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JP7574360B2 - ３ｄ ｎａｎｄ及び他の用途のためのモリブデン充填 - Google Patents

３ｄ ｎａｎｄ及び他の用途のためのモリブデン充填 Download PDF

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JP7574360B2 JP2023095239A JP2023095239A JP7574360B2 JP 7574360 B2 JP7574360 B2 JP 7574360B2 JP 2023095239 A JP2023095239 A JP 2023095239A JP 2023095239 A JP2023095239 A JP 2023095239A JP 7574360 B2 JP7574360 B2 JP 7574360B2
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Description

［参照による援用］
本願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願書が提出される。同時に出願されたＰＣＴ出願書に認められる利益または優先権を本願が主張する各出願は、その全てが全ての目的のために参照により本明細書に援用される。
タングステン含有材料を含む材料の堆積は、多くの半導体製造プロセスの不可欠な部分である。これらの材料は、水平配線、隣り合う金属層間のビア、および金属層とデバイスとの間のコンタクトに用いられてよい。堆積の例では、タングステン層は、窒化チタン（ＴｉＮ）バリア層上に堆積して、ＷＦ6を用いるＣＶＤプロセスによってＴｉｎ／Ｗ二重層を形成してよい。しかし、デバイスが小型化し、業界内ではより複雑なパターニング法が用いられるため、タングステン薄膜の堆積は課題になっている。フィーチャサイズおよび膜厚の継続的な減少は、ＴｉＮ／Ｗ積層膜に様々な課題をもたらす。それらは、薄膜の高抵抗およびＴｉＮバリア特性の劣化を含む。３Ｄ ＮＡＮＤ構造などの複雑な高アスペクト比構造における堆積は、特に難しい。
本明細書に記載の背景技術は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
本開示の一態様は方法に関し、この方法は、１つ以上のフィーチャを有する基板を提供する工程であって、１つ以上のフィーチャの各々は、少なくとも１つの開口部と、少なくとも１つの開口部を通って流体的にアクセス可能な内部領域とを有する、工程と、１つ以上のフィーチャにモリブデンの第１の層を堆積する工程と、１つ以上のフィーチャの少なくとも１つの開口部付近の第１の層の部分が、そのフィーチャの内部領域におけるより深い第１の層の部分に対して優先的に処理されるように、第１の層を非共形に処理する工程と、を含む。
いくつかの実施形態では、第１の層を非共形に処理する工程は、第１の層を非共形に抑制する工程を含む。いくつかの実施形態では、第１の層を非共形に処理する工程は、第１の層を非共形にエッチングする工程を含む。
いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、モリブデンの第１の層を堆積する間に実施される。いくつかのかかる実施形態では、この方法は、前駆体の流束または集結が１つ以上のフィーチャの少なくとも１つの開口部付近になるような条件下で、１つ以上のフィーチャをモリブデン前駆体に曝露する工程を含む。いくつかのかかる実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドである。いくつかのかかる実施形態では、モリブデンオキシハライドは、エッチング反応により、１つ以上のフィーチャの１つ以上の開口部付近では内部領域よりも低い成長速度を有する。いくつかのかかる実施形態では、モリブデンオキシハライドは、抑制処理により、１つ以上のフィーチャの１つ以上の開口部付近では内部領域よりもより低い成長速度を有する。
いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、モリブデンの第１の層が堆積した後に実施される。
いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層を抑制化学物質に曝露する工程を含む。いくつかの実施形態では、抑制化学物質は、窒素含有化学物質である。いくつかのかかる実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層を窒素含有化学物質に曝露した後に、第１の層を水素ガスおよびモリブデン前駆体のいずれかまたは両方に曝露する工程を含む。
いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層をエッチング化学物質に曝露する工程を含む。いくつかのかかる実施形態では、エッチング化学物質はハロゲン含有化学物質である。いくつかのかかる実施形態では、第１の層は、第１の層をハロゲン含有化学物質に曝露した後に、基板を収容するチャンバをパージする工程を含む。
いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層を窒素含有化合物に曝露する工程を含む。いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層をハロゲン含有化合物に曝露する工程を含む。いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、第１の層をアンモニアまたは三フッ化窒素に曝露する工程を含む。いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、非プラズマ熱プロセスである。いくつかの実施形態では、第１の層を処理する工程は、プラズマプロセスである。
上記方法のいずれかにおいて、モリブデンの第１の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ2を用いる原子層堆積プロセスを含んでよい。
上記方法のいずれかにおいて、この方法はさらに、第１の層を非共形に処理した後に、モリブデンの第２の層を堆積する工程を含んでよい。いくつかのかかる実施形態では、第２の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ2を用いる原子層堆積プロセスを含む。
様々な実施形態により、基板は側壁を有する３Ｄ構造を有し、１つ以上のフィーチャの１つ以上の開口部は、側壁の開口部である。様々な実施形態により、１つ以上のフィーチャは閉端を有する。
本開示の別の態様は方法に関し、この方法は、第１のモリブデン（Ｍｏ）前駆体流量、Ｍｏ前駆体分圧、およびＭｏ前駆体ドーズ時間のＭｏ前駆体を用いて、フィーチャにＭｏ共形層を堆積する工程と、Ｍｏ前駆体流量、Ｍｏ前駆体分圧、およびＭｏ前駆体ドーズ時間の少なくとも１つを増加させて、フィーチャ開口部におけるＭｏ前駆体流束を増加させ、それによりＭｏ共形層上に第２のＭｏ層を堆積する工程と、を含む。
本開示の別の態様は装置に関し、この装置は、各々が基板を保持するように構成された１つ以上のステーションを有する処理チャンバと、水素（Ｈ2）ガス源、モリブデン前駆体ガス源、不活性パージガス源、および処理ガス源に接続するための１つ以上の処理ガス入口と、装置における動作を制御するためのコントローラであって、（ａ）基板上に第１のモリブデン層を堆積するために、１つ以上の処理ガス入口を通じて処理チャンバにＨ2およびモリブデン前駆体のパルスを交互に流し、（ｂ）（ａ）の後に、処理ガスを注入して第１のモリブデン層を処理し、（ｃ）（ｂ）の後に、基板上に第１のモリブデン層を堆積するために、１つ以上の処理ガス入口を通じて処理チャンバにＨ2およびモリブデン前駆体のパルスを交互に流すための機械可読命令を備えるコントローラと、を備える。
本開示のさらに別の態様は装置に関し、この装置は、各々が基板を保持するように構成された１つ以上のステーションを有する処理チャンバと、水素（Ｈ2）ガス源、モリブデン前駆体ガス源、不活性パージガス源、および処理ガス源に接続するための１つ以上の処理ガス入口と、装置における動作を制御するためのコントローラであって、（ａ）基板上に第１のモリブデン層を堆積するために、１つ以上の処理ガス入口を通じて処理チャンバにＨ2およびモリブデンの前駆体を注入し、（ｂ）（ａ）の後に、基板上に第１のモリブデン層を堆積するために、Ｍｏ前駆体の流量またはドーズ時間のいずれかまたは両方を変更するための機械可読命令を備えるコントローラと、を備える。
これらの態様および他の態様は、図を参照して以下にさらに説明される。
様々な実施形態によるモリブデン（Ｍｏ）を含む例示的な材料積層の図。 様々な実施形態によるモリブデン（Ｍｏ）を含む例示的な材料積層の図。
開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。 開示の実施形態によりモリブデンが堆積されうる例示的な様々な構造の図。
様々な実施形態により構造をモリブデンで充填する動作を示すプロセス図。
３Ｄ ＮＡＮＤ構造をモリブデンで充填するために実施される例示的なプロセス。
３Ｄ ＮＡＮＤ構造をモリブデンで充填するために実施される別の例示的なプロセス。
様々な実施形態によるモリブデン膜の処理における動作を示すプロセス図。
幅狭で高密のフィーチャおよび幅広で低密のフィーチャを備える例示的な構造、ならびに、モリブデン前駆体流束を制御することでモリブデン膜のステップカバレッジがどのように変化できるかを示す図。
様々な実施形態による構造のモリブデン充填における動作を示すプロセス図。
モリブデン前駆体流量を関数とする堆積したモリブデンの厚さを示すグラフ。
本明細書に記載の方法を実施するために用いられうる例示的な装置。
モリブデン膜を形成するＡＬＤ法における動作を示すプロセス図。
還元剤層を用いてモリブデン層を形成するプロセスにおける動作を示すプロセス図。
本明細書に記載の方法を実施するために用いられうる例示的な装置。
以下の説明では、本実施形態の十分な理解を提供するためにいくつかの特定の詳細が記載される。開示の実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全てなしで実施されてよい。他の例では、開示の実施形態を必要以上に分かりにくくしないように、周知のプロセス動作は詳細には説明されていない。開示の実施形態は、特定の実施形態と共に説明されるが、開示の実施形態を限定する意図はないことが理解されるだろう。
以下の説明では、本実施形態の十分な理解を提供するためにいくつかの特定の詳細が記載される。開示の実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全てなしで実施されてよい。他の例では、開示の実施形態を必要以上に分かりにくくしないように、周知のプロセス動作は詳細には説明されていない。開示の実施形態は、特定の実施形態と共に説明されるが、開示の実施形態を限定する意図はないことが理解されるだろう。
