除去することを備える、集積回路作製方法。
【請求項18】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記凹部は、メモリスタック構造のチャネルを含む、集積回路作製方法。
【請求項19】
メモリスタック構造を作製する集積回路作製方法であって、堆積チャンバの台座上にワークピースを支持し、前記堆積チャンバは、電極間空間によってシャワーヘッド電極から分離された台座電極を備え、前記ワークピースは、第１のメモリデッキに凹部を含み、
減圧状態の前記堆積チャンバを通じてガス混合物を流し、前記ガス混合物は、水素含有還元剤および炭化水素も含み、
前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間の放電ギャップを通じてＲＦ電流を送って炭素堆積プラズマを形成し、単一堆積サイクルで前記第１のメモリデッキの前記凹部にカーボンプラグを堆積させ、
前記単一堆積サイクルで前記第１の３Ｄ ＮＡＮＤの前記凹部に前記カーボンプラグを形成した後に、前記ワークピースを平坦化し、
前記第１のメモリデッキおよび前記カーボンプラグの上に第２のメモリデッキの層を堆積させること、
を備える、集積回路作製方法。
【請求項20】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記炭化水素は、アルキンを含む、集積回路作製方法。
【請求項21】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記カーボンプラグは、８～１０Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される、集積回路作製方法。
【請求項22】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記台座電極は、プラグ形成中に２７５～６６０℃の範囲の温度に維持される、集積回路作製方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
集積回路は、領域選択的マスキング、エッチング、および堆積のいくつかのサイクルによって、半導体ウエハなどの基板上に作製されてよい。
【発明の概要】
【0002】
本欄は、以下の発明を実施するための形態においてさらに説明される様々な概念を簡潔に紹介するために提供される。本欄は、本願の主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することも、本願の主題の範囲を限定するために用いられることも意図しない。さらに、本願の主題は、本開示のいずれかに記載の一部または全ての不利益を解決する実施形態に限定されない。
【0003】
集積回路作製プロセスにおいて凹部にカーボンプラグを形成するためのシステムおよび方法に関する実施例が開示される。一実施例は、チャンバと、チャンバ内に配置されている台座電極およびシャワーヘッド電極とを備える作製ツールを提供する。作製ツールはさらに、チャンバへの１つ以上のガス入口と、関連する流量制御ハードウェアとを備える。作製ツールはさらに、真空ポンプシステムと、台座電極とシャワーヘッド電極との間で無線周波数（ＲＦ）プラズマを形成するように構成されているＲＦ電源とを備える。作製ツールはさらに、プロセッサおよびメモリを含むコントローラを備える。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令であって、チャンバに水素含有還元剤を導入し、チャンバに炭化水素ガスを導入するよう流量制御ハードウェアを操作するように実行可能な命令を備える。命令はさらに、中間カーボン除去プロセスのない単一プラズマ堆積サイクルにおいて、台座電極とシャワーヘッド電極との間にプラズマを発生させて、チャンバの台座上に設置されたワークピースの凹部にカーボンプラグを完全に堆積させるようＲＦ電源を操作するように実行可能である。
【0004】
いくつかのそのような実施例では、命令は、５メガヘルツ以上の範囲の１つ以上の周波数を有するＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源の操作を実行可能である。
【0005】
いくつかのそのような実施例では、命令は、５メガヘルツ未満の周波数を除くＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源の操作を実行可能である。
【0006】
いくつかのそのような実施例では、炭化水素ガスはアルキンを含む。
【0007】
いくつかのそのような実施例では、アルキンはアセチレンを含む。
【0008】
いくつかのそのような実施例では、命令は、水素含有還元剤が２０～３５％のモル比で水素および炭化水素ガスをチャンバに導入するように流量制御ハードウェアの操作を実行可能である。
【0009】
いくつかのそのような実施例では、命令はさらに、アルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を希釈ガスとしてチャンバにさらに導入するように実行可能である。
【0010】
いくつかのそのような実施例では、命令はさらに、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で炭素を堆積させるように流量制御ハードウェアの操作を実行可能である。
【0011】
いくつかのそのような実施例では、作製ツールはさらに１つ以上のヒータを備え、命令はさらに、プラグ形成中に台座電極を２７５～６６０℃の範囲の温度に維持するように１つ以上のヒータの操作を実行可能である。
【0012】
いくつかのそのような実施例では、命令はさらに、ワークピースが７００～１８００秒の範囲の期間にわたってプラズマに曝された後に、プラズマを消弧するように実行可能である。
【0013】
別の実施例は、集積回路の作製プロセスを提供する。作製プロセスは、プラズマ処理チャンバにおいてワークピースを炭素堆積プラズマに曝すことにより、単一プラズマ堆積サイクルでワークピースの凹部にカーボンプラグを形成することを含む。炭素堆積プラズマは、水素含有還元剤および炭化水素ガスを含むガス混合物から形成される。
【0014】
いくつかのそのような実施例では、炭素堆積プラズマは、５メガヘルツ以上の範囲の、実質的に５メガヘルツ未満の周波数を除く、１つ以上の周波数を有する無線周波数（ＲＦ）プラズマを含む。
【0015】
いくつかのそのような実施例では、炭化水素ガスはアルキンを含む。
【0016】
いくつかのそのような実施例では、水素含有還元剤および炭化水素ガスは、水素が２０～３５％のモル比でチャンバに導入される。
【0017】
いくつかのそのような実施例では、ガス混合物はさらに、アルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を含む。
【0018】
いくつかのそのような実施例では、カーボンプラグは、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される。
【0019】
いくつかのそのような実施例では、この方法はさらに、単一プラズマ堆積サイクル後にワークピースを平坦化することにより、凹部の外側に堆積した炭素を除去することを含む。
