CN115803473A - 钼的沉积 - Google Patents

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Abstract

本文提供了沉积钼(Mo)薄膜的方法。所述方法涉及沉积诸如氧化钼、氮化钼或氮氧化钼的含钼(Mo)薄膜的薄层。然后将所述含Mo薄膜转化为元素Mo薄膜。然后可以在所述元素Mo薄膜上沉积本体Mo薄膜。在一些实施例中，工艺在相对低的温度下执行。

Description

钼的沉积
通过引用并入
PCT申请书作为本申请的一部分与本说明书同时提交。本申请要求同时提交的PCT申请书中确定的权益或优先权的每项申请在此以全文引用的方式并入，并且适用于任何目的。
背景技术
本文提供的背景技术描述是为了一般地呈现本公开的背景。当前提出的发明人的工作在此背景技术部分中描述的程度上以及在提交时并未具有作为现有技术的资格的描述的方面，均不能直接地或隐含地被视为本公开的现有技术。
金属的沉积是许多半导体制造工艺的必不可少的一部分。这些材料可用于水平互连、相邻金属层之间的过孔，以及金属层和装置之间的触点。然而，随着装置的缩小和更复杂的图案方案在工业中的应用，低电阻率金属薄膜的均匀沉积成为挑战。在诸如3D NAND结构的复杂的高深宽比结构中进行沉积，尤其具有挑战性。
发明内容
本文提供了沉积钼(Mo)薄膜的方法。该方法涉及沉积诸如氧化钼、氮化钼或氮氧化钼的含钼(Mo)薄膜的薄层。然后将含Mo薄膜转化为元素Mo薄膜。然后可以在元素Mo薄膜上沉积本体Mo薄膜。在一些实施例中，该工艺在相对低的温度下执行。
本公开的一个方面有关涉及使用第一原子层沉积(ALD)工艺从第一含钼前体和第一共反应物中沉积含钼(含Mo)层的方法，其中该第一含Mo前体是卤化钼或卤氧化钼，该第一共反应物是含氮和/或含氧的，并且该含Mo层包括氧和/或氮；将含Mo层转化为元素Mo层；并且使用第二ALD工艺从第二含钼前体和氢气(H2)在元素Mo层上沉积本体元素Mo，其中该第二含钼前体是卤化钼或卤氧化钼。
在一些实施例中，含Mo层是氮氧化钼、氮化钼或氮化钼层。在一些实施例中，将含Mo层转化为元素Mo层包括将含Mo层暴露于氢气(H2)中。在一些实施例中，含Mo层是非晶层。在一些实施例中，含Mo层是多晶层。在一些实施例中，第一ALD工艺和第二ALD工艺在同一腔室中执行并且不暴露于空气。在一些实施例中，该方法在小于400℃的衬底温度下执行。在一些实施例中，在第二ALD工艺期间发生将含Mo层转化为元素层。在一些实施例中，该方法进一步包括重复沉积含Mo层、将含Mo层转化为元素Mo层，以及一或多次沉积本体元素Mo。在一些实施例中，转化的元素Mo层含有小于0.5(原子)％的杂质。
在一些实施例中，第一ALD工艺包括多个ALD循环，并且将含Mo层转化为元素Mo层包括在至少多次ALD循环期间将含Mo层暴露于一或多个H2脉冲。根据各种实施例，第一含钼前体和第二含钼前体可以是相同或不同的前体。在一些实施例中，含氮和/或含氧共反应物是含氮的。在一些此类实施例中，含氮共反应物是氨气或肼。
本公开的另一方面涉及一种方法，其包括：将衬底暴露于第一原子层沉积(ALD)工艺的多个ALD循环，该第一ALD工艺的每个ALD循环包括一定剂量的第一含钼前体、一定剂量的含氮和/或含氧共反应物，其中第一含钼前体和含氮和/或含氧共反应物反应以形成含钼以及氮和氧中的一或两者的薄膜；以及在第一ALD工艺之后，将衬底暴露于第二ALD工艺的多个ALD循环中，该第二ALD工艺的每个循环包括一定剂量的第二含钼前体和一定剂量的H2共反应物，其中第二含钼前体和H2共反应物反应以形成钼。
在一些实施例中，第一含钼前体与第二含钼前体相同。在一些实施例中，第一含钼前体不同于第二含钼前体。在一些实施例中，第二ALD工艺中的ALD循环数是第一ALD工艺中的ALD循环数的至少5倍。
在一些实施例中，第一ALD工艺的至少多个多个ALD循环进一步包括一定剂量的氢气(H2)，其中一定剂量的H2在该循环的第一含钼前体剂量和一定剂量的含氮和/或含氧共反应物之后。在一些实施例中，含氮和/或含氧共反应物是含氮的。在一些此类实施例中，含氮共反应物是氨气或肼。
附图说明
图1A至1C是根据各种实施例的包括钼(Mo)层的材料堆叠的示意性实例。
图2A至4B提供了其中可以根据各种实施例采用包括Mo层的堆叠的结构的实例。
图4C示出了在沉积含钼衬垫层之后的结构的实例。
图5至8是示出根据各种实施例的方法中的操作的流程图。
图9A和9B示出了沉积的含Mo薄膜的电阻作为沉积后氢气浸泡时间的函数。
图10、11A、11B和12示出了根据本文所描述的实施例的适于进行沉积工艺的设备的实例。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本实施例的全面理解。可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施所公开的实施例。在其它情况下，未详细地描述熟知的工艺操作以避免不必要地模糊所公开的实施例。虽然将结合具体实施例描述所公开的实施例，但应理解的是，其并不旨在限制所公开的实施例。
在半导体装置制造中使用特征部的金属填充以形成电触点。在一些沉积工艺中，首先将金属成核层沉积到特征部中。通常，成核层是薄的共形层，其用于促进随后在其上形成本体材料。可以沉积成核层以适形地涂覆特征部的表面。适形于这些表面对于支持高质量沉积可能是关键的。成核层通常使用原子层沉积(ALD)方法来沉积。在本文提供的描述的上下文中，ALD广泛地体现了顺序添加用于在半导体衬底上反应的反应物的任何循环工艺。同样在所公开的实施例的上下文中，化学气相沉积(CVD)体现了其中将反应物一起引入到用于气相或表面反应的反应器中的工艺。ALD工艺不同于CVD工艺，并且反之亦然。
在沉积金属成核层之后，可以沉积本体金属。本体金属薄膜不同于金属成核层。本文所使用的本体金属是指用于填充特征部的大部分或全部的金属，诸如至少特征部的约50％。与成核层不同，成核层是薄的共形薄膜，有助于随后在其上形成本体材料，本体金属用于承载电流。其特征可在于与成核膜相比更大的晶粒大小和更低的电阻率。在各种实施例中，本体材料被沉积到至少
Figure BDA0004032716650000041
的厚度。
在本文所描述的实施例中，钼(Mo)可以是例如互连结构的主导体。因为Mo具有比金属诸如钨(W)更低的电子平均自由程，所以可以获得更低电阻率的薄膜。然而，使用Mo卤化物和Mo卤氧化物前体在低于550℃的温度下沉积Mo可能具有挑战性。