本明細書には、ロジックおよびメモリの用途で用いられうるフィーチャをモリブデン（Ｍｏ）で充填する方法が提供される。図１Ａおよび図１Ｂは、様々な実施形態によるＭｏを含む例示的な材料積層の図である。図１Ａおよび図１Ｂは、特定の積層における材料の順序を示し、図２Ａ～２Ｊに関して以下にさらに説明されるように、適した構造および用途で用いられてよい。図１Ａの例では、基板１０２は、その上に堆積したＭｏ層１０８を有する。基板１０２は、１つ以上の材料層（堆積した誘電材料、導電性材料、または半導電性材料など）を有するウエハを含む、シリコン半導体ウエハまたは他の半導体ウエハ（例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、または４５０ｍｍウエハ）であってよい。この方法は、ガラス、プラスチックなどの他の基板上に金属積層構造を形成するために用いられてもよい。
図１Ａでは、基板１０２の上には誘電体層１０４がある。誘電体層１０４は、基板１０２の半導体（例えば、Ｓｉ）面上に直接堆積されてよい、または、任意の数の介在層があってよい。誘電体層の例は、ドープおよび非ドープの酸化シリコン層、窒化シリコン層、および酸化アルミニウム層を含み、特定の例は、ドープまたは非ドープのＳｉＯ2層およびＡｌ2Ｏ3層を含む。また、図１Ａでは、Ｍｏ層１０８と誘電体層１０４との間に拡散バリア層１０６が配置されている。拡散バリア層の例は、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン／窒化チタン（Ｔｉ／ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、および炭窒化タングステン（ＷＣＮ）を含む。さらなる拡散バリアの例は、以下にさらに説明されるような多成分Ｍｏ含有膜である。Ｍｏ層１０８は、この構造の主導体である。いくつかの実施形態では、Ｍｏ層１０８は、異なる条件で堆積した複数のバルク層を含んでよい。Ｍｏ層１０８は、Ｍｏ核形成層を含んでよい、または含まなくてよい。さらに、いくつかの実施形態では、Ｍｏ層１０８は、タングステン（Ｗ）成長開始層またはＷ含有成長開始層などの別の材料を含む成長開始層の上に堆積されてよい。
図１Ｂは、材料積層の別の例を示す。この例では、積層は、基板１０２、誘電体層１０４、および、介在する拡散バリア層なしで誘電体層１０４の上に直接堆積したＭｏ層１０８を含む。Ｍｏ層１０８は、図１Ａに関して説明された通りである。Ｗよりも短い電子平均自由行程を有するＭｏを主導体として用いることで、低抵抗の薄膜が得られる。
図１Ａおよび図１Ｂは金属積層の例を示すが、この方法および結果として生じる積層は、これに限定されない。例えばいくつかの実施形態では、Ｍｏは、開始層を用いて、または用いずに、Ｓｉまたは他の半導体基板上に直接堆積されてよい。図１Ａおよび図１Ｂは、特定の積層における材料の順序の例を示し、図２Ａ～２Ｊに関して以下にさらに説明されるように、任意の適した構造および用途で用いられてよい。
本明細書に記載の方法は、チャンバ内に収容されうる基板上で実施される。基板は、その上に堆積した誘電材料、導電性材料、または半導電性材料などの１つ以上の材料層を有するウエハを含む、シリコン半導体ウエハまたは他の半導体ウエハ（例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、または４５０ｍｍウエハ）であってよい。これらの方法は、半導体基板に限定されず、あらゆるフィーチャをモリブデンで充填するために実施されてよい。
基板は、ビアまたはコンタクトホールなどのフィーチャを有してよく、フィーチャは、幅狭および／または凹状の開口部、フィーチャ内のくびれ部、ならびに高アスペクト比のうちの１つ以上によって特徴付けられてよい。フィーチャは、上記の層のうちの１つ以上に形成されてよい。例えば、フィーチャは、誘電体層に少なくとも部分的に形成されてよい。いくつかの実施形態では、フィーチャは、少なくとも約２：１、少なくとも約４：１、少なくとも約６：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２５：１、またはそれ以上のアスペクト比を有してよい。フィーチャの一例は、半導体基板または基板上の層における穴またはビアである。
図２Ａは、シリコン基板２０２にＭｏ埋め込み型ワード線（ｂＷＬ）２０８を有する例示的なＤＲＡＭ構造の図を表す。Ｍｏ ｂＷＬは、シリコン基板２０２にエッチングされたトレンチに形成される。トレンチに沿って、共形バリア層２０６、および、共形バリア層２０６とシリコン基板２０２との間に配置された絶縁層２０４がある。図２Ａの例では、絶縁層２０４は、酸化シリコン材料または窒化シリコン材料などのｈｉｇｈ－ｋ誘電材料から形成されたゲート酸化物層であってよい。本明細書に開示のいくつかの実施形態では、共形バリア層は、ＴｉＮ層、または、ＷＮもしくはＷＣＮなどのタングステン含有層である。いくつかの実施形態では、ＴｉＮがバリアとして用いられた場合は、共形バリア層２０６とＭｏ ｂＷＬ２０８との間に共形タングステン含有成長開始層が存在してよい。あるいは、Ｍｏ ｂＷＬ２０８は、ＴｉＮまたは他の拡散バリア上に直接堆積されてよい。いくつかの実施形態では、層２０４および層２０６のいずれかまたは両方は存在しない。
図２Ａに示されたｂＷＬは、Ｍｏ充填層を含む構造の一例である。ｂＷＬ製造の間、Ｍｏは、層２０６および層２０４が存在する場合は、それらに共形に沿うシリコン基板２０２のエッチング凹部によって規定されうるフィーチャに堆積される。
図２Ｂ～２Ｊは、開示の実施形態によりＭｏが堆積されうる様々な例示的な構造のさらなる図である。図２Ｂは、Ｍｏで充填される垂直フィーチャ２０１の例示的な断面図を示す。このフィーチャは、基板２０２にフィーチャ穴２０５を備えうる。穴２０５または他のフィーチャは、開口部付近で一定の寸法（例えば、約１０ｎｍ～５００ｎｍ（約２５ｎｍ～約３００ｎｍなど）の開口径または線幅）を有してよい。フィーチャ穴２０５は、未充填フィーチャ、または単にフィーチャと呼ばれうる。フィーチャ２０１およびあらゆるフィーチャは、フィーチャの長さを通じて延びる軸２１８によって部分的に特徴付けられてよく、垂直方向のフィーチャは垂直軸を有し、水平方向のフィーチャは水平軸を有する。
いくつかの実施形態では、フィーチャは、３Ｄ ＮＡＮＤ構造におけるワード線フィーチャである。例えば基板は、垂直チャネルが少なくとも２００Åの深さの任意数（例えば、５０～１５０）のワード線を有するワード線構造を備えてよい。別の例は、基板または層におけるトレンチである。フィーチャは、任意の深さを有してよい。様々な実施形態では、フィーチャは、バリア層または接着層などの下層を有してよい。下層の非限定的な例は、誘電体層および導電層（例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、および金属層）を含む。
図２Ｃは、凹入形状を有するフィーチャ２０１の例を示す。凹入形状とは、フィーチャの底部、閉端、または内部からフィーチャ開口部に向かって細くなる形状である。様々な実施形態により、この形状は、フィーチャ開口部において徐々に細くなってよい、および／または、突出部を備えてよい。図２Ｃは後者の例を示し、下層２１３は、フィーチャ穴１０５の側壁または内面に沿っている。下層２１３は、例えば、拡散バリア層、接着層、核形成層、これらの組み合わせ、または他の適用可能な材料であってよい。下層の非限定的な例は、誘電体層および導電層（例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、および金属層）を含むことができる。特定の実施形態では、下層は、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、チタンアルミナイド、タングステン、およびモリブデンのうちの１つ以上であってよい。いくつかの実施形態では、下層はタングステンを含まない。いくつかの実施形態では、下層はモリブデンを含まない。下層２１３は、フィーチャ２０１の内側よりもフィーチャ２０１の開口部付近で厚くなるようにオーバーハング２１５を形成する。
いくつかの実施形態では、内側に１つ以上のくびれ部を有するフィーチャが充填されてよい。図２Ｄは、くびれ部を有する様々な充填フィーチャの例示的な図を示す。図２Ｄの例（ａ）、例（ｂ）、および例（ｃ）は各々、フィーチャの中間点にくびれ部２０９を有する。くびれ部２０９は、例えば約１５ｎｍ～２０ｎｍの幅であってよい。くびれ部は、従来の技術を用いるフィーチャへのタングステンまたはモリブデンの堆積中にピンチオフを引き起こす可能性があり、堆積した金属は、フィーチャの一部が充填される前にくびれ部を越えてさに堆積することを阻止して、フィーチャ内にボイドをもたらす。例（ｂ）は、フィーチャ開口部にライナ／バリアオーバーハング２１５をさらに有する。このような突出部は、潜在的なピンチオフ点となる可能性もある。例（ｃ）は、例（ｂ）のオーバーハング２１５よりもフィールド領域から離れてくびれ部２１２を有する。
３Ｄメモリ構造などの水平フィーチャも充填できる。図２Ｅは、くびれ部２５１を有する水平フィーチャ２５０の例を示す。例えば、水平フィーチャ２５０は、３Ｄ ＮＡＮＤ（垂直ＮＡＮＤまたはＶＮＡＮＤとも呼ばれる）構造におけるワード線であってよい。いくつかの実施形態では、くびれ部は、３Ｄ ＮＡＮＤ構造または他の構造におけるピラーの存在が原因となりうる。図２Ｆは、ＶＮＡＮＤ積層（左２２５および右２２６）、中央垂直構造２３０、および、中央垂直構造２３０の対向側壁２４０に開口部２２２を備える複数の積層水平フィーチャ２２０を有する、（シリコン基板２０２上に形成された）３Ｄ ＮＡＮＤ構造２１０の断面側面図を表す。図２Ｆは、共に「トレンチ状」中央垂直構造２３０を形成する、示された３Ｄ ＮＡＮＤ構造２１０の２つの「積層」を表すが、特定の実施形態では、並んで配置され、互いに空間的に平行に延びた２以上の「積層」があってよく、各隣接する対の「積層」間のギャップは、図２Ｆに明示されたように中央垂直構造２３０を形成することに注意されたい。この実施形態では、水平フィーチャ２２０は、開口部２２２を通って中央垂直構造２３０から流体的にアクセス可能な３Ｄメモリワード線フィーチャである。図には明示されていないが、図２Ｆに示された３Ｄ ＮＡＮＤ積層２２５および２２６（すなわち、左３Ｄ ＮＡＮＤ積層２２５および右３Ｄ ＮＡＮＤ積層２２６）の両方に存在する水平フィーチャ２２０も、積層の他方側（それぞれ左端および右端）から追加の３Ｄ ＮＡＮＤ積層によって形成された同様の垂直構造を通じて（図示されていないが、左端および右端に）アクセス可能である。つまり、３Ｄ ＮＡＮＤ積層２２５および２２６は各々、中央垂直構造２３０を通じて３Ｄ ＮＡＮＤ積層の両側から流体的にアクセス可能なワード線フィーチャの積層を含む。図２Ｆで概略的に示された特定の例では、各３Ｄ ＮＡＮＤ積層は６対の積層ワード線を含むが、他の実施形態では、３Ｄ ＮＡＮＤメモリレイアウトは、任意の数の対の垂直積層ワード線を含んでよい。