【0020】
いくつかのそのような実施例では、凹部はメモリスタック構造のチャネルを画定する。
【0021】
別の実施例は、メモリスタック構造を作製する方法を提供する。この方法は、堆積チャンバの台座上にワークピースを支持することを含む。堆積チャンバは、電極間空間によってシャワーヘッドから分離された台座電極を備える。ワークピースは、第１のメモリデッキに凹部を含む。この方法はさらに、減圧状態のチャンバを通じてガス混合物を流すことを含む。ガス混合物は水素含有還元剤を含み、炭化水素も含む。この方法はさらに、台座電極とシャワーヘッド電極との間の放電ギャップを通じてＲＦ電流を送って炭素堆積プラズマを形成し、単一堆積サイクルで凹部にカーボンプラグを堆積させることを含む。この方法はさらに、カーボンプラグの形成後にワークピースを平坦化し、第１のメモリデッキおよびカーボンプラグの上に第２のメモリデッキの層を堆積させることを含む。
【0022】
いくつかのそのような実施例では、炭化水素はアルキンを含む。
【0023】
いくつかのそのような実施例では、カーボンプラグは、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される。
【0024】
いくつかのそのような実施例では、台座電極は、プラグ形成中に２７５～６６０℃の範囲の温度に維持される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1A】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【図1B】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【図1C】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【図1D】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【図1E】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【図1F】エッチストップとしてのカーボンプラグの形成を含む例示的なメモリスタック作製プロセスにおける中間構造を示す概略図。
【0026】
【図2A】単一サイクル堆積プロセスを用いる比較的薄いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図2B】単一サイクル堆積プロセスを用いる比較的薄いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図2C】単一サイクル堆積プロセスを用いる比較的薄いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【0027】
【図3A】例示的な複数サイクル堆積／エッチングプロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図3B】例示的な複数サイクル堆積／エッチングプロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図3C】例示的な複数サイクル堆積／エッチングプロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図3D】例示的な複数サイクル堆積／エッチングプロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図3E】例示的な複数サイクル堆積／エッチングプロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【0028】
【図4A】水素含有還元剤を含むガス混合物を用いた例示的な単一サイクル堆積プロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図4B】水素含有還元剤を含むガス混合物を用いた例示的な単一サイクル堆積プロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【図4C】水素含有還元剤を含むガス混合物を用いた例示的な単一サイクル堆積プロセスによる比較的厚いカーボンプラグの形成を示す概略図。
【0029】
【図5】例示的なプラズマ強化化学蒸着ツールの態様図。
【0030】
【図6】例示的な集積回路作製プロセスを示すフロー図。
【0031】
【図7】例示的なコンピュータシステムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0032】
半導体ダイ上の集積回路部品の密度は、現在のフォトリソグラフィ技術によって課されたフィーチャサイズの制約などの要因によって制限される。しかし、二次元（２Ｄ）集積回路から三次元（３Ｄ）集積回路への作製の遷移により、集積回路内で構成部品を積み重ねることで、より大きなデバイス密度が実現可能になる。
【0033】
図１Ａ～１Ｆは、３Ｄメモリスタック構造を形成するために用いられる例示的プロセス１００の間に形成される中間構造を概略的に示す。図１Ａは、第１の材料１０６および第２の材料１０８の交互積層を含むデッキ１０４Ａが、３Ｄ ＮＯＴ ＡＮＤ（ＮＡＮＤ）メモリ構造作製プロセスにおいて中間構造として形成された基板１０２を示す。用語ＮＡＮＤは、メモリの否定論理積ゲートアーキテクチャを表す。基板１０２は、３Ｄ ＮＡＮＤ作製プロセスにおいて交互積層が形成できる任意の適した構造を表す。いくつかの実施例では、第１の材料１０６は酸化物（例えば、シリコン酸化物）を含み、第２の材料１０８は窒化物（例えば、シリコン窒化物）を含む。他の実施例では、第１の材料１０６はシリコン酸化物を含み、第２の材料１０８はポリシリコンを含んでよい。さらなる実施例では、デッキ１０４Ａは、任意の他の適した第１の材料１０６および第２の材料１０８の交互積層を含んでよい。図１Ａ以降の図では、第１の材料１０６および第２の材料１０８の部分番号は省略され、代わりにまとめてデッキ１０４Ａとして表されている。
【0034】
図１Ｂは、凹部１１０Ａがデッキ１０４Ａを通って基板１０２までエッチングされた後のデッキ１０４Ａを示す。凹部１１０Ａは、後の作製プロセスにおいて３Ｄ ＮＡＮＤメモリ用のチャネル構造が形成されるチャネルホールとして機能する。凹部１１０Ａは、第２の材料１０８のフィールド領域１１２に囲まれているが、他の実施例では、第１の材料１０６のフィールド領域に囲まれてよい。凹部１１０Ａは、任意の適したエッチングプロセス（例えば、適したマスキングと併用されたプラズマエッチング）で形成されてよい。図のように、凹部１１０Ａは比較的高いアスペクト比を有する（例えば、いくつかの実施例では深さ：幅の比が６０：１～１００：１）。いくつかの実施例では、凹部１１０Ａは、９０ナノメートル（ｎｍ）の幅および６０００～１１０００ｎｍの深さを有してよい。
【0035】