另一挑战是实现均匀的阶梯覆盖，尤其是当沉积到诸如3DNAND结构的高深宽比并且复杂的结构中时。这是因为可能难以获得对沉积气体的均匀暴露，特别是当结构的一些部分更容易被沉积气体进入时。特别地，用于沉积低电阻率薄膜的较低蒸气压金属前体往往导致差的阶梯覆盖。
本文提供了用于沉积纯Mo薄膜的方法和设备。在一些实施例中，该方法涉及使用含氧前体和/或含氧和/或含氮共反应物。由于在沉积工艺期间容易将氧和/或氮掺入薄膜中，因此从此些前体沉积纯金属薄膜可能具有挑战性。如果掺入氧和/或氮，则电阻率增加。在一些实施例中，可以实施本文所描述的方法和设备以沉积具有小于1原子百分比的氧和小于1原子百分比的氮的纯金属薄膜。
可以实施该方法和设备以形成用于逻辑和存储器应用的低电阻金属化堆叠结构。图1A至1C是根据各种实施例的包括Mo层的材料堆叠的示意性实例。图1A和1B绘示了特定堆叠中的材料顺序，并且可以与任何适当的架构和应用一起使用，如下面关于图2和3进一步所描述的。在图1A的实例中，衬底102具有沉积在其上的Mo层108。衬底102可以是硅或其它半导体晶片，例如，200mm晶片、300mm晶片或450mm晶片，包括其上沉积有一或多层材料，诸如电介质、导电或半-导电材料，的晶片。该方法还可以应用于在诸如玻璃、塑料等的其它衬底上形成金属化堆叠结构。
在图1A中，电介质层104在衬底102上。电介质层104可以直接沉积在衬底102的半导体(例如，硅(Si))表面上，或可以存在任何数目的介入层。电介质层的实例包括掺杂和无掺杂的氧化硅、氮化硅和氧化铝层，具体实例包括掺杂或无掺杂的氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。此外，在图1A中，扩散阻挡层106设置在Mo层108和电介质层104之间。扩散阻挡层的实例包括氮化钛(TiN)、钛/氮化钛(Ti/TiN)、氮化钨(WN)、碳氮化钨(WCN)和碳氮化钼(MoCN)。(应注意，可以使用化合物薄膜的任何适当原子比；例如，WCN是指WCxNy化合物，其中x和y大于0。)Mo层108是该结构的主导体。
图1B示出了材料堆叠的另一实例。在此实例中，堆叠包括衬底102、电介质层104，其中Mo层108沉积在电介质层104上，而无介入扩散阻挡层。如图1A所示，在衬底102和电介质层104之间可以有任何数目的介入层。
图1C示出了材料堆叠的另一实例。在此实例中，堆叠包括衬底102、金属层105，其中Mo层108直接沉积在金属层105上。金属层的实例包括钨(W)层、钴(Co)层、钛(Ti)层、钌(Ru)层和其它Mo层。如上所述，在衬底102和金属层105之间可以有任何数目的介入层。
虽然图1A至1C示出了金属化堆叠的实例，但是方法和所得到的堆叠不限于此。例如，在一些实施例中，Mo层可以直接沉积在Si或其它半导体衬底上。在一些实施例中，Mo层可以沉积在诸如硅化钛(TiSix)的金属硅化物上。更进一步地，Mo层可以沉积在多种类型的材料上。
上文和下文进一步描述的材料堆叠可以用于各种实施例中。图2A、2B、3A、3B、4A和4B提供了可以采用含金属堆叠的结构的实例。图2A描绘了包括硅衬底202中的Mo埋入字线(bWL)208的DRAM架构的示意性实例。在硅衬底202中蚀刻的沟槽中形成Mo bWL。为沟槽加衬的是共形阻挡层206和设置在共形阻挡层206和硅衬底202之间的绝缘层204。在图2A的实例中，绝缘层204可以是由诸如氧化硅或氮化硅材料的高k电介质材料形成的栅极氧化物层。
图2B描绘了包括提供到下层金属触点210的连接的Mo过孔209的过孔触点架构的实例。Mo过孔209被电介质层204包围。阻挡层可以或可以不设置在Mo过孔209和电介质层204之间。
图3A描绘了3D NAND结构323中的Mo字线308的示意性实例。在图3B中，示出了在Mo填充之后部分制造的3D NAND结构的3_D特征部的2-D渲染，包括Mo字线308和共形阻挡层306。图3B是具有图中所示的柱收缩部324的填充区域的横截面图，其表示在平图而不是横截面图中看到的收缩部。
图4A描绘了Mo填充在包括电介质(例如，SiO2)材料404的侧壁和金属硅化物(MSix)407的底表面的特征部中之后的Mo触点408的示意性实例。MSix 407连接到半导体层406，例如硅(Si)或硅锗(SiGe)。在图4A的实例中，电介质材料404主要是氧化物并且包括氮化物层414。金属硅化物的实例包括硅化钛(TiSix)、硅化镍(NiSix)、硅化钼(MoSix)、硅化钴(CoSix)、硅化铂(PtSix)、硅化钌(RuSix)和硅化镍铂(NiPtySix)。
图4B描绘了Mo填充在包括电介质(例如，SiO2)材料404的侧壁411和半导体层406，例如，硅(Si)或硅锗(SiGe)的底表面的特征部中之后的Mo触点408的示意性实例。例如，图4A和4B中的堆叠可以用于晶体管结结构。图2A至4B中的结构是可以实施本文所描述的方法的应用的实例。
图5是绘示沉积钼(Mo)的方法中的操作的工艺流程图。在操作502中，通过原子层沉积(ALD)在结构上形成含Mo衬垫层。在ALD方法中，衬底可以在循环中暴露，使得衬底首先暴露于合适的含Mo前体的脉冲，然后任选地净化前体，接着衬底暴露于共反应物的脉冲，并且然后任选地清洗共反应物。可以重复此些循环，直到在衬底上形成所期望厚度的成核层。前体和共反应物的顺序可以颠倒，使得顺序可以由共反应物剂量开始，然后是含Mo前体剂量。
含Mo衬垫层含有氧(O)和氮(N)中的一或两者。在一些实施例中，它可以是氧化钼(MoOx)、氮化钼(MoNy)或氮氧化钼(MoOxNy)，其中x和y是非零数。在一些实施例中，氧(O)在含Mo衬垫层的1和35原子百分比之间。在相同或其它实施例中，氮(N)在含Mo衬垫层的5和50原子百分比之间。如下面进一步所描述的，可以通过使用温度和还原剂来调节含Mo衬垫层的组成。
在一些实施例中，共反应物是还原剂。为了形成MoNy或MoOxNy，使用含氮还原剂。实例包括氨气(NH3)和肼(N2H4)。NH3在电介质上的化学吸附比其它还原剂诸如氢气(H2)更有利。NH3与Mo的氯氧化物和金属氯化物反应而不离解。这与例如使用H2作为还原剂的来自金属氯氧化物的ALD形成对比；H2在表面上离解以形成吸附的原子氢，这导致在电介质表面上的金属的初始成核期间反应性物质的浓度非常低以及表面覆盖度低。通过使用NH3和Mo的氯氧化物或Mo的氯化物前体，在比相同含Mo前体的H2还原所使用的温度低达几百度的沉积温度下，成核延迟被减少或消除。