３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるワード線フィーチャは通常、シリコン酸化物層およびシリコン窒化物層の交互積層を堆積し、次に、間にギャップを有する酸化物層の積層を残して窒化物層を選択的に除去することにより形成される。これらのギャップは、ワード線フィーチャである。形成することが可能な技術がある限り、また、垂直フィーチャの（実質的に）ボイドフリーの充填をうまく達成するのに役立つ技術がある限り、任意の数のワード線がそのような３Ｄ ＮＡＮＤ構造に垂直積層されてよい。そのため、例えばＶＮＡＮＤ積層は、２～２５６の水平ワード線フィーチャ、または８～１２８の水平ワード線フィーチャ、または１６～６４の水平ワード線フィーチャなどを有してよい（記載の範囲は、その終点を含むことが理解される）。
図２Ｇは、図２Ｆの水平破線で示された水平部分２６０で切り取った断面の、図２Ｆの側面図に示されたのと同じ３Ｄ ＮＡＮＤ構造の断面上面図を表す。図２Ｇの断面は、図２Ｆに示された、半導体基板２０２のベースから３Ｄ ＮＡＮＤ積層２１０の上部まで垂直に延びる数列のピラー２５５を表す。いくつかの実施形態では、これらのピラー２５５は、ポリシリコン材料で形成され、３Ｄ ＮＡＮＤ構造２１０に対して構造的および機能的に重要である。いくつかの実施形態では、このようなポリシリコンピラーは、ピラー内に形成された積層メモリセルのゲート電極として機能してよい。図２Ｇの上面図は、ピラー２５５がワード線フィーチャ２２０に対して開口部２２２にくびれ部を形成することを表す。すなわち、開口部２２２を通る中央垂直構造２３０からのワード線フィーチャ２２０の流体アクセスの可能性（図２Ｇの矢印で示されている）は、ピラー２５５によって抑制されている。いくつかの実施形態では、隣り合うポリシリコンピラー間の水平ギャップサイズは、約１～２０ｎｍである。この流体のアクセス可能性の減少によって、ワード線フィーチャ２２０を材料で均一に充填する難しさが増加する。ワード線フィーチャ２２０の構造、および、ピラー２５５の存在によりそれらをモリブデン材料で均一に充填することの課題については、図２Ｈ、図２Ｉ、および図２Ｊでさらに説明される。
図２Ｈは、図２Ｆに示された３Ｄ ＮＡＮＤ構造と同様の３Ｄ ＮＡＮＤ構造の垂直切断面を示すが、ここでは１対のワード線フィーチャ２２０に特化し、さらに充填ワード線フィーチャ２２０のボイド２７５の形成をもたらす充填プロセスを概略的に示す。図２Ｉもボイド２７５を概略的に示すが、この図では、図２Ｇに示された水平断面と同様に、水平切断されたピラー２５５を用いて示されている。図２Ｊは、くびれ部が形成されたピラー２５５の周囲のモリブデン材料の堆積を示す。この堆積は、開口部２２２のピンチオフをもたらし、ボイド２７５の領域にさらなるモリブデン材料は堆積できない。図２Ｈおよび図２Ｉから明らかなのは、ボイドフリーのモリブデン充填は、ピラー２５５の周りにモリブデンが堆積して開口部２２２のピンチオフを引き起こし、ワード線フィーチャ２２０へのさらなる前駆体移動を妨げる前に、十分な量の堆積前駆体が垂直構造２３０を通り、開口部２２２を通り、くびれたピラー２５５を越えて、最も遠いワード線フィーチャ２２０に到達する移動に依存することである。同様に図２Ｊは、上から断面的に見た１つのワード線フィーチャ２２０を示し、大幅のピラー２５５が、そうでなければワード線フィーチャ２２０に通じる開放路だった経路を部分的に防ぐ、および／または狭める、および／または収縮させることにより、一般に共形のモリブデン材料の堆積が、どのようにワード線フィーチャ２２０の内部をピンチオフし始めるかを表している（図２Ｊの例は、図２Ｉに示されたピラーくびれ構造の３Ｄフィーチャの２Ｄレンダリングと理解できるため、断面図ではなく平面図で見られるくびれ部を表すことに注意されたい）。
３次元構造は、最も奥の最低部の領域を充填するために、前駆体へのより長時間および／またはより集中した曝露を必要とするかもしれない。モリブデンハライドおよび／またはモリブデンオキシハライドの前駆体を用いたときは、そのエッチング特性により３次元構造が特に困難である可能性があり、より長時間でより集中した曝露で、構造の一部としてより多くのエッチングが可能になる。
以下に、水平方向フィーチャおよび垂直方向フィーチャのフィーチャ充填の例が説明される。少なくともほとんどの場合では、この例は、水平方向フィーチャおよび垂直方向フィーチャの両方に適用可能であることに注意されたい。また、以下の説明では、「横方向」という用語は、一般にフィーチャ軸に対して直交方向を意味し、「垂直」という用語は、一般にフィーチャ軸に沿った方向を意味するように用いられてよい。
フィーチャ内の材料分配は、そのステップカバレッジによって特徴付けられてよい。この説明を目的として、「ステップカバレッジ」は、２つの厚さの比率として定義される（すなわち、フィーチャ内部の材料の厚さ÷開口部付近の材料の厚さ）。本文書を目的として、「フィーチャ内部」という用語は、フィーチャ軸に沿ったフィーチャの中間点付近に位置するフィーチャの中央部分を表す（例えば、距離の約２５％～７５％の領域、または、特定の実施形態では、フィーチャの開口部から測定したフィーチャの深さに沿った距離の約４０％～６０％の領域、または、開口部から測定したフィーチャ軸に沿った距離の約７５％～９５％に位置するフィーチャの端部）。「フィーチャ開口部付近」または「フィーチャの開口部付近」という用語は、２５％以内に位置するフィーチャの上部、またはいくつかの実施形態では、開口部の端、もしくは開口部の端を表す他の要素の１０％以内に位置するフィーチャの上部を表す。共形膜は、約１００％のステップカバレッジを有するだろう。１００％を超えるステップカバレッジは、例えば、フィーチャ開口部よりもフィーチャの中央部または底部付近により多くの材料でフィーチャを充填することにより実現できる。
図３は、様々な実施形態による、モリブデンによる構造の充填における動作を示すプロセス図である。まず、動作３０２において、モリブデン（Ｍｏ）膜が構造内に堆積される。この動作は、Ｄｅｐ１と呼ばれてよい。多くの実施形態では、動作３０２は一般に、構造の露出面に沿う共形堆積である。例えば、図２Ｆに示されたような３Ｄ ＮＡＮＤ構造では、Ｍｏ膜はワード線フィーチャ２２０に沿っている。様々な実施形態により、Ｍｏ膜は、優れた共形性を実現するためにＡＬＤプロセスを用いて堆積される。以下に、ＭｏのＡＬＤプロセスのさらなる説明が記載される。いくつかの実施形態では、動作３０２の後に、フィーチャはＭｏで閉じられず、続く堆積においてさらなる反応ガスがフィーチャに入ることができるように十分に開いている。
次に、動作３０４において、堆積した膜は非共形に処理される。ここでの非共形処理とは、フィーチャの内部よりもフィーチャの開口部、または開口部付近で優先的に施される処理を意味する。３Ｄ ＮＡＮＤ構造において、底部のワード線フィーチャが上部のワード線フィーチャとほぼ同じ範囲で処理されるように、この処理は垂直方向に共形であってよいが、ワード線フィーチャの内部が処理されない、または、フィーチャ開口部よりも大幅に少ない範囲で処理される点で非共形である。
核形成の抑制は、処理表面におけるその後のモリブデン核形成を抑制する。核形成の抑制は、抑制膜の堆積、化合物膜（例えば、Ｍｏ2Ｎ）を形成するための処理種とＭｏ膜との反応、抑制種の吸着のうちの１つ以上を含む。続く堆積動作の間に、非抑制部分または少抑制部分に対して下地膜の抑制部分に核形成遅延がある。エッチングは、処理表面で堆積膜を除去する。これは、エッチング種をモリブデン膜と反応させて気体副生成物を形成し、次にその副生成物を除去することを含む。原子層エッチングを含む他のエッチング法が実施されてよい。動作３０４は、プラズマ動作または非プラズマ動作であってよい。非プラズマ動作である場合は、完全な熱動作であってよい、または、ＵＶなどのいくつかの他のエネルギによって活性化されてよい。
窒素は抑制種として機能し、ハロゲン（例えば、フッ素および塩素）種はエッチング剤として機能する。完全抑制処理を実施するために、動作３０４は、ハロゲンを含まない窒素含有化学物質にＭｏ膜を曝露する工程を含みうる。完全エッチング処理を実施するために、動作３０４は、窒素を含まないハロゲン含有化学物質にＭｏ膜を曝露する工程を含みうる。いくつかの実施形態では、他の抑制化学物質（例えば、酸素含有化学物質）が用いられてよい。窒素含有化学物質およびハロゲン含有化学物質（例えば、三フッ化窒素（ＮＦ3）またはアンモニア／フッ素（ＮＨ3／Ｆ2））の両方に膜を曝露する工程は、抑制およびエッチングの両方を可能にする。
様々な実施形態により、動作３０２は、同じ処理チャンバまたは異なる処理チャンバで実施されてよい。同じチャンバで実施された場合、動作３０２は、単一ステーションチャンバまたはマルチステーションチャンバで実施されてよい。マルチステーションチャンバでは、いくつかの実施形態において、動作３０２は第１のステーションで実施され、動作３０４は第２のステーションで実施されてよい。以下にさらに説明されるように、動作３０４は、連続フロープロセスまたはパルスプロセスであってよい。後者の場合は、処理を調節するために異なるガスが連続してパルス化されてよい。
動作３０４の後に、動作３０６において第２の堆積が実施される。第２の堆積は、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセスで実施されてよい。ＡＬＤプロセスは、以下で図８に関連してさらに説明され、一般に、表面媒介反応のために反応剤のパルスを交互に繰り返す工程を含む。ＣＶＤ法では、反応剤は一般に、反応チャンバにおいて気相で存在するように流される。ＣＶＤは、気相反応を含んでよい。３Ｄ ＮＡＮＤ構造への堆積において、ＡＬＤプロセスは、構造全体の優れたステップカバレッジを可能にするために用いられてよい。ガスは、処理の効果によりさらに容易にフィーチャ内部に到達する。エッチングプロセスの後に、フィーチャの入口付近に堆積した膜は除去されて、ガスがフィーチャの内部に到達できるようにより多くの空間を可能にし、ピンチオフを防ぐ。いくつかの実施形態では、下地表面が完全にまたは部分的に曝露されて、これらの領域での核形成遅延が増加するように、十分なＭｏ膜が除去されてよい。抑制プロセスの後は、核形成遅延が増し、インサイドアウト充填プロセスが可能になる。動作３０６は、Ｄｅｐ２プロセスと呼ばれ、いくつかの実施形態では構造の充填を完了してよい。他の実施形態では、もう１つの追加の処理／堆積動作が実施されてよい。ワード線における横方向の非共形性を調整するために、圧力および処理ガス流量が調節されてよい。高チャンバ圧および低処理ガス流量（および／または、濃度）は、ワード線フィーチャの内部の処理に対してワード線フィーチャの開口部における処理を促進する。よっていくつかの実施形態では、チャンバ圧は、動作３０２から動作３０４に向けて低下してよい。チャンバ圧の例は、３トル～４０トルである。