第１の材料１０６および第２の材料１０８の交互層を多数用いることで、基板１０２上に多くのＮＡＮＤメモリセルが作製できる。しかし、方向性エッチングによって形成できる凹部の深さについては実用限界が存在する。そのようなエッチング深さにおける限界に対処する１つの方法は、複数段階で３Ｄ ＮＡＮＤメモリを作製することである。そのようなプロセスでは、凹部１１０Ａのエッチング後にデッキ１０４Ａの上に交互材料の第２のデッキが形成される。しかし、複数のデッキの堆積およびエッチングによる３Ｄ ＮＡＮＤメモリの作製は、様々な課題をもたらす。例えば、交互材料の第２のデッキに凹部を形成するために用いられる方向性エッチングは、凹部１１０Ａの内部を傷付ける可能性がある。凹部１１０Ａの内部を保護するための１つの手法は、凹部１１０Ａが形成された後で、次の交互材料のデッキの堆積が始まる前に、適したエッチストップ層で凹部１１０Ａを保護することである。カーボンプラグは、凹部１１０Ａを保護するためのエッチストップ層として用いるのによく適しているだろう。炭素は、凹部１１０Ａを形成するのに用いられる方向性エッチング化学物質に耐性があるだろう。さらに炭素は、好都合なことに、アッシングプロセスによって高アスペクト比の凹部から除去できる。そのようなカーボンプラグは、凹部１１０Ａ内および凹部１１０Ａ周辺のフィールド領域に炭素を堆積させることで形成できる。堆積した炭素は次に機械的に（例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて）平坦化されて、フィールド領域１１２から炭素が除去され、カーボンプラグが残る。図１Ｃは、凹部１１０Ａ内に炭素を堆積させることにより形成された中間構造が、続いて平坦化された結果、隣接するフィールド領域１１２とほぼ同一平面のカーボンプラグ１１４がもたらされることを表す。図１Ｄに示されるように、デッキ１０４Ａの上面を平坦化することは、第２のデッキ１０４Ｂの第１の材料と第２の材料との交互層を堆積させるのに適した表面を提供する。いくつかの実施例では、カーボンプラグ１１４は、非晶質炭素を含む。非晶質炭素は、ｓｐ2炭素およびｓｐ3炭素の両方を含むナノスケール微結晶を有してよい。他の実施例では、カーボンプラグ１１４は、任意の他の適した組成を有してよい。
【0036】
次に図１Ｅを参照すると、（図１Ａに関して上記したように）交互材料層の堆積によって第２のデッキ１０４Ｂが形成された後に、凹部１１０Ｂは適したパターニング技術を用いて、凹部１１０Ａに対して空間的に位置決めされてデッキ１０４Ｂにエッチングされる。一実施例では、凹部１１０Ｂをエッチングするために用いられるパターニング技術は、凹部１１０Ａをエッチングするための上記技術と同様であってよい。別の実施例では、凹部１１０Ｂをエッチングするために用いられるパターニング技術は、凹部１１０Ａをエッチングするための上記技術と異なってよい。本プロセスでは、カーボンプラグ１１４はエッチストップとして機能する。次に図１Ｆを参照すると、凹部１１０Ｂのエッチング後に、カーボンプラグ１１４はアッシングによって除去されて、凹部１１０Ａおよび１１０Ｂが結合して結合凹部１１０になる。図１Ａ～１Ｆのプロセスは、任意の適した数のデッキを通して凹部を形成するために繰り返されてよい。あるいは、図１Ａ～１Ｅのプロセスは複数のデッキを形成するために繰り返され、結果として生じた複数のカーボンプラグは単一アッシング工程で除去されてよい。次に、本明細書には示されていない後続処理工程を用いて、結合凹部１１０内に３Ｄ ＮＡＮＤチャネルが形成されてよい。
【0037】
カーボンプラグ１１４を形成する非晶質炭素は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって凹部１１０Ａに堆積されてよい。ＰＥＣＶＤプロセス用の炭素含有前駆体は、低分子量炭化水素などの炭素含有ガスであってよい。そのようなガスの例には、一般式ＣnＨ2n+2（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（例えば、メタン、エタンなど）、一般式ＣnＨ2n（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（例えば、エチレン、プロピレンなど）、一般式ＣnＨ2n-2（ｎ＝０～１０）を有するアルキン類（例えば、アセチレン、プロピンなど）、および、処理条件下で気相の他の炭化水素（例えば、環状炭化水素および窒素含有化合物）が含まれる。
【0038】
しかし、カーボンプラグを形成するための非晶質炭素のＰＥＣＶＤ堆積は課題をもたらすだろう。例えば、炭素含有前駆体分子の付着係数（表面に衝突した前駆体分子の全数に対する表面に吸着した前駆体分子数の比）は、炭素に薄型プラグを形成させるだろう。図２Ａ～２Ｃは、この問題を説明するためにＰＥＣＶＤプロセス２００の選択された態様を概略的に示す。図２Ａは、炭素を堆積させる前の凹部１１０Ａを表す。図２Ｂは、炭素２０２を堆積した後の凹部１１０Ａを表す。図のように、炭素は炭素含有前駆体の付着係数により、デッキ１０４Ａのフィールド領域１１２および凹部の比較的浅い部分に優先的に堆積する傾向があるだろう。堆積を続けると、凹部の浅部への炭素のさらなる蓄積が凹部１１０Ａの開口を閉鎖させる。これにより、凹部１１０Ａの開口の下方に比較的浅い深さを有するカーボン層２０２が形成される。よって、平坦化は比較的薄いカーボンプラグ２０４をもたらす。そのような比較的薄いカーボンプラグ２０４は脆弱で、頼りないエッチストップ特性を提供するだろう。
【0039】
図２のプロセスによって形成されるカーボンプラグよりも比較的厚いカーボンプラグを形成する１つの可能な方法は、凹部の開口付近における優先的な炭素堆積を軽減するＰＥＣＶＤ中のエッチングガスの使用と併せて、カーボンプラグ形成プロセスにおいて堆積およびエッチングの複数サイクルを用いることである。そのような方法はより頑丈なプラグを形成する一方で、欠点は複数の炭素堆積／除去サイクルを実施することである。そのような複数サイクル手法は、図３Ａ～３Ｅの３００に示されている。図３Ａは、炭素が堆積する前の凹部１１０Ａを示す。次に、炭素はＰＥＣＶＤによって凹部１１０Ａに堆積する。例えば、カーボン層３０２は、堆積およびエッチングプロセスの複数の連続するサイクルを用いて堆積する。例として、フィールド領域１１２は非反応性ガス（例えば、Ａｒおよび／またはＮ2）の存在下で炭素含有前駆体（例えば、アセチレンなどの炭化水素）に曝されて、カーボン層３０２が形成される。カーボン層３０２は次に、二酸化炭素（ＣＯ2）などの炭素含有エッチングガスに曝される。エッチングガスは、炭素含有前駆体の比較的高い付着係数を補償する。
【0040】
図３Ｂに示されるように、カーボン層３０２は凹部１１０Ａに比較的深く堆積し、図のような一実施例では、基板１０２まで延びる。図のような一実施例では、カーボン層３０２はフィールド領域１１２の側壁に沿って堆積し（図３Ａ）、カーボン層３０２はフィールド領域１１２の上で横方向に延びて、凹部１１０Ａ内部に堆積したカーボン層３０２が凹部１１０Ａの上面で食い切られる。この食い切りによって、カーボン層３０２は凹部１１０Ａ内でボイド３０３を伴う逆Ｖ字を形成する。
【0041】