在一些实施例中，还原剂可以是含硼或含硅还原剂，诸如乙硼烷(B2H6)或硅烷(SiH4)。这些还原剂可以与金属氯化物前体一起使用；然而，对于金属氯氧化物，B2H6和SiH4将与ALD工艺期间作为副产物形成的水反应并且形成固体B2O3和SiO2，其为绝缘的并且将保留在薄膜中，从而增加电阻率。与B2H6和SiH4 ALD工艺相比，在包括Al2O3的某些表面上使用NH3也具有改善的粘附性。
在一些实施例中，共反应物是氧化剂。例如，为了沉积MoOx，可以使用含氧共反应物，其实例包括水(H2O)。
含Mo前体是卤化钼前体或Mo的卤氧化物前体。卤化钼前体由式MoXz给出，其中X为卤素(氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I))并且z为2、3、4、5或6。MoXz前体的实例包括氟化钼(MoF6)、五氟化钼(MoF5)。在一些实施例中，使用不含氟的MoXz前体以防止氟蚀刻或掺入。在一些实施例中，使用不含溴和/或不含碘的MoXz前体以防止蚀刻或掺入溴或碘。氯化钼前体可以用于涉及掺入氟、溴或碘的实施例中。氯化钼前体的实例包括二氯化钼(MoCl2)、三氯化钼(MoCl3)、四氯化钼(MoCl4)、五氯化钼(MoCl5)和六氯化钼(MoCl6)。在一些实施例中，使用MoCl5或MoCl6。
卤氧化钼前体由式MoOyXz给出，其中X是卤素(氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I))，并且y和z是大于0的数，使得MoOyXz形成稳定的化合物。卤氧化钼的实例包括二氯化二氧化钼(MoO2Cl2)、四氯化氧化钼(MoOCl4)、四氟化氧化钼(MoOF4)、二溴化二氧化钼(MoO2Br2)和碘化钼MoO2I和Mo4O11I。MoOyXz前体可以用于形成例如具有含氮还原剂的MoOxNy薄膜。
卤化钼或卤氧化钼前体还可以是具有两个或两个以上卤素的混合卤化物前体。
如上所指示的，所得含Mo衬垫层不是元素薄膜，并且在一些实施例中是氮化钼、钼或氮氧化钼薄膜的化合物薄膜。在一些实施例中，可能存在来自沉积的残余氯、氟或其它卤素，特别是如果沉积在低温下进行。在一些实施例中，存在不超过痕量的残余卤素。
根据各种实施例，含Mo衬垫层可以是非晶层或多晶层。例如，MoOxNy薄膜是非晶的，而MoNy薄膜倾向于是多晶的。虽然MoNy薄膜具有比MoOxNy薄膜低的电阻率，但是使用MoOxNy薄膜可以改善阶梯覆盖。例如，当使用含氧含Mo前体(例如，MoO2Cl2或MoOCl4)与含氮还原剂时，温度可以用于控制薄膜组成和薄膜形态。例如，可以在不超过约450℃，例如300℃至450℃的衬底温度下沉积非晶薄膜。可以在高于450℃，例如高达700℃的较高温度下沉积多晶薄膜。MoOx薄膜也可以是非晶的，这取决于反应条件。
图4C示出了在沉积含Mo衬垫层415之后的特征部的实例。所沉积的含Mo衬垫层的实例厚度在5至
Figure BDA0004032716650000081
或20至
Figure BDA0004032716650000082
范围内。根据温度，这可以是例如约5至50个ALD循环。含Mo衬垫层通常适形于下层表面，尽管在一些实施例中其厚度可以在结构的不同部分上变化。如下面进一步所描述的，低温可以用于改善阶梯覆盖。在随后的工艺期间，含Mo衬垫层被转化为纯的(或不太纯的)元素Mo薄膜，其也适形于下层表面。在一些实施例中，厚度可以由于转化而减小。
用于含Mo衬垫层沉积的衬底温度可以在例如300℃至700℃的范围内。通过ALD沉积元素Mo薄膜通常使用在此范围的较高端的温度(例如，500℃)。对于低热预算应用，这可能是不可接受的高。在本文所描述的方法的一些实施例中，可以使用低温。此些温度可以是小于500℃、小于550℃、小于450℃、小于400℃，或小于350℃。低温可以用于改善阶梯覆盖。此外，低温可以增加沉积的Mo衬垫层的非晶特性。
在其上沉积含Mo衬垫层的表面取决于具体的应用，如以上参考图1A至4B所描述的。在一些实施例中，其直接沉积在电介质(例如，氧化硅、氧化铝、氮化硅等)表面上。在一些实施例中，其直接沉积在氮化钛表面上。更进一步地，在一些实施例中，其直接沉积在金属表面或半导体表面上。通过执行操作502，可以在任何表面上执行随后的元素Mo沉积。
在沉积含Mo衬垫层之后，在操作504中将其转化为元素Mo。这也可以表征为去除杂质，即N、O或任何其它非Mo成分。所得到的层可以具有比随后沉积的本体Mo层更多的杂质，但是它们被充分去除，使得堆叠电阻率与相同厚度的纯Mo堆叠相同或类似。厚度也将减小；例如，
Figure BDA0004032716650000091
沉积的MoOxNy薄膜可以为堆叠贡献约
Figure BDA0004032716650000092
的Mo。
根据各种实施例，操作504可以涉及使用H2共反应物的本体元素Mo的氢气(H2)浸泡和ALD沉积中的一或两者。如下面进一步讨论的，在一些实施例中，多次执行操作502和504，其中在每次迭代中沉积并且转化一部分含Mo衬垫层。如本文所描述的元素Mo为至少98％原子Mo。在一些实施例中，纯度可以更高，例如不超过1(原子)％、0.5(原子)％、0.1(原子)％的杂质。在一些实施例中，本体层可以具有较低的纯度水平，例如95％的Mo。下面参考图6至8提供转化工艺的进一步讨论。在一些实施例中，操作504在相对高的压力，例如60托，下执行。
在操作506中执行Mo的本体沉积。这可以通过使用含Mo前体和还原剂的ALD工艺来执行。含Mo前体可以与操作502中使用的含Mo前体相同或不同。在一些实施例中，例如，使用MoXz前体沉积含Mo衬垫层，并且使用MoOxXz前体沉积本体Mo层。根据各种实施例，本体沉积期间的衬底温度可以与含Mo衬垫层的沉积期间相同或不同。在操作506之后，用钼填充图4C所示的特征部，例如如图4B所示。
在一些实施例中，操作504发生在以H2作为还原剂的ALD工艺期间。同样如下面进一步讨论的，在一些实施例中，操作502至506被执行多次，其中在每次迭代中沉积并且转化一部分含Mo衬垫层以及沉积一部分本体层。在一些实施例中，所得到的转化的衬垫层和本体Mo层可以各自表征为具有少于1％的原子杂质。
在一些实施例中，操作504是在沉积含Mo衬垫层的全部厚度之后发生的氢气浸泡。例如，可以在操作502中可以沉积
Figure BDA0004032716650000101
的MoNy或MoOxNy层，随后在操作504中进行H2浸泡。H2浸泡的持续时间可以取决于基材温度、H2的分压和薄膜组成。