横方向の非共形性を実現しながら上下の均一性を有するために、ガスの供給に充填容器が用いられてよい。これらは以下に図７に関連して説明され、深い構造（例えば、７～１０ミクロンの深さ）に特に有効でありうる。いくつかの実施形態では、堆積および非共形処理は、同時に実施されてよい。例えば、図３の動作３０２および動作３０４は、同時に実施されてよい。様々な実施形態により、次の堆積（例えば、Ｄｅｐ２）が実施されてよい、または、フィーチャを充填するのに動作３０２および動作３０４で十分であってよい。上記のように、モリブデンハライドおよびモリブデンオキシライドがエッチングガスとして用いられてよい。いくつかの実施形態では、これらは堆積ガスおよびエッチングガスとして用いられてよい。フィーチャ内の堆積反応剤の濃度を適切に制御することにより、堆積およびエッチングの量は、フィーチャの様々な段階で制御できる。特定の例では、モリブデン酸塩化物（ＭｏＯxＣｌy（ｘおよびｙは、安定化合物を形成する０よりも大きい数字））は、フィーチャの内部に向かう純堆積量および低堆積量またはフィーチャ開口部に向かう純エッチング量を伴うＭｏ堆積ガスおよびエッチングガスの両方として用いられてよい。以下に図６Ｄに関連してさらに説明されるように、全成長速度は、表面における前駆体の流束または濃度に影響される。高いＭｏＯxＣｌy流束は、いくつかの実施形態ではより多くのエッチングをもたらすことができる。高いＭｏＯxＣｌy流束では、フィーチャ内部の前駆体濃度は、開口部付近またはフィールド領域よりも低く、ボトムアップ型成長を可能にする。前駆体流束を調節するために、前駆体ドーズ時間、前駆体流量、チャンバ圧、前駆体分圧を用いることができる。
抑制処理は、Ｍｏ堆積の間に非共形に実施されてもよい。例えば、Ｍｏ前駆体は、完全に低減されない場合は堆積を抑制してよい。一例では、高いＭｏＯ2Ｃｌ2流束において、ＭｏＯ2Ｃｌ2の濃度は、フィーチャの内部よりもフィーチャの開口部で高い。ＭｏＯ2Ｃｌ2がフィーチャ開口部で低減できないほどＨ2共反応剤流が十分に低い場合は、ＭｏＯ2Ｃｌ2が抑制剤として機能できる。
図４は、３Ｄ ＮＡＮＤ構造をモリブデンで充填するように実施される例示的プロセスを表す。図４には、３Ｄ ＮＡＮＤ構造の単一ワード線の断面図が示されている（図２Ｊの例のように、図４のワード線フィーチャは、くびれ部を示すために断面図ではなく平面図で見られるピラーのくびれ部を示す）。４７０では、Ｄｅｐ１プロセス後のワード線フィーチャが示されている。下層４０６が示されており、これは例えばバリア層であってよい。Ｍｏ共形膜４０５は、フィーチャ表面に沿っている。いくつかの実施形態では、Ｍｏ共形膜４０５は、酸化アルミニウム表面または酸化シリコン表面などの誘電体表面上に直接堆積される。Ｍｏ層４０５は、核形成層、核形成バルク層、またはバルク層であってよい。次にフィーチャは、４７１において部分５６４を抑制するために抑制化学物質に曝露される。この例では、４５２の内部表面が抑制されない一方で、部分５６４からピラーのくびれ部４５１までが抑制される。抑制は、例えば、ＮＨ3ガスへの曝露、または、ガス（Ｎ2、Ｈ2、フォーミングガス、ＮＨ3、Ｏ2、ＣＨ4など）から生成されるリモートプラズマまたは直接（ｉｎ－ｓｉｔｕ）プラズマへの曝露を含みうる。次に、抑制プロファイルに応じてモリブデンを選択的に堆積させるようにプロセスが実施される。バルクＭｏ４０８は、４７２において、くびれ部後方の充填が難しい領域が充填されるように、Ｍｏ層４０５の非抑制部分に優先的に堆積される。この例では、バルク堆積は継続し、４７３においてフィーチャの残りをバルクＭｏ４０８で充填する。
いくつかの実施形態では、４７１および４７２に示されたシーケンスは、堆積中にフィーチャ開口部で抑制剤として機能できるＭｏ前駆体を用いて、上記された一動作において実施されてよい。
図５は、３Ｄ ＮＡＮＤ構造をモリブデンで充填するために実施される別の例示的なプロセスを表す。図５の例では、下層５０６が示されており、これは例えばバリア層であってよい。Ｍｏ共形膜５０５は、フィーチャ表面に沿っている。いくつかの実施形態では、Ｍｏ共形膜５０５は、酸化アルミニウム表面または酸化シリコン表面などの誘電体表面上に直接堆積される。Ｍｏ層５０５は、核形成層、核形成バルク層、またはバルク層であってよい。次に５７１において、非共形エッチング（下層５０６が存在する場合はそれを保護するために高選択率で）が続く。例えば、ＴｉＮ下層のために高いＭｏ：ＴｉＮ選択率を有する非共形エッチングが実施されてよい。非共形エッチングの結果、Ｍｏ層５０５がフィーチャ開口部５２２では薄くなりながら、または完全に除去されながら、フィーチャの内部４５２では完全な状態で残される。次に、バルクＭｏ５０８は、５７２において、くびれ部後方の充填が難しい領域が充填されるように、Ｍｏ層５０５の残りの部分に堆積する。この例では、バルク堆積は継続し、５７３においてフィーチャの残りをバルクＭｏ５０８で充填する。いくつかの実施形態では、堆積－エッチング－堆積の動作は、フィーチャを充填するために繰り返されうる。様々な実施形態により、続く堆積動作は各々、核形成層の堆積を含んでよい、または含まなくてよい。いくつかの実施形態では、この処理は、抑制効果を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、５７１および５７２に示されたシーケンスは、堆積中にフィーチャ開口部でエッチング剤として機能できるＭｏ前駆体を用いて、上記された一動作において実施されてよい。
いくつかの実施形態では、Ｄｅｐ１およびＤｅｐ２は各々、バルクＭｏ層を堆積するために用いられ、図４および図５の例においてＤｅｐ１は共形層を堆積するため、Ｄｅｐ２はフィーチャを充填するために用いられる。
いくつかの実施形態では、Ｍｏ共形層は、低抵抗として特徴付けられてよく、いくつかの実施形態では、低応力および／または低フッ素として特徴付けられてよい。ワード線フィーチャが充填されない（核形成層が堆積された場合はそれを除いて）ため、比較的高速の堆積技術が用いられてよい。いくつかの実施形態では、これには、ＡＬＤプロセスにおいて第１のタングステン層を堆積するために、Ｍｏ含有前駆体および水素（Ｈ2）または他の還元剤のパルスを交互に繰り返す工程を含む。パージ動作は、パルスを分離してよい。スループットを増加させるために、比較的短いパルス時間が堆積に用いられてよい。
第２のバルク層は、第２セットの条件を用いて堆積されてよい。第１のバルク層と同様に、第２のバルク層は低抵抗層であってよく、いくつかの実施形態では、低応力および／または低フッ素層であってよい。いくつかの実施形態では、動作３０６は、動作３０２よりも長いパルス時間および長いパージ時間を含む。特定の実施形態では、Ｍｏ含有前駆体のパルス時間が長くてよい。パルス時間および／またはパージ時間の増加は、ワード線への反応剤の拡散を促進できる。いくつかの実施形態では、動作３０２から動作３０６に向けて温度が変化してもよい（例えば、反応時間を速めるために高温が用いられてよい）。いくつかの実施形態では、反応前に反応剤がワード線フィーチャに拡散できるように低温が用いられてよい。いくつかの実施形態では、第２セットの条件は、流量の変更を含んでよい。例えば、Ｍｏ含有前駆体および／または還元剤の流量は増加してよい。
第３のバルクＭｏ層は、異なる条件で堆積されてよい。この層は、次の工程で除去され、図２Ｆの３Ｄ ＮＡＮＤ構造において側壁２４０などの側壁に堆積されうる被覆層として特徴付けられてよい。この層は、低粗度を特徴としてよい。モリブデンが除去されるため、高抵抗および／または高フッ素濃度が許容されうる。第３セットの条件は、動作４０５よりも短いパルス時間でＡＬＤが用いられた場合は、より速いタイミング、ＡＬＤではなくＣＶＤの使用、および、１つ以上の反応ガスを流す間、またはそれらの流れの間の窒素（Ｎ2）の導入のいずれかを含みうる。
図６Ａは、様々な実施形態によるＭｏ膜の処理における動作を示すプロセス図である。まず、動作６０２において、表面はハロゲン含有化学物質および／または窒素含有化学物質に曝露される。動作６０２では、窒素は抑制化学物質であり、必要に応じて、窒素に加えて、または窒素に代えて、他の抑制化学物質が用いられてよい。エッチングのために、フッ素含有化学物質および塩素含有化学物質が用いられる。動作６０２は、連続フロー動作またはパルス動作であってよく、プラズマ動作、または熱動作、または非プラズマ動作であってよい。他の活性化エネルギが加えられてもよい。
抑制のための窒素含有ガスの例は、ＮＦ3、ＮＨ3、窒素（Ｎ2）、およびヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）を含む。他の窒素含有ガスが用いられてよいが、多くの実施形態では、酸素含有化合物（例えは、ＮＯ2）は避けられる。ガスは、非プラズマの熱プロセスでチャンバに流されてよい、または、リモートプラズマ発生器もしくはｉｎ－ｓｉｔｕプラズマ発生器でプラズマを生成するために用いられてよい。いくつかの実施形態では、少ない反応ガス（例えば、Ｎ2）が効果的な抑制のためのプラズマの活性化を必要としてよい。
エッチングのためのハロゲン含有ガスの例は、ＮＦ3、Ｆ2、フッ化水素（ＨＦ）、塩素（Ｃｌ2）、三フッ化塩素（ＣｌＦ3）、および他のＣｌ含有ガスまたはＦ含有ガスを含む。モリブデンハライドガスおよびモリブデンオキシハライドガスが用いられてもよい。反応する還元剤がない場合は、これらのガスが膜をエッチングするだろう。
次に動作６０４において、非ハロゲンガスによるパージがあってよい。ＡｒまたはＨｅなどの不活性ガスが用いられてよい。Ｎ2が用いられてもよい。パージは、表面の塩素種またはフッ素種を除去できる非プラズマプロセスである。いくつかの実施形態（例えば、動作６０２において基板が塩素種またはフッ素種に曝露されない実施形態）では、動作６０４は省略されてよい。
次に動作６０６において、表面は表面形態処理ガスに曝露されてよい。抑制処理は、Ｄｅｐ２で堆積した膜の品質に悪影響を及ぼしうる「粗い」表面をもたらす可能性があることが分かっている。表面形態処理ガスは、モリブデン前駆体、還元剤（例えば、Ｈ2）、もしくはその両方のパルス流または連続流であってよい。
いくつかの実施形態では、動作６０２～６０６は１回以上繰り返される。例えば、各動作は、複数サイクルシーケンスのパルスの１パルスとして実施されうる。別の実施形態では、動作６０２は、複数サイクルのパルスとして実施されてよく、動作６０４および動作６０６のいずれかまたは両方は、複数サイクルの終了時にのみ実施されてよい。動作６０４および動作６０６の順序は、いくつかの実施形態では逆であってよい。いくつかの実施形態では、モリブデンのフィーチャ充填は、結果として生じる充填のステップカバレッジを制御するように前駆体流束を制御することにより実施されてよい。図６Ｂは、幅狭で高密のフィーチャ６１０、および幅広で低密のフィーチャ６２０を備える例示的な構造、ならびに、モリブデン前駆体流束を適切に制御することによりモリブデン膜６３５のステップカバレッジがどのように変化できるかの図を示す（流束は単位面積あたりの流量であるため、チャンバへの流量を増加または低減することにより流束は増加または低減してよい）。比較的低い前駆体流束ではステップカバレッジは低く、フィーチャの内部６４０よりもフィーチャの上部付近およびフィールド領域６３０に多くのＭｏが堆積する。
前駆体流束が増加するにつれて、フィーチャ全体に共形に堆積したＭｏとほぼ同じ量で堆積が共形になる。増加した前駆体流束で見られたこのステップカバレッジの増加は、物質移動限定成長から表面反応限定成長への移行によるものであってよい。
さらに高い前駆体流束では、幅狭で高密のフィーチャ６１０において超共形となる。幅広で低密のフィーチャ６２０で見られるようなボトムアップ成長は、Ｍｏ膜６３５がフィーチャ６２０の底部にあるがそれらフィーチャの側面には余り堆積しないことを示す。