次にプラズマエッチングは、凹部１１０Ａ内に堆積したカーボン層３０２の一部を部分的にエッチングしながら、デッキ１０４Ａのフィールド領域１１２に堆積した炭素も除去する。このエッチングプロセスは、凹部１１０Ａの開口３０４から遠いカーボン層３０２と比べて、開口３０４の近くの凹部１１０Ａ内のカーボン層３０２を優先的にエッチングして、図３Ｃに示される構造を形成してよい。次の堆積サイクルは、開口が再び閉まるまで凹部１１０Ａの内部およびデッキ１０４Ａのフィールド領域１１２の上に追加の炭素３０５を加え、図３Ｄに示される構造をもたらす。図３Ｄの構造では、ボイド３０６は、ボイド３０３よりも開口３０４から遠く離れている。凹部１１０Ａ内に十分な厚さのカーボン層が得られるまで、追加のエッチングおよび堆積サイクルが実施されてよい。この構造は次に平坦化されて、追加の炭素３０５のフィールド領域が除去され、図３Ｅに示されたように凹部１１０Ａ内に堆積したカーボンプラグ３０７が残る。いくつかの実施例では、カーボンプラグ３０７は、凹部１１０Ａの幅の少なくとも２倍の深さまで凹部１１０Ａを充填する。そのようなカーボンプラグ３０７は、平坦化の応力に耐え、続くチャネル凹部エッチングプロセスにおいて頑丈なエッチストップとして機能するのに十分な硬度を提供してよい。他の実施例では、カーボンプラグ３０７は、凹部１１０Ａを任意の他の適した深さまで充填してよい。
【0042】
上記のように、図３Ａ～３Ｅに示されたカーボンプラグ形成プロセスの欠点は、適した厚さのカーボンプラグを形成するために複数の炭素堆積／除去プロセスが必要となることである。いくつかの実施例では、カーボンプラグ形成プロセスは、多くの（例えば、＞３～５）の堆積および除去サイクルを必要とする可能性がある。そのようなサイクリングは、作製されるデバイスに製造時間および製造コストを追加するだろう。
【0043】
従って、中間炭素除去工程とそれに続く、通常、従来のカーボンプラグを形成するために実施される他の炭素堆積サイクルとがない単一堆積サイクルを用いて、エッチストップ層として機能するために適した厚さのカーボンプラグを形成することに関する実施例が開示される。そのため、形成されるカーボンプラグは、３Ｄ ＮＡＮＤチャネルエッチングプロセス、または他の集積回路製造プロセスにおいてエッチストップ層として用いるのに適しているだろう。簡単に言うと、少なくとも１つの炭素含有前駆体および１つ以上の水素含有還元剤（例えば、水素分子（Ｈ2）および／またはアンモニア（ＮＨ3））が炭素堆積用のガス混合物で用いられる。炭素含有前駆体の例には、一般式ＣnＨ2n+2（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（メタン、エタンなど）、一般式ＣnＨ2n（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（例えば、エチレン、プロピレンなど）、一般式ＣnＨ2n-2（ｎ＝０～１０）を有するアルキン類（例えば、アセチレン、プロピンなど）、および、処理条件下で気相の他の炭化水素（例えば、環状炭化水素および窒素含有化合物）が含まれる。
【0044】
理論に縛られることを望むものではないが、単一サイクルのカーボンプラグ堆積プロセスに１つ以上の水素含有還元剤（例えば、水素および／またはアンモニア）を含むことは、堆積中にエッチング剤として機能することで高付着係数の炭素含有前駆体を低減する。これにより、炭素が凹部内の異なる深さでより均等に成長できる。
【0045】
図４Ａ～４Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、単一堆積サイクルでカーボンプラグを形成し、続いて平坦化するための例示的プロセス４００を示す。図４Ａは、炭素堆積前のデッキ１０４Ａおよび凹部１１０Ａを示す。次に図４Ｂを参照すると、水素含有還元剤および炭素含有前駆体（例えば、炭化水素ガス）を用いる単一炭素堆積サイクルは、凹部１１０Ａ内に頑丈なカーボンプラグを提供するのに十分な厚さのカーボン層４０２を形成する。いくつかの実施例では、水素含有還元剤および炭素含有前駆体は、２０～３５％のモル比の水素含有還元剤に含まれる。図４Ｂに示されるように、単一炭素堆積サイクルは、フィールド領域１１２の側壁に沿って、フィールド領域１１２の上に横方向に延びるカーボン層４０２を堆積させる。不要なカーボン層４０２を平坦化することで、図４Ｃのカーボンプラグ１１４が形成され、フィールド領域１１２から炭素が除去される。図４Ｃに示される、結果として生じた構造は、次のメモリデッキ用の交互層を堆積させるのに適した構造を提供する。そのため、炭素堆積およびエッチングの複数サイクルが回避される。いくつかの実施例では、炭素含有前駆体と水素含有還元剤との比は、凹部におけるカーボン層堆積の深さを制御するために変更されてよい。
【0046】
単一サイクルのカーボンプラグ形成プロセスを詳しく説明する前に、図５は、本開示によるカーボンプラグ堆積プロセスを実施するために用いられうる例示的作製ツール５００を示す。本明細書に開示の例示的方法を実行するために他の適したツールが用いられてよいため、作製ツール５００は例であり、限定するものではないことが理解されるだろう。任意の適した作製ツールが用いられてよい。
【0047】
作製ツール５００は、堆積チャンバ５０２を備えるＰＥＣＶＤツールの形態を取る。堆積チャンバ５０２は、１つ以上のポンプを備える真空ポンプシステム５０４によって、堆積プロセス中に低圧で維持されるように構成される。真空ポンプシステム５０４は、真空ポンプシステム５０４および以下に記載の他の構成部品に制御信号を出力するように構成されているコントローラ５０６と電気連通する。
【0048】
台座電極５０８およびシャワーヘッド電極５１０は、堆積チャンバ５０２内に配置される。台座電極５０８およびシャワーヘッド電極５１０は、放電ギャップ５１２を画定する電極間空間によって分離されている。台座５１４は、台座電極５０８の上に配置され、または台座電極５０８と一体化され、ワークピース５１６（この実施例では、ウエハ）は、台座５１４の上に配置されている状態で示されている。図の実施例では、ヒータ５１８が台座電極５０８の下方に位置している。ヒータ５１８は、台座電極５０８を所望の設定温度に維持するように、コントローラ５０６からの制御信号によって制御される。
【0049】
作製ツール５００はさらに、堆積チャンバ５０２を通じてガス混合物を低圧で流すように構成されている流量制御ハードウェア５２０を備える。流量制御ハードウェア５２０は、マニホールド５２２と、コントローラ５０６からの制御信号によって制御される複数のガスの各々の計量された流量を提供する質量流および／または体積流コントローラ５２４Ａ、５２４Ｂ、および５２４Ｃとを備える。以下により詳しく説明されるように、流量コントローラ５２４Ａ、５２４Ｂ、および５２４Ｃによって計量されたガスは、水素含有還元剤および少なくとも１つの炭化水素を含む。いくつかの実施例では、１つ以上の他のガス（例えば、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／またはアルゴン（Ａｒ））も計量されてよい（例えば、１つ以上の希釈ガスおよび／またはパージガスとして）。図５の実施例では３つの流量コントローラ５２４Ａ、５２４Ｂ、および５２４Ｃが示されているが、他の実施例では任意の他の適した数の流量コントローラが用いられてよい。
【0050】