操作504期间的示例性衬底温度可以在300℃至700℃的范围内。MoNy、MoOxNy或MoOx的转化是热反应，因此较高的温度有利于转化。在一些实施例中，在较高的温度下可以使用短的持续时间和/或较低的分压。在一些实施例中，可以使用低于500℃，或不超过450℃、不超过400℃，或不超过350℃，或低于350℃的温度。
示例性室压可以在10托至70托的范围内，例如，30托。在一些实施例中，使用的室压为至少50托。在一些实施例中，H2的浓度可以是100％，使得H2的分压是室压。在较高温度下，H2可以用惰性气体诸如氩气(Ar)稀释至50％。示例性H2分压可以在10托至70托的范围内。高分压可以促进转化。在一些实施例中，可以使用至少30托、至少40托或至少50托的H2分压。
根据含Mo衬垫层的温度和厚度，示例性浸泡持续时间可以在30秒至10分钟的范围内。H2分压和薄膜组成也可以影响足以转化整个层的持续时间。根据各种实施例，H2浸泡可以是连续流或脉冲的。
在一些实施例中，操作506可以使用CVD工艺，其中含钼前体和H2或其它共反应物在腔室中同时处于气相中以进行反应。
如上所描述的，在一些实施例中，可以重复操作502和504。在一些实施例中，例如，可以将一或多个H2脉冲掺入到每个ALD循环中。参考图6提供了一个实例。在图6的实例中，NH3是在含Mo衬垫层的沉积期间的共反应物。其它共反应物可以用于如上所描述的其它实施例中。NH3可以与或不与H2一起提供，例如NH3∶H2体积比范围为100∶0至25∶75。在操作602中，提供一定剂量的NH3。它可以提供给容纳将在其上沉积钼的衬底的腔室。如下面进一步所描述的，在一些实施例中可以使用装料容器提供剂量。
然后在操作604中用氩气(Ar)净化该腔室。可以使用其它净化气体，并且在一些实施例中，可以省略操作604。在一些实施例中，可以使用一或多个装料容器来执行净化。
在操作606中提供含Mo前体剂量。它被提供给容纳衬底的腔室。如上所指示的，含Mo前体可以是卤化钼或卤氧化钼前体。这随后是操作608中的Ar净化。与操作604一样，净化可以使用不同的气体或省略。操作602至608是含Mo衬垫层的沉积循环的一部分。在每个沉积循环中可以沉积大约一个单层。在操作610中，衬底暴露于H2剂量。这随后可以是操作612中的Ar净化。操作612可以省略或可以使用另一种气体。
在一些实施例中，操作610和612完成沉积/转化循环，该工艺返回到操作602进行另一循环。在其它实施例中，在操作614中，重复操作610和612一或多次。操作610的一或多次迭代中的总H2暴露可以足以将该循环中沉积的含Mo衬垫层完全转化为元素Mo。例如，循环中的总H2暴露时间可以在1至60秒范围内。如上所描述的，转化含Mo衬垫层的H2暴露时间可以取决于温度、H2分压和薄膜组成。然后可以在操作616中重复操作602至614，直到形成元素Mo衬垫的全部厚度。
在一些实施例中，将含Mo衬垫层转化为元素Mo涉及使用H2作为共反应物通过ALD本体沉积Mo。图7示出了使用含Mo衬垫层的ALD沉积和元素Mo层的ALD沉积的重复循环的工艺的实例。首先在操作702处，执行使用含Mo前体和含N和/或含O共反应物的ALD工艺的多个循环。在实例中，使用通过净化分离的交替的氨气脉冲和氯氧化钼脉冲的5个循环来沉积约
Figure BDA0004032716650000111
的MoNy衬垫层。然后，在操作704处，执行使用含Mo前体和H2(没有附加的共反应物)的ALD工艺的多个循环。这具有两个效果：
Figure BDA0004032716650000112
的MoNy衬垫层转化为元素Mo，并且本体Mo沉积在元素Mo上。在实例中，操作704涉及沉积50A的本体Mo。在许多实施例中，操作704中的循环数大于操作702中的循环数。操作704对由操作702和704形成的Mo的总厚度贡献大于操作702。在一些实施例中，操作704沉积的薄膜是操作702沉积的薄膜的至少约2、5或10倍。在其它实施例中，操作704可以沉积与操作702大约相同量的薄膜。然后在操作706中重复操作702和704一或多次。在一个实例中，重复操作702和704四次，每次重复沉积
Figure BDA0004032716650000121
的含Mo衬垫层，该含Mo衬垫层被转化为元素Mo和
Figure BDA0004032716650000123
的本体钼，总厚度为约
Figure BDA0004032716650000122
的Mo。然后，在操作708中，执行使用含Mo前体和H2(没有附加的共反应物)的ALD工艺的多个循环。以此方式，本体沉积可以继续以完成特征部填充或以其它方式达到本体层的全部厚度。在一些实施例中，操作708涉及继续在操作706的最后迭代中开始的ALD工艺。在一些实施例中，可以省略操作706，只执行单个含Mo衬垫层沉积。
在一些实施例中，可以在图7所示的方法中执行一或多次H2浸泡。例如，操作702的ALD工艺可以包括如图6所示的一或多个H2脉冲。在另一实例中，可以在操作702与704之间和/或在操作704之后执行H2浸泡。
图8示出了可以用于沉积钼的另一工艺的实例。在图8的实例中，在多个含Mo衬垫层沉积循环之后执行H2浸泡。首先，在操作802中，执行使用含Mo前体和含N和/或含O共反应物的ALD工艺的多个循环。在实例中，使用通过净化分离的交替的氨气脉冲和氯氧化钼脉冲的5个循环来沉积约
Figure BDA0004032716650000124
的MoNy衬垫层。然后，在操作804处，如上所描述的执行H2浸泡。H2剂量可以是连续的或脉冲的，并且可以足以完全转化含Mo衬垫层的下层部分。在操作806中，重复操作802和804一或多次，以沉积含Mo衬垫层并且将其转化为元素Mo衬垫层。然后，在操作808中，执行使用含Mo前体和H2(没有附加的共反应物)的ALD工艺的多个循环。操作808可以继续以完成特征部填充或以其它方式达到本体层的全部厚度。
在替代实施例中，操作808或上文所描述的其它本体沉积操作可以涉及CVD(前体和共反应物的同向流动)或脉冲CVD(前体或共反应物或两者的脉冲，其间具有或不具有净化)，代替ALD或除ALD之外。还原剂共反应物的实例包括氢气(H2)、含硅还原剂诸如硅烷(SiH4)、含硼还原剂诸如乙硼烷(B2H6)，和含锗还原剂诸如锗烷(GeH4)。在一些实施例中，使用H2，因为在那里它比其它还原剂更不易掺入它的组成原子和/或形成更低电阻薄膜。
图9A和9B示出了在H2浸泡之前和之后由于含Mo衬垫层而导致的薄层电阻的降低。参考图9A，在350℃下沉积含Mo衬垫层，随后同样在350℃下进行H2浸泡。在浸泡约5分钟之后，电阻降低约50％。参考图9B，在450℃下沉积含Mo衬垫层，随后同样在450℃下进行H2浸泡。在浸泡约5分钟后，电阻降低超过50％。