いくつかの実施形態では、Ｍｏフィーチャ充填の間に前駆体流束は変化してよい。例えば、Ｍｏ充填の第１段階では、抑制されたフィールド領域における成長と共に共形成長条件が用いられてよい。次の段階において、前駆体流束は、超共形およびボトムアップ成長と共に増加する。多段階プロセスは、異なるサイズのフィーチャを充填する上で有利に用いられてよい。図６Ｃは、様々な実施形態による構造のモリブデン充填における動作を表すプロセス図である。図６Ｃのプロセスでは、Ｍｏ共形層がフィーチャに堆積される（６５２）。ＣＶＤまたはＡＬＤが用いられてよい。次に動作６５４において、ボトムアップ充填に移行するために前駆体流束が増加される。前駆体流束を増加するために、Ｍｏ前駆体分圧、Ｍｏ前駆体流量、およびＭｏ前駆体ドーズ時間のうちの１つ以上を増加させてよい。充填は、動作６５６で完了できる。いくつかの実施形態では、動作６５６は、動作６５４の条件を継続する。他の実施形態では、フィーチャがある地点まで充填されると、前駆体流束は減少してよい。
Ｍｏの成長速度は、表面の前駆体流束および前駆体濃度に影響される。いくつかの実施形態では、フィーチャの内部深くの前駆体濃度が、フィールド領域における前駆体濃度およびフィーチャ上部付近の前駆体濃度よりも低い高前駆体流束条件において、ボトムアップ成長が見られる。これは、堆積反応に対して高前駆体流束が好都合であり、低成長速度をもたらすことができるからである。塩素含有Ｍｏ前駆体は、例えば次の堆積反応およびエッチング反応をもたらしうる：
ＭｏＯxＣｌy＋Ｈ2→Ｍｏ（ｓ）＋ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ（亜塩化物によるＭｏバルク堆積）、
Ｍｏ＋Ｃｌ2→ＭｏＣｌy（Ｍｏエッチング）、および
Ｍｏ＋ＭｏＣｌy→ＭｏzＣｌy（Ｍｏエッチング）。
下層（例えば、Ｗ下層）が存在する場合は、次の特定の条件下でエッチングされうる：
Ｗ＋Ｃｌ2→ＷＣｌy（Ｗエッチング）、および
Ｗ＋ＷＣｌy→ＷzＣｌy（Ｗエッチング）。
上記の反応は、高Ｍｏ前駆体条件下で起こりうる反応の例である。図６Ｄは、モリブデン前駆体の流量を関数とする堆積したモリブデンの厚さを示すグラフである。図６Ｄは、ＭｏＯＣｌ4を用いる高前駆体流束条件で、Ｍｏの純堆積量がどのように減少するかを示す（図６Ｄのデータは、ＭｏのＣＶＤ堆積によるものだが、ＡＬＤでも同様の傾向が見られる。低周囲温度と高周囲温度の差は１０℃）。３つの堆積状態：悪いステップカバレッジ、共形成長、およびボトムアップ成長が示されている。図６Ｄから分かるように、高前駆体流量では、純堆積量は減少する。これは、フィーチャの上部で高い前駆体濃度（低堆積速度をもたらす）、および、フィーチャ内で低い前駆体濃度（高堆積速度をもたらす）のボトムアップ充填を引き起こしうる。上記のように、図４および図５のような横向きフィーチャにおいて、ボトムアップ充填（すなわち、非共形充填）はインサイドアウト充填であり、フィーチャは内側から外側に充填される。
この方法は、複数の充填容器を用いて実施されてよい。図７には、３つのガス源（処理ガス１、処理ガス２、およびパージガス）が充填容器に接続された例示的な装置が概略的に示されている。いくつかの実施形態では、１つ以上のガス源が複数の充填容器に接続されてよい。この装置は、様々なガス分配ラインにライン充填を提供するガスマニホールドシステムを備える。マニホールドは、弁付きの充填容器を通じて、処理ガスおよびパージガスを堆積チャンバに提供する。様々な弁は、開閉してライン充填を提供（すなわち、分配ラインを加圧）する。
充填容器を使用することで、高アスペクト比構造の底部（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ構造の底部ワード線）への処理ガスの供給が可能になる。加圧されたガスは、シャワーヘッドを通って流れ、処理されるべきウエハまたは他のワークピースに到達する。
処理シーケンスの例は、
例１：（ＮＦ3＋Ａｒ／パージ／Ｈ2＋Ａｒ）の１または複数サイクル（＋は、ガスがチャンバに同時に流されることを示し、「／」は、時間的分離を示す）、
例２：（ＮＨ3＋Ａｒ／Ｈ2＋Ａｒ）の１または複数サイクル、
例３：（ＮＨ3＋Ａｒ／Ｍｏ前駆体＋Ｈ2＋Ａｒ）の１または複数サイクル、および
例４：（ＮＨ3＋Ａｒ／Ｍｏ前駆体＋Ａｒ）の１または複数サイクル
を含む。
Ｍｏ堆積
上記の方法でモリブデンを堆積するために、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）、二酸化二塩化モリブデン（ＭｏＯ2Ｃｌ2）、四塩化酸化モリブデン（ＭｏＯＣｌ4）、およびモリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6）を含むＭｏ含有前駆体が用いられてよい。Ｍｏ含有前駆体は、ＭｏＦ6およびＭｏＣｌ5を含むハロゲン化物前駆体だけでなく、安定分子を形成できる２つ以上のハロゲンを有する混合ハロゲン化物前駆体であってもよい。混合ハロゲン化物前駆体の例は、ＭｏＣｌxＢｒyである（ｘおよびｙは、安定分子を形成できる０よりも大きい任意の数）。有機金属前駆体は、Ｍｏ（Ｘ）m（Ｌ）n前駆体を含む（米国仮特許出願第６２／８１６，６４８号に開示されるように、各Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より独立して選択されたハロゲンであり、各Ｌは、Ｎ、Ｏ、およびＳからなる群より選択された元素を含む有機配位子であり、ｍは１～４より選択され、ｎは１～３より選択される）。モリブデンシリルシクロペンタジエニル錯体およびモリブデンシリルアリル錯体などの有機金属前駆体が用いられてもよい。
Ｍｏ成膜
図８は、Ｍｏ膜を形成するＡＬＤ法の例を示す。図８による方法は、例えば、図３の動作３０２および動作３０６のいずれかまたは両方、ならびに図６Ｃの動作のいずれかにおいて用いられてよい。まず動作８０５では、Ｍｏ前駆体がパルス化される。Ｍｏ前駆体がパルス化された後に、必要に応じてパージ８１５が生じてよい。未吸着前駆体をチャンバからパージするために、アルゴンまたは任意の不活性ガスが用いられてよい。基板は、Ｍｏ前駆体を還元するための還元剤であってよい共反応剤８２５、または他の共反応剤に曝露されて、Ｍｏ前駆体と反応してＭｏ元素を形成する。反応剤は、水素含有反応剤であってよい。いくつかの実施形態では、水素含有反応剤は、熱（非プラズマ）水素（Ｈ2）であってよい。プラズマによるプロセスでは、Ｈ2から生成されたリモートプラズマまたはｉｎ－ｓｉｔｕプラズマが用いられてよい。必要に応じて８３５でパージが実施されてよく、続いて、膜が完全に成長するまで動作８０５～８３５が繰り返される。これは、例えばＭｏ共形膜４０５もしくは５０５、または、フィーチャの全てまたは一部を充填するバルク層（バルクＭｏ４０８もしくは５０８など）の、フィーチャに沿った共形膜であってよい。
いくつかの実施形態では、図の動作３０２は、バルクＭｏが堆積する共形層として、または、その共形層の一部として、Ｍｏ核形成層を堆積することを含む。
いくつかの実施形態では、Ｍｏ核形成層は、ホウ素含有還元剤（例えば、Ｂ2Ｈ6）およびシリコン含有還元剤（例えば、ＳｉＨ4）のいずれかまたは両方を共反応剤として用いて堆積される。例えば、１サイクル以上のＳ／Ｍｏサイクル（Ｓ／Ｍｏは、シランパルスの次にＭｏ含有前駆体パルスが続くことを意味する）は、バルクＭｏ層が堆積するＭｏ核形成層を堆積するために用いられてよい。別の例では、１サイクル以上のＢ／Ｍｏサイクル（Ｂ／Ｍｏは、ジボランパルスの次にＭｏ含有前駆体パルスが続くことを意味する）は、バルクＭｏ層が堆積するＭｏ核形成層を堆積するために用いられてよい。Ｂ／ＭｏサイクルおよびＳ／Ｍｏサイクルは共に、Ｍｏ核形成層を堆積するために用いられてよい（例えば、ｘ（Ｂ／Ｍｏ）＋ｙ（Ｓ／Ｍｏ）（ｘおよびｙは整数））。Ｂ含有還元剤およびＳ含有還元剤の例は、以下に示される。Ｍｏ核形成層の堆積において、いくつかの実施形態では、Ｍｏ含有前駆体は、非酸素含有前駆体（例えば、ＭｏＦ6またはＭｏＣｌ5）であってよい。酸素含有前駆体中の酸素は、シリコン含有還元剤またはホウ素含有還元剤と反応して、不純で高抵抗の膜であるＭｏＳｉxＯyまたはＭｏＢxＯyを形成してよい。酸素含有前駆体は、最小限の酸素混入で用いられてよい。いくつかの実施形態では、ホウ素含有還元ガスまたはシリコン含有還元ガスの代わりに、Ｈ2が還元ガスとして用いられてよい。Ｍｏ核形成層の堆積厚さの例は、５Å～３０Åである。この範囲の下限の膜は連続的ではないが、連続的なバルクＭｏ成長を開始するのに役立つ限り、この厚さで十分であってよい。いくつかの実施形態では、還元剤パルスは、Ｍｏ前駆体パルスよりも低い基板温度で行われてよい。例えば、Ｂ2Ｈ6またはＳｉＨ4（または、他のホウ素含有還元剤もしくは他のシリコン含有還元剤）のパルスは、３００℃未満の温度で実施されてよく、Ｍｏパルスは３００℃よりも高い温度で実施されてよい。
共形堆積は、図９に示されたプロセスによって、誘電体表面およびＴｉＮ表面などの表面上で直接実施されてもよい。共形堆積は、Ｗ含有開始表面またはＭｏ核形成層で用いられてもよい。動作９０２では、基板は還元剤ガスに曝露されて、還元剤層を形成する。いくつかの実施形態では、還元剤ガスは、シラン、ボラン、またはシランおよびジボランの混合物であってよい。シランの例は、ＳｉＨ4およびＳｉ2Ｈ6を含み、ボランの例は、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）だけでなく、ＢnＨn+4、ＢnＨn+6、ＢnＨn+8、ＢnＨmを含む（ｎは１～１０の整数、ｍはｎとは異なる整数）。他のホウ素含有化合物（例えば、アルキルボラン、アルキルホウ素、アミノボラン（ＣＨ3）2ＮＢ（ＣＨ2）2、カルボラン（Ｃ2ＢnＨn+2など））が用いられてもよい。いくつかの実施形態では、還元剤層は、タングステン前駆体を還元することができる、シリコン材料またはシリコン含有材料、亜リン酸材料または亜リン酸含有材料、ゲルマニウム材料またはゲルマニウム含有材料、ホウ素材料またはホウ素含有材料、およびこれらの組み合わせを含んでよい。かかる層を形成するために用いられうる還元剤ガスのさらなる例は、ＰＨ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、およびＧｅＨ4を含む。様々な実施形態により、水素はバックグラウンドで流されてよい、または流されなくてよい（水素はタングステン前駆体を還元できるが、十分な量のより強い還元剤（シランおよびジボランなど）とのガス混合物では、還元剤として機能しない）。
いくつかの実施形態では、還元剤ガスは、少量のホウ素含有ガス（ジボランなど）と別の還元剤とを含む混合物である。少量のホウ素含有ガスの追加は、他の還元剤の分解および付着係数に大きく影響する可能性がある。基板を２つの還元剤（例えば、シランおよびジボラン）に連続して曝露する工程が実施されてよいことに注意されたい。しかし、ガスの混合物を流すことで、ごく少量の少数ガス（例えば、少なくとも１００：１のシラン：ジボラン比）の追加を促すことができる。いくつかの実施形態では、キャリアガスが流されてよい。いくつかの実施形態では、キャリアガス（窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、または他の不活性ガスなど）は、動作９０２の間に流されてよい。