作製ツール５００はさらに、シャワーヘッド電極５１０と台座電極５０８との間の放電ギャップを通じて電流を送るように構成されている電源５２６を備える。このため、電源５２６は、コントローラ５０６から制御信号を受信して、送られる電流の様々な態様を制御する。電源５２６は、放電ギャップを通じて無線周波数（ＲＦ）電流を送るように構成されている１つ以上のＲＦ電源を含む。異なるＲＦバンドに対して異なるＲＦ電源が提供されてよい。そのようなバンドは、例えば、５メガヘルツ（ＭＨｚ）以上の周波数を含む高周波（ＨＦ）バンド、および５ＭＨｚ未満の周波数を含む低周波（ＬＦ）バンドを含んでよい。放電ギャップ５１２を通じて送られる電流は、堆積チャンバ５０２におけるガス混合物のイオン化によって生成されたイオンを含む炭素堆積プラズマを支援してよい。作製ツール５００はさらに、ＲＦ電源のインピーダンス整合のために電源５２６とシャワーヘッド電極５１０との間に配置されている整合ネットワーク５２８を備える。
【0051】
上記のように、作製ツール５００のコントローラ５０６は、真空ポンプシステム５０４、ヒータ５１８、流量コントローラ５２４、電源５２６だけでなく、作製ツール５００の他の制御可能な構成部品にも動作可能に接続されている。コントローラ５０６は、少なくとも１つのプロセッサ５３０およびメモリ５３２を備える。メモリ５３２は、少なくとも１つのプロセッサ５３０によって実行可能な命令であって、とりわけ本明細書に開示の作製プロセスに関連する制御機能を実行するようコントローラ５０６を指示する命令を保持する。いくつかの実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００の他の構成部品に対して局所的であってよい。他の実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００の他の構成部品に対して遠隔に設置されてよい。さらに他の実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００に関して局所位置と遠隔位置との間に分散されてよい。コントローラ５０６での使用に適した例示的なハードウェア部品は、図８を参照して以下により詳しく説明される。
【0052】
図６は、メモリスタック構造（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤメモリスタックまたは他の適したメモリスタック（例えば、３Ｄ ＮＯＲ（ＮＯＴ－ＯＲ）メモリスタック））などの集積回路の作製時にカーボンプラグを形成するための例示的方法６００を表すフロー図を示す。方法６００は、図５の作製ツールの構成部品を参照して説明されるが、任意の適したツールおよび／または技術を用いて実施されてよいことが理解されるだろう。方法６００は、メモリ５３２に記憶された命令をコントローラ５０６が実行することにより、堆積ツール５００によって実施されてよい。
【0053】
６０２に示されるように、ワークピース上の凹部内でのカーボンプラグ形成より前に様々な上流作製プロセスが実施される。いくつかの実施例では、６０４に示されるように、上流作製プロセスは第Ｎの３Ｄメモリデッキを作製するように実施される（Ｎは、ゼロよりも大きい整数）。そのため、用語「第Ｎ」は、第１、第２、第３などのメモリデッキを表してよい。第Ｎの３Ｄメモリデッキは、複数の交互材料層（例えば、酸化物／窒化物または酸化物／ポリシリコン）と、メモリチャネル構造の作製を提供するエッチング凹部とを含む。他の実施例では、上流作製プロセスは、デバイス作製プロセスにおいて任意の他の中間構造に相当する凹部を形成してよい。
【0054】
方法６００はさらに、６０６において、減圧状態のチャンバ内に配置されている台座電極上にワークピースを支持する工程を含む。上記のように台座電極は、放電ギャップを画定する電極間空間によってシャワーヘッド電極から分離されている。６０８において方法６００は、プラズマ処理用のガス混合物を形成するために複数のガスを計量および混合する工程を含む。いくつかの実施例では、ガス混合物は、水素含有還元剤および少なくとも１つの炭化水素を含む。水素含有還元剤および少なくとも１つの炭化水素は、任意の適した比でチャンバに導入されてよい。いくつかの実施例では、水素含有還元剤および少なくとも１つの炭化水素は、水素含有還元剤が２０～３５％のモル比でチャンバに導入される。より具体的な実施例では、水素含有還元剤と少なくとも１つの炭化水素とのモル比は、ほぼ１：４である。用語「ほぼ」は、流量コントローラおよび他のプロセスハードウェアがモル比を制御できる許容差範囲を意味する。いくつかの実施例では、ガスはチャンバに導入される前にマニホールドで混合されてよいが、他の実施例では、ガスはチャンバに別々に導入された後に混合されてよい。さらにいくつかの実施例では、水素含有還元剤は、Ｈ2およびＮＨ3のいずれかまたは両方であってよい。
【0055】
任意の適した炭化水素化合物が少なくとも１つの炭化水素として用いられてよい。いくつかの実施例では、少なくとも１つの炭化水素は、アセチレンを含む。他の実施例では、少なくとも１つの炭化水素は、メタンおよび／またはプロピレンを含む。さらに他の実施例では、少なくとも１つの炭化水素は、任意の他の適した材料を含む。適した材料の例には、一般式ＣnＨ2n+2（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（例えば、メタン、エタンなど）、一般式ＣnＨ2n（ｎ＝０～１０）を有するアルカン類（例えば、エチレン、プロピレンなど）、一般式ＣnＨ2n-2（ｎ＝０～１０）を有するアルキン類（例えば、アセチレン、プロピンなど）、および、処理条件下で気相の他の炭化水素（例えば、環状炭化水素および窒素含有化合物）が含まれる。
【0056】
いくつかの実施例では、ガス混合物は（例えば、希釈ガスとして）窒素を含んでよい。より特定の実施例では、少なくとも１つの炭化水素に対する窒素のモル比は、４：５モル比の２０％以内であってよい。
【0057】
いくつかの実施例では、ガス混合物は（例えば、希釈ガスとして）アルゴンを含んでもよい。いくつかの実施例では、少なくとも１つの炭化水素に対するアルゴンのモル比は、１２：５モル比の２０％以内であってよい。いくつかの実施例では、ガス混合物は、二酸化炭素を実質的に除く。用語「実質的に除く」は、ガス混合物に意図的に導入される二酸化炭素がなく、混合物中の二酸化炭素は不純物として存在することを意味する。
【0058】
６１０に示されるように、ガス混合物は減圧状態のチャンバを通じて流される。いくつかの実施例では、ガス混合物の絶対圧は５～１３Ｔｏｒｒである。いくつかの実施例では、ガス混合物が減圧状態のチャンバを通じて流される間、台座電極は設定台座電極温度に維持される。設定台座電極温度は、いくつかの実施例では２７５～６６０℃であってよい。さらに設定値は、いくつかの実施例では閉ループで制御されてよい。同様に、シャワーヘッド電極は設定シャワーヘッド電極温度に維持されてよい。設定シャワーヘッド電極温度は、いくつかの実施例では２４０～３６０℃であってよい。設定温度は、閉ループで制御されてもよい。
【0059】