虽然以上描述主要涉及钼沉积，但本文所描述的方法也可以用于其它金属的沉积，包括钨(W)、铬(Cr)、钒(V)和铱(Ir)。金属卤化物和金属卤氧化物前体包括MxOyXz形式的那些，其中M是感兴趣的金属(例如，W、Cr、V或Ir)并且X是卤化物(例如，氟(Fl)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I))并且x、y和z是可以形成稳定分子的大于零的任何数。此些前体的具体实例包括：四氟化氧化钨(WOF4)、四氯化氧化钨(WOCl4)、二氯化二氧化钨(WO2Cl2)、二氯化二氧化铬(CrO2Cl2)、二氯化二氧化铱(IrO2Cl2)和三氯氧化钒(VOCl3)。金属卤化物或金属卤氧化物前体也可以是具有两个或两个以上卤素的混合卤化物前体。特征部填充可以包括金属氮氧化物、金属氮化物或金属氧化物薄膜的沉积、使用H2浸泡或基于H2的本体沉积的转化，以及金属的本体沉积。
此外，虽然以上描述主要涉及热(非等离子体)沉积和浸泡工艺，但在一些实施例中，等离子体增强ALD(PEALD)和/或含H等离子体可以用于这些工艺。
设备
可以使用任何合适的腔室来实施所公开的实施例。示例性沉积设备包括各种系统，例如，可从加利福尼亚州菲蒙市(Fremont，California)的泛林研发公司(Lam ResearchCorp.)购得的
Figure BDA0004032716650000131
和
Figure BDA0004032716650000132
Max，或多种其它市售工艺系统中的任一种。在一些实施例中，该工艺可以在多个沉积台上并行地执行，或者可以在多个沉积台上顺序地执行。
图10描绘了具有用于维持低-压环境的处理室1002的ALD处理站1000的实施例的示意图。在一些实施例中，多个ALD处理站可以包括在共同的低压处理工具环境中。例如，下面进一步描述的图11描绘了多-站处理工具1100的实施例。在一些实施例中，ALD处理站1000的一或多个硬件参数，包括下面详细讨论的那些，可以由一或多个计算机控制器1050以编程方式调节。在一些其它实施例中，处理室可以是单站室。
ALD处理站1000与反应物输送系统1001a流体连通，用于将工艺气体输送到分配喷头1006。反应物输送系统1001a包括混合容器1004，用于调配和/或调节工艺气体，诸如含-Mo前体的气体、含氢气体、氩气或其它运载气体，或其它含反应物的气体，以输送到喷头1006。一或多个混合容器入口阀1020可以控制工艺气体向混合容器1004的引入。在各种实施例中，在处理站1000中执行初始含Mo衬垫层的沉积，并且在一些实施例中，可以在多站处理工具1000的同一站或另一站中执行其它操作，诸如H2浸泡和Mo本体沉积，如下面参考图11进一步所描述的。
作为实例，图10的实施例包括用于蒸发待供应到混合容器1004的液体反应物的蒸发点1003。在一些实施例中，蒸发点1003可以是加热的蒸发器。在一些实施例中，液体前体或液体反应物可以在液体注射器(未示出)中蒸发。例如，液体注射器可以将液体反应物的脉冲注入混合容器1004上游的运载气体流中。在一个实施例中，液体注射器可以通过将液体从较高压力闪蒸到较低压力来蒸发反应物。在另一实例中，液体注射器可以将液体雾化成分散的微滴，这些微滴随后在加热的输送管中蒸发。较小的液滴可能比较大的液滴更快地蒸发，减少了液体注射和完全蒸发之间的延迟。更快的蒸发可以降低蒸发点1003下游的管道长度。在一种情况中，液体注射器可以直接安装到混合容器1004。在另一情况中，液体注射器可以直接安装到喷头1006。
在一些实施例中，可以在蒸发点1003的上游提供液体流量控制器(LFC)，用于控制用于蒸发和输送到处理室1002的液体的质量流量。例如，LFC可以包括位于LFC下游的热质量流量计(MFM)。然后可以响应于由与MFM电连通的比例-积分-微分(PID)控制器提供的反馈控制信号来调节LFC的柱塞阀。然而，使用反馈控制可能花费一秒或更多时间来稳定液体流量。这可以延长给料液体反应物的时间。因此，在一些实施例中，LFC可以在反馈控制模式和直接控制模式之间动态切换。在一些实施例中，这可以通过禁用LFC的感应管和PID控制器来执行。根据各种实施例，一或多个装料容器可以连接到工艺气体供应，如下面参考图12所描述的。
喷头1006向衬底1012分配工艺气体。在图10所示的实施例中，衬底1012位于喷头1006的下方，并且示出为搁置在基座1008上。喷头1006可以具有任何合适的形状，并且可以具有用于将工艺气体分配到衬底1012的任何合适数目和布置的端口。
在一些实施例中，基座1008可以升高或降低以将衬底1012暴露于衬底1012和喷头1006之间的体积。在一些实施例中，基座1008可以经由加热器1010进行温度控制。在执行各种公开的实施例的操作期间，基座1008可以被设置为任何合适的温度，诸如在约300℃和约500℃之间。应了解，在一些实施例中，可以通过合适的计算机控制器1050以编程方式调节基座高度。在工艺阶段结束时，基座1008可以在另一衬底转移阶段期间降低以允许从基座1008去除衬底1012。
在一些实施例中，喷头1006的位置可以相对于基座1008调节以改变基板1012和喷头1006之间的体积。此外，应理解，基座1008和/或喷头1006的垂直位置可以通过本公开范围内的任何合适的机构来改变。在一些实施例中，基座1008可以包括用于旋转衬底1012的取向的旋转轴。在一些实施例中，这些示例性调节中的一或多个可以由一或多个合适的计算机控制器1050以编程方式执行。计算机控制器1050可以包括下面参考图10的控制器1050描述的任何特征部。
如果在沉积或转化期间使用等离子体，则喷头1006和基座1008与射频(RF)电源1014和匹配网络1016电连通，用于为等离子体供电。在一些实施例中，可以通过控制处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率和等离子体功率脉冲时间中的一或多个来控制等离子体能量。例如，RF电源1014和匹配网络1016可以在任何合适的功率下操作以形成具有所期望的自由基物质组成的等离子体。同样，RF电源1014可以提供任何合适频率的RF功率。在一些实施例中，RF电源1014可以被配置成彼此独立地控制高频RF电源和低频RF电源。示例性低频RF频率可以包括但不限于0kHz和900kHz之间的频率。示例性高频RF频率可以包括但不限于1.8MHz和2.45GHz之间，或大于约13.56MHz，或大于27MHz，或大于80MHz，或大于60MHz的频率。应理解，可以离散地或连续地调整任何合适的参数，以提供用于表面反应的等离子体能量。
