KR20200135547A - Low temperature molybdenum film deposition using boron nucleation layer - Google Patents

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솽 멍
리처드 울리히 앗시온
브라이언 클라크 헨드릭스
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

본 개시내용은 붕소 및 몰리브데넘 핵생성 층을 이용하는 몰리브데넘 막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 결과적인 몰리브데넘 막은 낮은 전기 저항률을 갖고, 실질적으로 붕소가 없고, 붕소 또는 몰리브데넘 핵생성 층을 사용하지 않는 종래의 화학 기상 증착 공정에 비해 감소된 온도에서 제조될 수 있다. 이러한 공정에 의해 형성된 몰리브데넘 핵생성 층은 MoCl5 또는 MoOCl4의 에칭 효과로부터 기판을 보호할 수 있고, 몰리브데넘 핵생성 층의 상부에 후속 CVD Mo 성장의 핵생성을 용이하게 하고, 더 낮은 온도에서 Mo CVD 증착을 가능하게 한다. 핵생성 층은 또한 후속 CVD Mo 성장의 입자 크기를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 따라서 Mo 막의 전기 저항률을 제어한다.The present disclosure relates to a method of making a molybdenum film using a boron and molybdenum nucleation layer. The resulting molybdenum film has a low electrical resistivity, is substantially boron free, and can be produced at a reduced temperature compared to a conventional chemical vapor deposition process that does not use a boron or molybdenum nucleation layer. The molybdenum nucleation layer formed by this process can protect the substrate from the etching effect of MoCl 5 or MoOCl 4 , facilitate the nucleation of subsequent CVD Mo growth on top of the molybdenum nucleation layer, and further Allows Mo CVD deposition at low temperatures. The nucleation layer can also be used to control the particle size of the subsequent CVD Mo growth, thus controlling the electrical resistivity of the Mo film.

Description

붕소 핵생성 층을 이용하는 저온 몰리브데넘 막 증착Low temperature molybdenum film deposition using boron nucleation layer

관련 출원의 상호 참조Cross-reference of related applications

본 출원은 2016년 11월 23일에 출원된 미국 가출원 번호 62/425,705의 이익을 주장하는 2017년 11월 22일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/820,640의 일부계속출원이며, 그 개시내용은 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.This application is a continuation in part of U.S. Patent Application No. 15/820,640 filed on November 22, 2017 claiming the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/425,705 filed on November 23, 2016, the disclosure of which is all For the purpose, the entirety is incorporated herein by reference.

기술분야Technical field

본 개시내용은 몰리브데넘에 대한 전통적인 고온 기상 증착 조건을 사용하여 달성되는 것과 유사한 증착 속도를 가지면서 더 낮은 공정 온도에서 제조될 수 있는, 기상 증착된 몰리브데넘 막 또는 층에 관한 것이다. 더 낮은 온도 증착에 의해 형성된 결과적인 몰리브데넘 막 또는 층은 또한 저-저항률을 갖고, 반도체 장치 및 디스플레이 장치와 같은 다양한 물품에서 사용될 수 있다.The present disclosure relates to a vapor-deposited molybdenum film or layer that can be fabricated at lower processing temperatures while having a deposition rate similar to that achieved using traditional high temperature vapor deposition conditions for molybdenum. The resulting molybdenum film or layer formed by lower temperature evaporation also has a low resistivity and can be used in a variety of articles such as semiconductor devices and display devices.

몰리브데넘은 메모리, 논리 칩, 및 폴리실리콘-금속 게이트 전극 구조물을 사용하는 다른 장치 내의 물질로서 텅스텐을 잠재적으로 대체할 수 있는 저-저항률 내화성 금속이다. 몰리브데넘을 함유하는 박막은 또한 일부 유기 발광 다이오드, 액정 디스플레이, 및 또한 박막 태양 전지 및 광전지에서 사용될 수 있다. 얇은 몰리브데넘막을 장벽 막으로서 사용할 수 있다.Molybdenum is a low-resistivity refractory metal that can potentially replace tungsten as a material in memories, logic chips, and other devices that use polysilicon-metal gate electrode structures. Thin films containing molybdenum can also be used in some organic light emitting diodes, liquid crystal displays, and also thin film solar cells and photovoltaic cells. A thin molybdenum film can be used as a barrier film.