続けると、６１２において方法６００は、台座電極とシャワーヘッド電極との間の放電ギャップ全体にガス混合物を通じて電流を送る工程を含む。そのような電流は、ガス混合物内のガスのイオン化によるイオンを含む炭素堆積プラズマを維持する。いくつかの実施例では、放電ギャップを通じて送られた電流は、ＲＦプラズマを形成するためのＲＦ電流を含む。いくつかのそのような実施例では、ＲＦ電流は、５メガヘルツ以上の１つ以上の周波数を含み、５メガヘルツ未満の周波数を実質的に除く。上記のように、炭化水素に加えて水素含有還元剤を含む処理ガス混合物の使用は、炭化水素の高付着係数を低減する可能性がある。これは、単一堆積サイクルによって、続くエッチングプロセスにおいてエッチストップ層として機能するように適した厚さを有するカーボンプラグを形成するのに役立つだろう。続くエッチングプロセスの例は、図１Ｄ～１Ｅに示されたような３Ｄメモリ構造チャネルエッチングプロセスである。いくつかの実施例では、カーボンプラグは、凹部の幅の少なくとも２倍の深さまで凹部を充填する。他の実施例では、カーボンプラグは、任意の他の適した深さまで凹部を充填する。
【0060】
６１４において方法６００は、ワークピースが一定期間プラズマに曝された後にプラズマ堆積を停止する工程を含む。上記の処理条件を用いるいくつかの実施例では、その期間は９００～１３００秒であってよい。他の実施例では、その期間は任意の他の適した時間範囲であってよい。６１６において、炭素の堆積後にワークピースは平坦化され、それにより凹部の外側に堆積した炭素が除去される。平坦化は、凹部の開口まで炭素を除去できる。凹部の外側に堆積した炭素を除去するのに任意の適したプロセスが用いられてよい。いくつかの実施例では、ＣＭＰプロセスが用いられてよい。
【0061】
炭素の単一堆積サイクル後に堆積した炭素が平坦化されると、カーボンプラグ作製プロセスは終了する。カーボンプラグの形成後に、６１８に示されるような、カーボンプラグを用いる様々な下流作製プロセスが実施されてよい。一例として、下流作製プロセスは、６２０におけるメモリデッキ（Ｎ＋１）の作製を含んでよい。そのようなプロセスは、例えば、第Ｎのデッキの上に交互材料層の（Ｎ＋１）デッキを堆積させる工程を含んでよい。そのようなプロセスは、方位性エッチングプロセスによってメモリデッキ（Ｎ＋１）に凹部を形成する工程を含んでもよい。メモリデッキ（Ｎ＋１）に形成された凹部は、凹部に形成されたカーボンプラグまで延びる。メモリデッキ（Ｎ＋１）に凹部を形成した後に、６２２において、以前に形成されたメモリデッキを保護するために形成されたカーボンプラグは除去される。カーボンプラグの除去は、一例としてアッシングプロセスによって都合よく実施されてよい。
【0062】
実験では、第１のカーボンプラグ構造および第２のカーボンプラグ構造はアセチレンを用いて作製された。第１のカーボンプラグ構造は、水素ガス流を含む条件で作製された。第２のカーボンプラグ構造は、同様の条件で作製されたが、水素ガス流は用いられなかった。堆積条件は、窒素およびアルゴンだけでなくアセチレンおよび水素も含み、上記の組成範囲、圧力、および温度であった。
【0063】
第１のカーボンプラグ構造は、凹部の幅の約３．２倍の深さまで延びた。一方で、第２のカーボンプラグ構造は、凹部の幅のほんの一部の深さまで延びた。この実験は、被試験処理条件下のチャンバに入れられたガス混合物に、水素含有還元剤（この例では、水素）をアセチレンと共に含むことの有利な効果を示した。
【0064】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびプロセスは、１つ以上のコンピュータ装置のコンピュータシステムに関係してよい。特に、そのような方法およびプロセスは、コンピュータアプリケーションプログラムもしくはコンピュータアプリケーションサービス、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）、ライブラリ、および／または他のコンピュータプログラム製品として実行されてよい。
【0065】
図７は、上記の方法およびプロセスの１つ以上を実行できるコンピュータシステム７００の非限定的実施形態を概略的に示す。コンピュータシステム７００は、簡略化されて示されている。コンピュータシステム７００は例として、１つ以上のパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、および処理装置と一体化したコンピュータの形態を取ってよい。コントローラ５０６は、コンピュータシステム７００の一例である。
【0066】
コンピュータシステム７００は、論理マシン７０２およびストレージマシン７０４を備える。コンピュータシステム７００は、必要に応じて、表示サブシステム７０６、入力サブシステム７０８、通信サブシステム７１０、および／または、図７に示されていない他の構成要素を備えてよい。
【0067】
論理マシン７０２は、命令を実行するように構成されている１つ以上の物理的装置を含む。例えば、論理マシンは、１つ以上のアプリケーション、サービス、プログラム、ルーチン、ライブラリ、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、または他の論理的構造物の一部である命令を実行するように構成されてよい。そのような命令は、タスクを実行し、データ型を実現し、１つ以上のコンポーネントの状態を変換し、技術的効果を達成し、そうでなければ所望の結果をもたらすように実施されてよい。
【0068】
論理マシンは、ソフトウェア命令を実行するように構成されている１つ以上のプロセッサを備えてよい。加えてまたはあるいは、論理マシンは、ハードウェア命令またはファームウェア命令を実行するように構成されている１つ以上のハードウェア論理マシンまたはファームウェア論理マシンを含んでよい。論理マシンのプロセッサは、シングルコアまたはマルチコアであってよく、そこで実行される命令は、連続処理、並列処理、および／または分散処理のために構成されてよい。論理マシンの個々の構成要素は、必要に応じて、２つ以上の別々の装置間で分散されてよく、２つ以上の別々の装置は遠隔に設置されてよい、および／または連携処理のために構成されてよい。論理マシンの態様は仮想化され、クラウドコンピュータ構成で設定された、リモートアクセス可能な、ネットワーク接続されたコンピュータ装置によって実行されてよい。
【0069】
ストレージマシン７０４は、論理マシンによって実行可能な命令であって、本明細書に記載の方法およびプロセスを実施するように実行可能な命令を保持するように構成されている１つ以上の物理的装置を含む。そのような方法およびプロセスが実施されるときは、ストレージマシン７０４の状態は、例えば、異なるデータを保持するように変換されてよい。
【0070】
ストレージマシン７０４は、リムーバブル装置および／または組み込み装置を含んでよい。ストレージマシン７０４は、とりわけ、光メモリ（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ－ＤＶＤ、ブルーレイディスクなど）、半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）、および／または、磁気メモリ（例えば、ハードディスクドライブ、フロッピディスクドライブ、テープドライブ、ＭＲＡＭなど）を含んでよい。ストレージマシン７０４は、揮発性装置、不揮発性装置、動的装置、静的装置、読み込み／書き込み用装置、読み込み専用装置、ランダムアクセス装置、シーケンシャルアクセス装置、位置アドレッシング可能装置、ファイルアドレッシング可能装置、および／または、内容アドレッシング可能装置を含んでよい。
