[发明专利]金属的生长工艺

说明书

本发明涉及金属的生长工艺，包括以下步骤：在炉管内放入基体；将基体加热至沉积温度；在炉管内通入气态的六氟化钨和氢气，在基体上沉积得到钨薄膜；通过对炉管进行高温退火，实现对钨薄膜的高温退火。本发明通过在金属钨的生长工艺中加入高温退火步骤，降低了沉积形成的钨的电阻率和应力，进一步减小了整个器件的电阻和晶圆的弯曲。此外，对于三维存储器中的其他金属结构，本次创新性的退火工艺对其他结构制成具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及一种金属的生长工艺。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，目前存储器制造技术已经逐步从简单的平面结构过渡到较为复杂的三维结构，三维存储器的技术研发是国际研发的主流之一。

随着存储器技术的发展由二维到三维，对工艺的要求也越来越严苛。同时，作为栅极材料的金属钨的生长方式也逐渐从物理气相沉积慢慢发展到化学气相沉积。通常情况下，所谓的化学气相沉积，是在中温或者高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上，特殊情况下，通过等离子和激光辅助技术促进化学反应，也可以使沉积在较低的温度下进行。

在目前的三维存储器结构中，金属钨栅极结构由于具有很高的深宽比，为了实现良好的金属栅极的填充性能，一般采用低温环境的化学气相沉积的生长方式。但是在低温条件下，形成的金属钨栅通常会具有较高的电阻率和应力，这是因为，金属钨的化学气相沉积过程中会用到反应气体六氟化钨(WF₆)与氢气(H₂)。在钨生长时，氟元素很容易积聚在金属钨晶粒的晶界且无法逃逸出去，这会增加整个金属钨薄膜的电阻率，同时低温生长时薄膜也会存在很大的应力。

金属钨栅的高电阻率会直接导致整个器件的电阻升高，同时金属钨栅的高应力也会对后续的光刻过程造成影响。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种金属的生长工艺。

一种金属的生长工艺，包括以下步骤：

在炉管内放入基体。

将基体加热至沉积温度。

在炉管内通入气态的金属初始化合物和辅助气体，在基体上沉积得到金属薄膜。

对金属薄膜高温退火。

其中，通过对炉管高温退火实现对金属薄膜的高温退火，炉管高温退火的温度为650～750℃，退火的时长为1.5～3.5小时。

其中，沉积温度为200～400℃。

其中，金属为钨，初始化合物为六氟化钨，辅助气体为氢气，基体为包括硅衬底和堆叠结构的晶圆。

其中，炉管高温退火的温度为700℃，退火的时长为2小时。

本发明通过在金属钨的生长工艺中加入高温退火步骤，降低了沉积形成的钨的电阻率和应力，进一步减小了整个器件的电阻和晶圆的弯曲。此外，对于三维存储器的其他金属结构，本次创新性的退火工艺对其他结构制成具有重要的指导意义。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的金属的生长工艺的流程图。

具体实施方式