在一些实施例中，可以通过一或多个等离子体监测器原位监测等离子体。在一种情况下，可以通过一或多个电压、电流传感器(例如，VI探针)来监测等离子体功率。在另一情况下，等离子体密度和/或工艺气体浓度可以通过一或多个光学发射光谱传感器(OES)来测量。在一些实施例中，一或多个等离子体参数可以基于来自此些原位等离子体监测器的测量来以编程方式调节。例如，OES传感器可以用于反馈回路中，用于提供等离子体功率的编程控制。应理解，在一些实施例中，可以使用其它监测器来监测等离子体和其它工艺特性。此监测器可以包括但不限于红外(IR)监测器、声学监测器和压力变送器。
在一些实施例中，可以经由输入/输出控制(IOC)定序指令来提供用于控制器1050的指令。在一个实例中，用于设置工艺阶段的条件的指令可以包括在工艺配方的对应配方阶段中。在一些情况下，可以顺序地安排工艺配方阶段，使得工艺阶段的所有指令与该工艺阶段同时执行。在一些实施例中，用于设置一或多个反应器参数的指令可以包括在配方阶段中。例如，第一配方阶段可以包括用于设置惰性气体和/或反应气体(例如，Mo前体)的流速的指令、用于设置运载气体(诸如氩气)的流速的指令，以及用于第一配方阶段的时间延迟指令。第二，后续配方阶段可以包括用于调整或停止惰性气体和/或反应气体的流速的指令，和用于调整运载气体或净化气体的流速的指令以及用于第二配方阶段的时间延迟指令。第三配方阶段可以包括用于调整H2的流速的指令、用于调整运载气体或净化气体的流速的指令以及用于第三配方阶段的时间延迟指令。第四，后续配方阶段可以包括用于调整或停止惰性气体和/或反应气体的流速的指令，和用于调整运载气体或净化气体的流速的指令以及用于第四配方阶段的时间延迟指令。应理解，在本公开的范围内，这些配方阶段可以以任何合适的方式进一步细分和/或迭代。
此外，在一些实施例中，处理站1000的压力控制可以由蝶形阀1018提供。如图10的实施例所示，蝶形阀1018对下游真空泵(未示出)提供的真空进行节流。然而，在一些实施例中，处理站1000的压力控制也可以通过改变引入处理站1000的一或多种气体的流速来调节。
图11A和11B示出了处理系统的实例。图11A示出了包括多个腔室的处理系统的实例。系统1100包括转移模块1103。转移模块1103提供清洁的真空环境，以最小化当衬底在各个模块之间移动时被处理的衬底被污染的风险。能够执行上述ALD和/或浸泡工艺的多站室1109安装在转移模块1103上。初始含Mo衬垫层沉积可以在与后续转化和/或Mo本体沉积相同或不同的站或腔室中执行。
腔室1109可以包括多个站1111、1113、1115和1117，这些站可以顺序地执行根据所公开的实施例的操作。例如，腔室1109可以被配置成使得站1111使用卤化钼前体和含O或含N共反应物执行ALD沉积，站1113执行随后的H2浸泡，并且站1115和1117使用卤氧化钼前体和H2执行本体Mo的ALD。在另一实例中，腔室1109可以被配置成使得站1111执行清洁、站1113执行含Mo衬垫层的ALD，以及站1115和1117沉积本体Mo。在另一实例中，腔室1109可以被配置成进行衬底的并行处理，其中每个站顺序地执行多个处理。
在具有适当分布的操作的多站室中可以包括两个或两个以上站，例如2至6个。例如，两站室可被配置成在第一站中执行含Mo衬垫层的ALD，随后在第二站中执行本体Mo的ALD。站可以包括加热的基座或衬底支撑、一或多个气体入口或喷头或分散板。
一或多个单站或多-站模块1107也安装在转移模块1103上。在一些实施例中，可以在模块1107中执行如上所述的预清洁，之后在真空下将衬底转移到用于ALD的另一模块(例如，另一模块1107或腔室1109)。
系统1100还包括一或多个晶片源模块1101，其中在处理之前和之后存储晶片。大气转移室1119中的大气机器人(未示出)可以首先将晶片从源模块1101移动到装载锁1121。转移模块1103中的晶片转移装置(通常为机械手单元)将晶片从装载锁1121移动到安装在转移模块1103上的模块中并且在模块间移动。
在一些实施例中，Mo的ALD在第一腔室中执行，该第一腔室可以是类似系统1100的系统的一部分，W或Mo或其它导电材料作为覆盖层沉积的CVD或PVD在另一腔室中执行的，该另一腔室可以不耦合到公共转移模块，而是另一系统的一部分。
图11B是具有晶片源模块1101、转移模块1103、大气转移室1119和装载锁1121的系统1100的实施例，如上面参考图11A所描述的。图11B中的系统具有三个单站模块1157a至1157c。系统1100可以被配置成顺序执行根据所公开的实施例的操作。例如，单站模块1157可以被配置成使得第一模块1157a执行ALD沉积，第二模块1157b执行H2浸泡，并且第三模块1157c执行本体Mo的ALD。站可以包括加热的基座或衬底支撑、一或多个气体入口或喷头或分散板，如参考图10所描述的。此外，在一些实施例中，该站可以配备有一或多个装料容器。如上所描述的，至少H2浸泡可以涉及装料容器。图12中示出了示例性设备，其中四个气体源(前体、NH3共反应物、H2和净化气体)各自连接到装料容器1201。根据各种实施例，这些气体源的全部或仅这些气体源的子集可以连接到装料容器。装料容器1201用于建立加压的气体体积，然后流入处理室。来自装料容器1201的气体被加压(例如，至300托至700托)并且经由喷头1206进入腔室。还示出了用于支撑晶片的基座1208。
回到图11A和11B，在各种实施例中，采用系统控制器1129来控制沉积期间的工艺条件。控制器1129通常包括一或多个存储装置和一或多个处理器。处理器可以包括CPU或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进电动机控制器板等。
控制器1129可以控制设备的所有活动。系统控制器1129执行系统控制软件，包括用于控制定时、气体混合物、室压、腔室温度、晶片温度、射频(RF)功率电平、晶片卡盘或基座位置以及特定工艺的其它参数的指令集。在一些实施例中可以采用存储在与控制器1129相关联的存储器装置上的其它计算机程序。
通常，将存在与控制器1129相关联的用户界面。用户界面可以包括显示屏、设备和/或工艺条件的图形软件显示器，以及诸如定点装置、键盘、触摸屏、麦克风等的用户输入装置。