いくつかの実施形態では、還元剤層は、ケイ素元素（Ｓｉ）、ホウ素元素（Ｂ）、ゲルマニウム元素（Ｇｅ）、またはこれらの混合物を含んでよい。例えば、還元剤層はＳｉおよびＢを含んでよい。Ｂの量は、高堆積速度だが低抵抗の還元剤層を実現するように調整されてよい。いくつかの実施形態では、還元剤層は、５％～８０％のＢ（例えば、５％～５０％のＢ、５％～３０％、または５％～２０％のＢ）を有してよく、残部は主にＳｉ、場合によってはＨからなる。水素原子（例えば、ＳｉＨx、ＢＨy、ＧｅＨz、またはこれらの混合物）が存在してよい（ｘ、ｙ、およびｚは独立して、０と、対応する還元剤化合物に相当する化学量よりも小さい数字との間であってよい）。
いくつかの実施形態では、還元剤層の厚さによって組成が異なってよい。例えば、還元剤層は、その底部ではＢが２０％であり、その上部ではＢが０％であってよい。還元剤層の全厚さは、１０Å～５０Åであってよく、いくつかの実施形態では、１５Å～４０Å、または２０Å～３０Åであってよい。還元剤層は、フィーチャに共形に沿う。
動作９０２の間の基板温度は、膜が共形になる温度Ｔ１に維持されてよい。温度が高すぎると、膜は下にある構造の形状に一致しない。いくつかの実施形態では、９０％または９５％よりも大きいステップカバレッジが実現される。シラン、ジボラン、およびシラン／ジボラン混合物において、共形性は３００℃では優れており、４００℃以上の温度では低下するだろう。よって、いくつかの実施形態では、動作９０２における温度は最高でも３５０℃、または最高でも３２５℃、最高でも３１５℃、または最高でも３００℃ですらある。いくつかの実施形態では、３００℃未満の温度が用いられる。例えば、温度は２００℃もの低温であってよい。
動作９０２は、任意の適した持続期間で実施されてよい。いくつかの例では、例示的期間は、約０．２５秒～約３０秒、約０．２５秒～約２０秒、約０．２５秒～約５秒、または約０．５秒～約３秒を含む。
動作９０４では、チャンバは必要に応じてパージされて、基板の表面に吸着しなかった余剰の還元剤を除去する。パージは、所定の圧力で不活性ガスを流すことでチャンバ圧を低下させ、別のガス曝露を開始する前にチャンバを再加圧することにより行われてよい。不活性ガスの例は、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、およびこれらの混合物を含む。パージは、約０．２５秒～約３０秒、約０．２５秒～約２０秒、約０．２５秒～約５秒、または約０．５秒～約３秒の期間で実施されてよい。
動作９０６では、基板は、基板温度Ｔ２でＭｏ含有前駆体に曝露される。Ｍｏ含有化合物の例は上記されており、塩化物および酸塩化物を含む。酸素含有前駆体の使用は、不純物の混入および高抵抗をもたらしうる。しかし、酸素が取り込まれた場合は、非常に薄い非連続的な還元剤層が許容可能な抵抗のために用いられてよい。いくつかの実施形態では、動作９０６の間にキャリアガス（窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、または他の不活性ガスなど）が流されてよい。温度の例は、５００℃～７００℃である。
動作９０６は、任意の適した持続期間で実施されてよい。いくつかの実施形態では、動作９０６はＭｏ含有前駆体の浸漬を含み、いくつかの実施形態では、Ｍｏ含有前駆体の連続パルスを含んでよい。様々な実施形態により、動作９０６は、Ｈ2の存在下で実施されてよい、または実施されなくてよい。Ｈ2が用いられた場合、いくつかの実施形態では、Ｈ2およびＭｏ含有前駆体は、ＡＬＤ式モードで加えられてよい。例えば、Ｈ2パルス、アルゴンパージ、バックグラウンドにおいてＨ2あり、またはＨ2なしのＭｏ含有前駆体パルス、アルゴンパージ、が繰り返される。
基板温度Ｔ２は、Ｍｏ含有前駆体が還元剤層と反応してＭｏ元素を形成するのに十分なほど高い。還元剤層全体がＭｏに変換される。いくつかの実施形態では、温度は少なくとも４５０℃であり、１００％の、または１００％に近い変換を得るために少なくとも５５０℃であってよい。結果として生じたフィーチャは、ここでＭｏ共形膜に沿う。共形膜は、１０Å～５０Åであってよく、いくつかの実施形態では、１５Å～４０Å、または２０Å～３０Åであってよい。一般に共形膜は、還元剤層とほぼ同じ厚さであるだろう。いくつかの実施形態では、共形膜は、変換中の体積膨張により、還元剤層よりも最大５％厚くなってよい。
以下の説明はモリブデン充填に特化しているが、本開示の態様は、他の材料によるフィーチャの充填においても実施されてよい。例えば、図６において説明された処理シーケンスは、タングステン含有材料、コバルト含有材料、またはルテニウム含有材料を用いるフィーチャ充填プロセスによって実施されてよい。
装置
本開示の実施形態を実施するために任意の適したチャンバが用いられてよい。堆積装置の例は、例えば、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ・コーポレーションから入手可能なＡＬＴＵＳ（登録商標）およびＡＬＴＵＳ（登録商標） Ｍａｘ、または、様々な他の市販処理システムなど、様々なシステムを含む。
いくつかの実施形態では、第１の堆積は、単一堆積チャンバ内に位置する、２つ、５つ、またはそれ以上の堆積ステーションのうちの１つである第１のステーションで実施されてよい。よって、例えば、半導体基板の表面で局所雰囲気を形成する個々のガス供給システムを用いて、第１のステーションにおいて、水素（Ｈ2）および塩化タングステン（ＭｏＯ2Ｃｌ2）が交互パルスで基板の表面に導入されてよい。別のステーションは処理に用いられてよく、第３および／または第４のステーションは、続くＡＬＤバルク充填に用いられてよい。
図１０は、実施形態による堆積プロセスを行うのに適したプロセスシステムの図である。システム１０００は、搬送モジュール１００３を備える。搬送モジュール１００３は、清潔な加圧環境を提供して、処理されている基板が様々なリアクタモジュールの間を移動する時の汚染リスクを最小限にする。搬送モジュール１００３には、様々な実施形態によりＡＬＤ、処理、およびＣＶＤを実施することができるマルチステーションリアクタ１１０９が取り付けられている。マルチステーションリアクタ１００９は、開示の実施形態による動作を連続して実施できる複数のステーション１０１１、１０１３、１０１５、および１０１７を備えてよい。例えば、マルチステーションリアクタ１００９は、ステーション１０１１が、塩素含有モリブデン前駆体、およびホウ素含有還元剤またはシリコン含有還元剤を用いるモリブデン核形成層堆積を実施し、ステーション１０１３が、Ｈ2を還元剤として用いて共形層のＡＬＤモリブデンバルク堆積を実施し、ステーション１０１５が処理動作を実施し、ステーション１０１７がバルクＡＬＤ充填を実施できるように構成されてよい。
ステーションは、加熱された台座または基板支持体、１つ以上のガス入口またはシャワーヘッドまたは分散プレートを備えてよい。堆積ステーションの例は、上記の図７に示されている。
図１０に戻ると、搬送モジュール１００３には、プラズマまたは化学的（非プラズマ）予備洗浄、他の堆積動作、もしくはエッチング動作を実施できる、１つ以上の単一ステーションモジュール１００７またはマルチステーションモジュール１００７が取り付けられてもよい。このモジュールは、例えば堆積プロセスのための基板準備など、様々な処理のために用いられてもよい。システム１０００は、ウエハが処理の前後に格納される１つ以上のウエハソースモジュール１００１も備える。大気搬送チャンバ１０１９の大気ロボット（図示せず）は、最初にソースモジュール１００１からロードロック１０２１にウエハを取り出してよい。搬送モジュール１００３のウエハ搬送装置（一般に、ロボットアーム装置）は、ウエハをロードロック１０２１から、搬送モジュール１００３に取り付けられたモジュールに、およびその間に移動させる。
様々な実施形態では、堆積中のプロセス条件を制御するためにシステムコントローラ１０２９が用いられる。コントローラ１０２９は通常、１つ以上のメモリデバイス、ならびに１つ以上のプロセッサを備えるだろう。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタルの入出力接続、ステッパモータコントローラ基板などを備えてよい。
コントローラ１０２９は、堆積装置の全ての動作を制御してよい。システムコントローラ１０２９は、時間調整、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ウエハ温度、高周波（ＲＦ）電力レベル、ウエハチャックまたは台座の位置、および、特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令のセットを含む、システム制御ソフトウェアを実行する。いくつかの実施形態では、コントローラ１０２９に関連付けられたメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムが用いられてよい。
通常、コントローラ１０２９に関連付けられたユーザインタフェースがあるだろう。ユーザインタフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件の画像ソフトウェア画面、ならびにユーザ入力装置（ポインティング装置、キーボード、タッチ画面、マイクなど）を含んでよい。
システム制御ロジックは、任意の適した手法で構成されてよい。一般にロジックは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアにおいて設計または構成できる。駆動回路を制御するための命令は、ハードコードされてよい、またはソフトウェアとして提供されてよい。命令は、「プログラミング」によって提供されてよい。かかるプログラミングは、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、および、ハードウェアとして実行される特定のアルゴリズムを有する他のデバイスにおいてハードコードされたロジックを含む、任意の形のロジックを含むことが理解される。プログラミングは、汎用プロセッサで実行できるソフトウェア命令またはファームウェア命令を含むことも理解される。システム制御ソフトウェアは、任意の適したコンピュータ可読プログラミング言語でコードされてよい。
ゲルマニウム含有還元剤パルス、水素流、タングステン含有前駆体パルス、およびプロセスシーケンスにおける他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の適したコンピュータ可読プログラミング言語（例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン、またはその他）で書き込まれてよい。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プログラムで識別されたタスクを実行するためにプロセッサによって実行される。また、プログラムコードは、示されたようにハードコードされてよい。
コントローラパラメータは、例えば、処理ガスの組成および流量、温度、圧力、冷却ガス圧、基板温度、ならびにチャンバ壁温度などのプロセス条件に関する。これらのパラメータは、レシピの形でユーザに提供されてよく、ユーザインタフェースを用いて入力されてよい。