【0071】
ストレージマシン７０４は、１つ以上の物理的装置を備えることが認識されるだろう。しかし、本明細書に記載の命令の態様は代わりに、限られた期間に物理的装置に保持されない通信媒体（例えば、電磁信号、光信号など）によって伝えられてよい。
【0072】
論理マシン７０２およびストレージマシン７０４の態様は、１つ以上のハードウェア論理回路に統合されてよい。そのようなハードウェア論理回路には、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定プログラム向けおよび特定用途向け集積回路（ＰＡＳＩＣ／ＡＳＩＣ）、特定プログラム向けおよび特定用途向け標準集積回路（ＰＳＳＰ／ＡＳＳＰ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）、ならびにコンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）が含まれてよい。
【0073】
表示サブシステム７０６が含まれるときは、ストレージマシン７０４が保持するデータの視覚表現を提供するために用いられてよい。この視覚表現は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の形態を取ってよい。本明細書に記載の方法およびプロセスは、ストレージマシンが保持するデータを変更し、ストレージマシンの状態を変換するため、表示サブシステム７０６の状態も同様に、基礎となるデータの変更を視覚的に表現するために変換されてよい。表示サブシステム７０６は、視覚的にあらゆる種類の技術を用いる１つ以上の表示装置を含んでよい。そのような表示装置は、共有格納装置において論理マシン７０２および／もしくはストレージマシン７０４と結合されてよい、または、そのような表示装置は周辺表示装置であってよい。
【0074】
入力サブシステム７０８が含まれるときは、キーボード、マウス、またはタッチ画面などの１つ以上のユーザ入力装置を含んでよい、またはそれらと接続されてよい。いくつかの実施形態では、入力サブシステムは、選択されたナチュラルユーザ入力（ＮＵＩ）構成部品を含んでよい、またはＮＵＩ構成部品と接続されてよい。そのような構成部品は、統合もしくは周辺装置であってよい、および／または、入力動作の処理は基板上でもしくは基板外で行われてよい。例示的ＮＵＩ構成部品は、発話および／または音声認識のためのマイクと、マシンビジョンおよび／またはジェスチャ認識のための、赤外線カメラ、カラーカメラ、立体カメラ、および／または深さカメラとを含んでよい。
【0075】
通信サブシステム７１０が含まれるときは、通信サブシステム７１０は、コンピュータシステム７００を１つ以上の他のコンピュータ装置に通信可能に接続するように構成されてよい。通信サブシステム７１０は、１つ以上の異なる通信プロトコルと互換性のある有線および／または無線の通信装置を含んでよい。非限定的な例として、通信サブシステムは、無線電話網、または無線もしくは有線のローカルエリアネットワークもしくは広域ネットワークによる通信のために構成されてよい。いくつかの実施形態では、通信サブシステムは、コンピュータシステム７００がインターネットなどのネットワークを介して他の装置との間でメッセージをやり取りできるようにしてよい。
【0076】
本明細書に記載の構成および／または手法は、いくつかの変更が可能であるため本質的に例であり、これらの具体的な実施形態または実施例が限定的とみなされるべきでないことが理解されるだろう。本明細書に記載の具体的なルーチンまたはプロセスは、１つ以上の任意の数の処理方法を表してよい。そのため、例示および／または記載の様々な動作は、例示および／もしくは記載の順序で、他の順序で、並行して実施されてよく、または省略されてよい。同様に、上記プロセスの順序は変更されてよい。
【0077】
本開示の主題は、本明細書に開示の様々なプロセス、システムおよび構成、ならびに、他の特徴、機能、動作、および／または特性の全ての新規かつ非自明な組み合わせならびに部分的組み合わせを含み、それらのあらゆる同等物を含む。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作製ツールであって、チャンバと、
前記チャンバ内に配置されている台座電極およびシャワーヘッド電極と、
前記チャンバへの１つ以上のガス入口および関連する流量制御ハードウェアと、
前記チャンバ内の圧力を低減するように構成されている真空ポンプシステムと、
前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間に無線周波数（ＲＦ）プラズマを形成するように構成されているＲＦ電源と、
前記流量制御ハードウェアおよび前記ＲＦ電源に動作可能に接続され、プロセッサおよびメモリを含むコントローラと、を備え前記メモリは、
水素含有還元剤を前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアを操作し、
炭化水素ガスを前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアを操作し、
中間炭素除去プロセスのない単一プラズマ堆積サイクルで、前記チャンバの台座上に設置されたワークピースの凹部にカーボンプラグを完全に堆積させるために、前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間にプラズマを形成するように前記ＲＦ電源を操作する
ように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、作製ツール。
【請求項2】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、５メガヘルツ以上の範囲の１つ以上の周波数でＲＦ電力を提供するように前記ＲＦ電源の操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項3】
請求項２に記載の作製ツールであって、前記命令は、５メガヘルツ未満の周波数を除くＲＦ電力を提供するように前記ＲＦ電源の操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項4】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記炭化水素ガスは、アルキンを含む、作製ツール。
【請求項5】
請求項４に記載の作製ツールであって、前記アルキンは、アセチレンを含む、作製ツール。
【請求項6】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、前記水素含有還元剤および前記炭化水素ガスを、水素が２０～３５％のモル比で前記チャンバに導入するように前記流量制御ハードウェアの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項7】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、さらに、アルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を希釈ガスとして前記チャンバにさらに導入するように実行可能である、作製ツール。