可以以任何合适的方式配置系统控制逻辑。通常，逻辑可以在硬件和/或软件中设计或配置。用于控制驱动电路的指令可以是硬编码的或作为软件提供的。指令可以通过″编程″来提供。此编程被理解为包括任何形式的逻辑，包括数字信号处理器中的硬编码逻辑、专用集成电路，以及具有实施为硬件的特定算法的其它装置。编程还被理解为包括可以在通用处理器上执行的软件或固件指令。系统控制软件可以用任何合适的计算机可读编程语言来编码。
用于控制Mo前体脉冲、氢气脉冲和氩气流量以及工艺序列中的其它工艺的计算机程序代码可以用任何常规计算机可读编程语言编写：例如，汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其它。编译的目标代码或脚本由处理器执行以执行在程序中标识的任务。同样如所指示的，程序代码可以是硬编码的。
控制器参数涉及工艺条件，诸如例如工艺气体组成和流速、温度、压力、冷却气体压力、衬底温度和室壁温度。这些参数以配方的形式提供给用户，并且可以利用用户界面进入。
用于监测该工艺的信号可以由系统控制器1129的模拟和/或数字输入连接提供。在沉积设备的模拟和数字输出连接上输出用于控制该工艺的信号。
可以以多种方式设计或配置系统软件。例如，可以写入各种腔室部件子程序或控制对象以控制执行根据所公开的实施例的沉积工艺所需的腔室部件的操作。用于此目的的程序或程序部分的实例包括衬底定位代码、工艺气体控制代码、压力控制代码和加热器控制代码。
在一些实施方案中，控制器1129是系统的一部分，该系统可以是上述实例的一部分。此些系统可以包括半导体处理设备，包括一或多个处理工具、一或多个腔室、一或多个用于处理的平台，和/或特定的处理部件(晶片基座、气流系统等)。这些系统可以与用于在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后控制其操作的电子器件集成。电子器件可以称为″控制器″，其可以控制一或多个系统的各种部件或子部分。根据处理要求和/或系统类型，控制器1129可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括工艺气体的输送、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、一些系统中的射频(RF)生成器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片移入和移出与特定系统连接或接口的工具和其它转移工具和/或装载锁。
广泛地说，控制器可以定义为具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用终点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、被定义为专用集成电路(ASIC)的芯片，和/或一或多个微处理器，或执行程序指令的微控制器(例如，软件)。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式传送到控制器的指令，定义用于在半导体晶片上或为半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施例中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在晶片的一或多个层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯的制造期间完成一或多个处理步骤。
在一些实施方案中，控制器1129可以是计算机的一部分或耦合到计算机，该计算机与系统集成、耦合到系统、另外联网到系统，或其组合。例如，控制器1129可以在″云″中，或者在可以允许远程访问晶片处理的fab主机计算机系统的全部或部分中。计算机可以允许对系统的远程访问，以监测制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查来自多个制造操作的趋势或性能度量、改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前处理，或开始新的处理。在一些实例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络向系统提供工艺配方，该网络可以包括本地网络或因特网。远程计算机可以包括能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，该参数和/或设置然后从远程计算机传送到系统。在一些实例中，控制器接收呈数据形式的指令，该指令指定将在一或多个操作期间执行的处理步骤中的每一个的参数。这些参数可以特定于要执行的工艺的类型和控制器被配置成与之接口或控制的工具的类型。因此，如以上所描述的，控制器可以是分布式的，诸如通过包括一或多个分立的控制器，这些分立的控制器联网在一起并且为共同的目工作，诸如本文所描述的工艺和控制。用于此些目的的分布式控制器的实例是与位于远程(诸如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一或多个集成电路连通的腔室上的一或多个集成电路，其组合以控制腔室上的工艺。
在没有限制的情况下，示例性系统可以包括等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转冲洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、斜边蚀刻室或模块、PVD室或模块、CVD室或模块、ALD室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块，以及在半导体晶片的制造和/或生产中可以关联或使用的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据由工具执行的一或多个工艺步骤，控制器可以与一或多个其它工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其它工具接口、邻近工具、相邻工具、位于整个工厂的工具、主计算机、另一控制器，或在材料运输中使用的工具连通，该在材料运输中使用的工具将晶片的容器带到半导体生产厂中的工具位置和/或装载端口并从工具位置和/或装载端口带走。