プロセスを監視するための信号は、システムコントローラ１０２９のアナログおよび／またはデジタルの入力接続によって提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、堆積装置１０００のアナログおよびデジタルの出力接続で出力される。
システムソフトウェアは、多くの異なる手法で設計または構成されてよい。例えば、様々なチャンバ部品のサブルーチンまたは制御オブジェクトは、開示の実施形態による堆積プロセスを実施するのに必要なチャンバ部品の動作を制御するように書き込まれてよい。このためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板位置決めコード、処理ガス制御コード、圧力制御コード、およびヒータ制御コードを含む。
いくつかの実施形態では、コントローラ１０２９は、上述の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を備える半導体処理装置を含みうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。これらの電子機器は、システムの様々な構成部品または副部品を制御できる「コントローラ」と呼ばれてよい。コントローラ１０２９は、処理要件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、いくつかのシステムでは高周波（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールおよび／または特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出を含む、本明細書に開示されたあらゆるプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
概してコントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造時における１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
いくつかの実施形態では、コントローラ１０２９は、システムと統合もしくは結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えばコントローラ１０２９は、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする「クラウド」内にあってよい、またはファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能の基準を調査して、現行の処理のパラメータを変更してよい、または現行の処理に続く処理工程を設定してよい、または新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のようにコントローラは、例えば互いにネットワーク接続された１つ以上の別々のコントローラを含むことと、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的に向けて協働することとによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路だろう。
制限するものではないが、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、ＣＶＤチャンバまたはＣＶＤモジュール、ＡＬＤチャンバまたはＡＬＤモジュール、ＡＬＥチャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい。
上述のように、コントローラは、ツールによって実施される処理工程に応じて、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１または複数と連通してよい。
コントローラ１０２９は、様々なプログラムを備えてよい。基板位置決めプログラムは、基板を台座またはチャックに載せ、基板とチャンバの他の部品（ガス入口および／または目標物など）との間の間隔を制御するために用いられるチャンバ部品を制御するためのプログラムコードを備えてよい。処理ガス制御プログラムは、ガスの組成、流量、パルス時間を制御するためのコード、および、必要に応じて、チャンバ内の圧力を安定させるために堆積前にチャンバにガスを流すためのコードを備えてよい。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムのスロットル弁を調節することにより、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを備えてよい。ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために用いられる加熱装置への電流を制御するためのコードを備えてよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ウエハチャックへの伝熱ガス（ヘリウムなど）の供給を制御してよい。
堆積中に監視されうるチャンバセンサの例は、マスフローコントローラ、圧力計などの圧力センサ、および、台座またはチャックに設置された熱電対を含む。所望のプロセス条件を維持するために、これらのセンサからのデータと共に適切にプログラムされたフィードバック制御アルゴリズムが用いられてよい。
前記は、単一チャンバまたはマルチチャンバの半導体処理ツールにおける開示の実施形態の実施を説明している。本明細書に記載の装置およびプロセスは、例えば、半導体デバイス、表示装置、ＬＥＤ、太陽光発電パネルなどの製作または製造のためのリソグラフィパターニングツールまたはそのプロセスと共に用いられてよい。通常、必ずではないが、かかるツール／プロセスは、共通の製作施設で一緒に用いられる、または実行されるだろう。膜のリソグラフィパターニングは通常、（１）スピンオンツールまたはスプレイオンツールを用いてワークピース（すなわち、基板）にフォトレジストを塗布する工程、（２）ホットプレート、炉、またはＵＶ硬化ツールを用いてフォトレジストを硬化させる工程、（３）ウエハステッパなどのツールを用いて、可視光、ＵＶ光、またはＸ線光にフォトレジストを露光する工程、（４）ウェットベンチなどのツールを用いて、レジストを現像してレジストを選択的に除去することによりレジストをパターニングする工程、（５）ドライエッチングツールまたはプラズマ支援エッチングツールを用いて、レジストパターンを下にある膜またはワークピースに転写する工程、および（６）ＲＦまたはマイクロ波プラズマレジスト剥離剤などのツールを用いてレジストを除去する工程、のいくつかまたは全ての工程を含み、各工程はいくつかの可能なツールによって提供される。
結び
前記の実施形態は、明確な理解のためにいくらか詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲内で一定の変更および修正が行われてよいことが明らかだろう。本実施形態のプロセス、システム、および装置の多くの他の手法があることに注意されたい。従って、本実施形態は制限的ではなく例示的とみなされるべきであり、本明細書に記載の詳細に限定されるものではない。本開示は以下の適用例を含む。
［適用例１］
方法であって、
１つ以上のフィーチャを有する基板を提供する工程であって、前記１つ以上のフィーチャの各々は、少なくとも１つの開口部と、前記少なくとも１つの開口部を通じて流体的にアクセス可能な内部領域とを有する、工程と、
前記１つ以上のフィーチャにモリブデンの第１の層を堆積する工程と、
前記第１の層を非共形に処理する工程であって、前記処理は、前記１つ以上のフィーチャの前記少なくとも１の開口部付近の前記第１の層の部分に、前記フィーチャの前記内部領域よりも深い前記第１の層の部分に対して優先的に施される、工程と、
を含む、方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記第１の層を非共形に処理する工程は、前記第１の層を非共形に抑制する工程を含む、方法。
［適用例３］
適用例１に記載の方法であって、
前記第１の層を非共形に処理する工程は、前記第１の層を非共形にエッチングする工程を含む、方法。
［適用例４］
適用例２または適用例３に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、モリブデンの前記第１の層を堆積する間に実施される、方法。
［適用例５］
適用例４に記載の方法であって、
モリブデン前駆体の流束または集結が、前記１つ以上のフィーチャの前記少なくとも１つの開口部寄りになるような条件下で、前記１つ以上のフィーチャを前記前駆体に曝露する工程を含む、方法。
［適用例６］
適用例５に記載の方法であって、
前記モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドである、方法。
［適用例７］
適用例６に記載の方法であって、
前記モリブデンオキシハライドは、エッチング反応により、前記１つ以上のフィーチャの前記１つ以上の開口部付近で前記内部領域よりも低い成長速度を有する、方法。
［適用例８］
適用例６に記載の方法であって、
前記モリブデンオキシハライドは、抑制処理により、前記１つ以上のフィーチャの前記１つ以上の開口部付近で前記内部領域よりも低い成長速度を有する、方法。
［適用例９］
適用例２または適用例３に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、モリブデンの前記第１の層が堆積した後に実施される、方法。
［適用例１０］
適用例９に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を抑制化学物質に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１１］
適用例１０に記載の方法であって、
前記抑制化学物質は、窒素含有化学物質である、方法。
［適用例１２］
適用例１１に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を窒素含有化学物質に曝露した後に、前記第１の層を水素ガスおよびモリブデン前駆体のうちのいずれかまたは両方に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１３］
適用例９に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層をエッチング化学物質に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１４］
適用例１３に記載の方法であって、
前記エッチング化学物質は、ハロゲン含有化学物質である、方法。
［適用例１５］
適用例１４に記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層をハロゲン含有化学物質に曝露した後に、前記基板を収容するチャンバをパージする工程を含む、方法。
［適用例１６］
適用例１～９のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を窒素含有化合物に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１７］