【請求項8】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、さらに、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で前記カーボンプラグを堆積させるように前記流量制御ハードウェアの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項9】
請求項１に記載の作製ツールであって、さらに、１つ以上のヒータを備え、前記命令は、プラグ形成中に前記台座電極を２７５～６６０℃の温度に維持するように前記１つ以上のヒータの操作を実行可能である、作製ツール。
【請求項10】
請求項１に記載の作製ツールであって、前記命令は、前記ワークピースが７００～１８００秒の範囲の期間にわたって前記プラズマに曝された後に、前記プラズマを消弧するように実行可能である、作製ツール。
【請求項11】
集積回路作製方法であって、単一プラズマ堆積サイクルでワークピースの凹部にカーボンプラグを形成し、前記単一プラズマ堆積サイクルは、プラズマ処理チャンバにおいて前記ワークピースを炭素堆積プラズマに曝すことによって行われ、前記プラズマは、
水素含有還元剤と、
炭化水素ガスと、
を含むガス混合物から形成される、集積回路作製方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記炭素堆積プラズマは、無線周波数（ＲＦ）プラズマを含み、前記ＲＦプラズマは、５メガヘルツ以上の範囲の１つ以上の周波数を含む、集積回路作製方法。
【請求項13】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記炭化水素ガスは、アルキンを含む、集積回路作製方法。
【請求項14】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記水素含有還元剤および前記炭化水素ガスは、水素が２０～３５％のモル比で前記チャンバに導入される、集積回路作製方法。
【請求項15】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記ガス混合物は、さらに、希釈ガスとしてアルゴンおよび窒素のいずれかまたは両方を含む、集積回路作製方法。
【請求項16】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記カーボンプラグは、５～１３Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される、集積回路作製方法。
【請求項17】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、さらに、前記単一プラズマ堆積サイクル後に前記ワークピースを平坦化することにより、前記凹部の外側に堆積した炭素を除去することを備える、集積回路作製方法。
【請求項18】
請求項１１に記載の集積回路作製方法であって、前記凹部は、メモリスタック構造のチャネルを含む、集積回路作製方法。
【請求項19】
メモリスタック構造を作製する集積回路作製方法であって、堆積チャンバの台座上にワークピースを支持し、前記堆積チャンバは、電極間空間によってシャワーヘッド電極から分離された台座電極を備え、前記ワークピースは、第１のメモリデッキに凹部を含み、
減圧状態の前記堆積チャンバを通じてガス混合物を流し、前記ガス混合物は、水素含有還元剤および炭化水素も含み、
前記台座電極と前記シャワーヘッド電極との間の放電ギャップを通じてＲＦ電流を送って炭素堆積プラズマを形成し、単一堆積サイクルで前記第１のメモリデッキの前記凹部にカーボンプラグを堆積させ、
前記単一堆積サイクルで第１のメモリデッキの前記凹部に前記カーボンプラグを形成した後に、前記ワークピースを平坦化し、
前記第１のメモリデッキおよび前記カーボンプラグの上に第２のメモリデッキの層を堆積させること、
を備える、集積回路作製方法。
【請求項20】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記炭化水素は、アルキンを含む、集積回路作製方法。
【請求項21】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記カーボンプラグは、８～１０Ｔｏｒｒの処理ガス圧で形成される、集積回路作製方法。
【請求項22】
請求項１９に記載の集積回路作製方法であって、前記台座電極は、プラグ形成中に２７５～６６０℃の範囲の温度に維持される、集積回路作製方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
上記のように、作製ツール５００のコントローラ５０６は、真空ポンプシステム５０４、ヒータ５１８、流量コントローラ５２４、電源５２６だけでなく、作製ツール５００の他の制御可能な構成部品にも動作可能に接続されている。コントローラ５０６は、少なくとも１つのプロセッサ５３０およびメモリ５３２を備える。メモリ５３２は、少なくとも１つのプロセッサ５３０によって実行可能な命令であって、とりわけ本明細書に開示の作製プロセスに関連する制御機能を実行するようコントローラ５０６を指示する命令を保持する。いくつかの実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００の他の構成部品に対して局所的であってよい。他の実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００の他の構成部品に対して遠隔に設置されてよい。さらに他の実施例では、コントローラ５０６は、作製ツール５００に関して局所位置と遠隔位置との間に分散されてよい。コントローラ５０６での使用に適した例示的なハードウェア部品は、図７を参照して以下により詳しく説明される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
炭素の単一堆積サイクル後に堆積した炭素が平坦化されると、カーボンプラグ作製プロセスは終了する。カーボンプラグの形成後に、６１８に示されるような、カーボンプラグを用いる様々な下流作製プロセスが実施されてよい。一例として、下流作製プロセスは、６２０におけるメモリデッキ（Ｎ＋１）の作製を含んでよい。そのようなプロセスは、例えば、第Ｎのデッキの上に交互材料層の第（Ｎ＋１）デッキを堆積させる工程を含んでよい。そのようなプロセスは、方位性エッチングプロセスによってメモリデッキ（Ｎ＋１）に凹部を形成する工程を含んでもよい。メモリデッキ（Ｎ＋１）に形成された凹部は、第Ｎのデッキの凹部に形成されたカーボンプラグまで延びる。メモリデッキ（Ｎ＋１）に凹部を形成した後に、６２２において、以前に形成されたメモリデッキを保護するために形成されたカーボンプラグは除去される。カーボンプラグの除去は、一例としてアッシングプロセスによって都合よく実施されてよい。
【国際調査報告】