控制器1129可以包括各种程序。衬底定位程序可以包括用于控制腔室部件的程序代码，该腔室部件用于将衬底装载到基座或卡盘上，并且用于控制衬底和腔室的其它部分，诸如气体入口和/或靶，之间的间隔。工艺气体控制程序可以包括用于控制气体组成、流速、脉冲时间的代码，以及任选地用于在沉积之前使气体流入腔室以稳定腔室中的压力的代码。压力控制程序可以包括用于通过调节例如腔室的排气系统中的节流阀来控制腔室中的压力的代码。加热器控制程序可以包括用于控制到用于加热衬底的加热单元的电流的代码。可替代地，加热器控制程序可以控制传热气体诸如氦气向晶片卡盘的输送。
可以在沉积期间监测的腔室传感器的实例包括质量流量控制器、压力传感器，诸如压力计，和位于基座或卡盘中的热电偶。适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用以维持所期望的工艺条件。
前述描述了在单室或多室半导体处理工具中所公开的实施例的实施方案。本文所描述的设备和工艺可以与光刻图案化工具或工艺结合使用，例如用于制造或生产半导体装置、显示器、LED、光伏板等。通常，尽管不是必须的，此些工具/工艺将在共同的制造设施中一起使用或进行。薄膜的光刻图案化通常包括以下步骤中的一些或全部，每个步骤提供有数个可能的工具：(1)使用旋涂或喷涂工具在工件，即衬底，上施加光刻胶；(2)使用热板或熔炉或UV固化工具固化光刻胶；(3)采用诸如晶片步进机的工具，将光刻胶暴露于可见光或UV或x射线光下；(4)显影抗蚀剂，以便选择性地去除抗蚀剂，并且从而使用诸如湿式工作台的工具将其图案化；(5)通过使用干法或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转移到下层的薄膜或工件中；以及(6)使用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离器的工具去除抗蚀剂。
结论
尽管出于清楚理解的目的已经详细描述了前述实施例，但是显而易见的是，可以在所附权利要求的范围内实践某些改变和修改。应注意，存在许多实施本实施例的工艺、系统和设备的替代方式。因此，本实施例被认为是说明性的而非限制性的，并且实施例不限于本文给出的细节。

Claims (20)

1.一种方法，其包含：
使用第一原子层沉积(ALD)工艺从第一含钼前体和第一共反应物沉积含钼(Mo)层，其中所述第一含钼前体是卤化钼或卤氧化钼，所述第一共反应物是含氮和含氧中的至少一种，并且所述含钼层包含氧和/或氮；
将所述含Mo层转化为元素Mo层；以及
使用第二ALD工艺从第二含钼前体和氢气(H2)在所述元素Mo层上沉积本体元素Mo，其中所述第二含钼前体是卤化钼或卤氧化钼。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Mo层是氮氧化钼、氮化钼或氮化钼层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含Mo层转化为元素Mo层包含将所述含Mo层暴露于氢气(H2)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述转化的元素Mo层含有小于0.5(原子)％的杂质。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Mo层是非晶层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Mo层是多晶层。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一ALD工艺和所述第二ALD工艺在同一腔室中执行并且不暴露于空气。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在低于400℃的温度下执行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第二ALD工艺期间发生将所述含Mo层转化为元素层。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包含重复沉积所述含Mo层，将所述含Mo层转化为元素Mo层，以及一或多次沉积本体元素Mo。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一ALD工艺包含多个ALD循环，并且将所述含Mo层转化为元素Mo层包含在至少多个所述多个ALD循环期间将所述含Mo层暴露于一或多个H2脉冲。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含钼前体和所述第二含钼前体是相同的前体。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一共反应物是含氮的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述含氮共反应物是氨气或肼。
15.一种方法，其包含：
将衬底暴露于第一原子层沉积(ALD)工艺的多个ALD循环，所述第一ALD工艺的每个ALD循环包含一定剂量的第一含钼前体、一定剂量的含氮和/或含氧共反应物，并且其中所述第一含钼前体和所述含氮和/或含氧共反应物反应以形成含钼以及氮和氧中的一或两者的薄膜；以及
在所述第一ALD工艺之后，将所述衬底暴露于第二ALD工艺的多个ALD循环，所述第二ALD工艺的每个循环包含一定剂量的第二含钼前体和一定剂量的H2共反应物，其中所述第二含钼前体和H2共反应物反应以形成钼。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一含钼前体与所述第二含钼前体相同。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二ALD工艺中的ALD循环数是所述第一ALD工艺中的ALD循环数的至少5倍。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一ALD工艺的至少多个所述多个ALD循环进一步包含一定剂量的氢气(H2)，其中所述一定剂量的H2在所述循环的所述第一含钼前体剂量和所述一定剂量的所述含氮和/或含氧共反应物之后。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述含氮和/或含氧共反应物是含氮的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述含氮共反应物是氨气或肼。
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