適用例１～９のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層をハロゲン含有化合物に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１８］
適用例１～９のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層をアンモニアまたは三フッ化窒素に曝露する工程を含む、方法。
［適用例１９］
適用例１～１８のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、非プラズマ熱プロセスである、方法。
［適用例２０］
適用例１～１８のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の層を処理する工程は、プラズマプロセスである、方法。
［適用例２１］
適用例１～２０のいずれかに記載の方法であって、
モリブデンの前記第１の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ 2 を用いる原子層堆積プロセスを含む、方法。
［適用例２２］
適用例１～２１のいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記第１の層を非共形に処理した後に、モリブデンの第２の層を堆積する工程を含む、方法。
［適用例２３］
適用例２２に記載の方法であって、
前記第２の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ 2 を用いる原子層堆積プロセスを含む、方法。
［適用例２４］
適用例１～２３のいずれかに記載の方法であって、
前記基板は、側壁を有する３Ｄ構造を備え、前記１つ以上のフィーチャの前記１つ以上の開口部は、前記側壁における開口部である、方法。
［適用例２５］
適用例１～２３のいずれかに記載の方法であって、
前記１つ以上のフィーチャは、閉端を有する、方法。
［適用例２６］
方法であって、
（ａ）第１のモリブデン（Ｍｏ）前駆体流量、Ｍｏ前駆体分圧、およびＭｏ前駆体ドーズ時間でＭｏ前駆体を用いて、フィーチャにＭｏの共形層を堆積する工程と、
（ｂ）Ｍｏ前駆体流量、Ｍｏ前駆体分圧、およびＭｏ前駆体ドーズ時間のうちの少なくとも１つを増加させて、前記フィーチャの開口部における前記Ｍｏ前駆体の流束を増加させ、それにより前記Ｍｏの共形層の上に第２のＭｏの層を堆積する工程と、
を含む、方法。
［適用例２７］
適用例２６に記載の方法であって、
前記Ｍｏ前駆体は、モリブデンオキシクロライドである、方法。
［適用例２８］
装置であって、
各々が基板を保持するように構成された１つ以上のステーションを有する処理チャンバと、
水素（Ｈ 2 ）ガス源、モリブデン前駆体ガス源、不活性パージガス源、および処理ガス源に接続するための１つ以上の処理ガス入口と、
前記装置における動作を制御するためのコントローラであって、
（ａ）基板上に第１のモリブデンの層を堆積するために、前記１つ以上の処理ガス入口を通じて、前記処理チャンバへのＨ 2 パルスおよびモリブデン前駆体パルスを交互に繰り返し、
（ｂ）（ａ）の後に、前記第１のモリブデンの層を処理するために処理ガスを注入し、
（ｃ）（ｂ）の後に、基板上に第１のモリブデンの層を堆積させるために、前記１つ以上の処理ガス入口を通じて、前記処理チャンバへのＨ 2 パルスおよびモリブデン前駆体パルスを交互に繰り返すための機械可読命令を備えるコントローラと、
を備える、装置。
［適用例２９］
装置であって、
各々が基板を保持するように構成された１つ以上のステーションを有する処理チャンバと、
水素（Ｈ 2 ）ガス源、モリブデン前駆体ガス源、不活性パージガス源、および処理ガス源に接続するための１つ以上の処理ガス入口と、
前記装置における動作を制御するためのコントローラであって、
（ａ）基板上に第１のモリブデンの層を堆積するために、前記１つ以上の処理ガス入口を通じて、前記処理チャンバにＨ 2 およびモリブデン前駆体を注入し、
（ｂ）（ａ）の後に、基板上に第１のモリブデンの層を堆積するために、Ｍｏ前駆体の流量およびドーズ時間のいずれかまたは両方を変更するための機械可読命令を備えるコントローラと、
を備える、装置。

Claims (25)

  1. 方法であって、
    １つ以上のフィーチャを有する基板を提供する工程であって、前記１つ以上のフィーチャの各々は、開口部と、前記開口部を通じて流体的にアクセス可能な内部領域とを有する、工程と、
    各フィーチャの前記内部領域が流体的にアクセス可能なままになるように、前記１つ以上のフィーチャの各々にモリブデンの第１の層を堆積する工程と、
    前記第１の層を非共形に処理する工程であって、前記処理は、前記１つ以上のフィーチャの前記開口部付近の前記第１の層の部分に、前記フィーチャの前記内部領域よりも深く堆積した前記第１の層の部分に対して優先的に施される、工程と、
    を含み、
    前記第１の層を非共形に処理する工程は、前記第１の層を非共形にエッチングする工程を含み、
    前記基板は、側壁を有する３Ｄ構造を備え、前記フィーチャは水平フィーチャであり、前記１つ以上のフィーチャの前記開口部は、前記側壁における開口部であり、
    前記第１の層を非共形に処理する工程は、前記１つ以上のフィーチャを処理ガスに曝露する工程を含み、前記処理ガスは、充填容器から供給される、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の層を非共形に処理する工程は、さらに、前記第１の層を非共形に抑制する工程を含む、方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、モリブデンの前記第１の層が堆積した後に実施される、方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を抑制化学物質に曝露する工程を含む、方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、
    前記抑制化学物質は、窒素含有化学物質である、方法。
  6. 請求項１～３のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を窒素含有化合物に曝露する工程を含む、方法。
  7. 請求項１～３のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層をハロゲン含有化合物に曝露する工程を含む、方法。
  8. 請求項１～３のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、前記第１の層を三フッ化窒素に曝露する工程を含む、方法。
  9. 請求項１～８のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、非プラズマ熱プロセスである、方法。
  10. 請求項１～８のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１の層を処理する工程は、プラズマプロセスである、方法。
  11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記プラズマは、遠隔に生成されたプラズマである、方法。
  12. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記プラズマは、ＮＦ3から生成される、方法。
  13. 請求項１～１２のいずれかに記載の方法であって、
    モリブデンの前記第１の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ2を用いる原子層堆積プロセスを含む、方法。
  14. 請求項１～１３のいずれかに記載の方法であって、さらに、
    前記第１の層を非共形に処理した後に、モリブデンの第２の層を堆積する工程を含む、方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記第２の層を堆積する工程は、モリブデンオキシハライド前駆体またはモリブデンハライド前駆体の還元剤としてＨ2を用いる原子層堆積プロセスを含む、方法。
  16. 請求項１～１５のいずれかに記載の方法であって、
    前記１つ以上のフィーチャは、閉端を有する、方法。
  17. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    前記１つ以上のフィーチャをモリブデン前駆体に曝露する工程であって、前記モリブデン前駆体は、充填容器から供給される、工程を含む、方法。
  18. 請求項１に記載の方法であって、
    モリブデンの前記第１の層を堆積する工程および前記第１の層を非共形にエッチングする工程は、同時に実施される、方法。
  19. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    少なくとも１つのモリブデンの第２の層を堆積する工程と、前記少なくとも１つの次の層を非共形にエッチングする工程とを含み、前記少なくとも１つの次の層を堆積およびエッチングする工程は、同時に実施される、方法。
  20. 請求項１に記載の方法であって、
    モリブデンの前記第１の層を堆積する工程およびモリブデンの前記第１の層を非共形に処理する工程は、前記フィーチャをモリブデンオキシクロライドに曝露する工程を含む、方法。
  21. 請求項１に記載の方法であって、
    モリブデン前駆体のドーズ時間、モリブデン前駆体の流量、チャンバ圧、およびモリブデン前駆体の分圧のうちの少なくとも１つは、前記前駆体の濃度を調節するために用いられ、前記１つ以上のフィーチャの前記内部領域の前記モリブデン前駆体の濃度は、前記１つ以上のフィーチャの前記開口部付近の前記モリブデン前駆体の濃度よりも低く、モリブデンの前記第１の層は、ボトムアップ式で堆積される、方法。
  22. 請求項１に記載の方法であって、
    モリブデンの前記第１の層は、酸化アルミニウムからなる誘電体表面上に直接堆積される、方法。
  23. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    少なくとも１つのモリブデンの次の層を堆積する工程を含み、モリブデンの前記第１の層は、モリブデンの前記次の層よりも低温で堆積される、方法。
  24. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の層を非共形にエッチングする工程は、前記基板をハロゲン含有ガスまたは窒素含有ガスに曝露する工程と、前記基板をパージガスに曝露する工程と、前記基板を表面処理ガスに曝露する工程と、を含む、方法。
  25. 請求項２４に記載の方法であって、
    前記処理ガスは、モリブデン前駆体、還元剤、もしくはその両方のパルス流または連続流であってよい、方法。
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