얇은 몰리브데넘 막을 증착시키기 위해 다양한 전구체 및 기상 증착 기술이 사용되어 왔다. 전구체는 무기 및 유기금속 시약을 포함하고 기상 증착 기술은 화학 기상 증착 (CVD) 및 원자 층 증착 (ALD) 뿐만 아니라 다수의 변형, 예컨대 UV 레이저 광분해 CVD, 플라즈마 보조 CVD, 및 플라즈마 보조 ALD를 포함할 수 있다. CVD 및 ALD 공정은 고도로 비평면인 미세전자 장치의 형상에 대해 우수한 등각 단차 피복성을 제공할 수 있기 때문에 점점 더 사용되고 있지만, 플라즈마 보조 증착 및 고온 증착 시스템의 비용 및 복잡성은 제조 비용 및 공구 비용을 증가시킬 수 있다. 고온 공정은 또한 이전에 증착된 또는 기저의 구조물을 손상시킬 수 있다.Various precursor and vapor deposition techniques have been used to deposit thin molybdenum films. Precursors include inorganic and organometallic reagents and vapor deposition techniques include chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD) as well as a number of modifications, such as UV laser photolysis CVD, plasma assisted CVD, and plasma assisted ALD. I can. CVD and ALD processes are increasingly being used because they can provide excellent conformal step coverage to the geometry of highly non-planar microelectronic devices, but the cost and complexity of plasma assisted deposition and high temperature deposition systems can drive manufacturing costs and tool costs. Can increase. High-temperature processes can also damage previously deposited or underlying structures.

전형적인 CVD 공정에서, 전구체는 낮은 압력 또는 주위 압력 반응 챔버에서 임의로 가열된 기판 (예를 들어 웨이퍼) 위로 통과한다. 전구체는 기판 표면 상에서 반응 및/또는 분해되어 몰리브데넘과 같은 증착된 물질의 박막을 생성한다. 휘발성 부산물은 반응 챔버를 통한 기체 유동에 의해 제거된다. 일부 금속 막은 반응 챔버에 2개 이상의 기체를 공급하여 기판 상의 금속의 증착으로 이어지는 기체의 반응에 의해 CVD 공정으로 형성된다. 증착된 막 두께 및 균일성은 온도, 압력, 기체 유량 및 혼합 균일성, 화학적 고갈 효과 및 시간 등의 많은 파라미터의 조정에 의존성이다.In a typical CVD process, the precursor is passed over an optionally heated substrate (eg wafer) in a low pressure or ambient pressure reaction chamber. The precursors react and/or decompose on the surface of the substrate to create a thin film of a deposited material such as molybdenum. Volatile by-products are removed by gas flow through the reaction chamber. Some metal films are formed in a CVD process by the reaction of gases leading to the deposition of metal on the substrate by supplying two or more gases to the reaction chamber. The deposited film thickness and uniformity is dependent on the adjustment of many parameters such as temperature, pressure, gas flow rate and mixing uniformity, chemical depletion effect and time.

내화 금속 막은, 밀폐된 챔버에서 이산화규소와 같은 기판을 약 500℃ 내지 800℃의 온도로 가열하는 단계, 가열된 표면을 몰리브데넘 헥사플루오라이드와 같은 기화된 물질로 짧은 기간 동안 처리하여 후속적으로 증착될 몰리브데넘 층에 대한 표면의 부착성을 증가시키는 단계, 챔버로부터 미반응된 모든 몰리브데넘 헥사플루오라이드를 퍼징하는 단계, 이어서 일부 새롭게 기화된 몰리브데넘 헥사플루오라이드를 수소와 혼합하여 몰리브데넘 헥사플루오라이드를 환원시키고, HF(g)을 생성하고, 가열된 표면 상에 몰리브데넘의 일부를 증착시킴으로써 몰리브데넘 막을 증착시키는 단계를 포함하는 CVD 공정으로 기판 상에 증착되었다. 이러한 증착을 위한 고온은 가공 장비를 복잡하게 만들고 온도 민감성 장치에 대한 열 예산을 소비한다. 또한, HF(g)의 독성 및 HF(g)의 취급을 위한 관련된 저감 및 안전 장비는 이러한 공정을 비싸고 복잡하게 한다.The refractory metal film is followed by heating a substrate such as silicon dioxide to a temperature of about 500° C. to 800° C. in a sealed chamber, and treating the heated surface with a vaporized material such as molybdenum hexafluoride for a short period of time. Increasing the adhesion of the surface to the molybdenum layer to be deposited with hydrogen, purging all unreacted molybdenum hexafluoride from the chamber, followed by mixing some newly vaporized molybdenum hexafluoride with hydrogen To reduce the molybdenum hexafluoride, generate HF(g), and deposit a molybdenum film on the heated surface by depositing a molybdenum film on the substrate. . The high temperature for these depositions complicates the processing equipment and consumes the thermal budget for temperature sensitive devices. In addition, the toxicity of HF(g) and the associated abatement and safety equipment for the handling of HF(g) make this process expensive and complicated.

우수한 단차 피복성을 갖는 평활한 저-저항률 몰리브데넘 막은, 약 700℃의 고온에서 몰리브데넘 전구체로서 MoOCl4 또는 MoCl5 및 환원 기체로서 H2를 사용하여, 화학 기상 증착 (CVD)에 의해 기판 상에 증착될 수 있다. 이러한 고온 몰리브데넘 막은 유용하지만, 더 낮은 증착 온도는 DRAM 또는 광전지와 같은 장치를 제조하는데 사용되는 물질의 열 예산을 덜 소비하고, 덜 비싸고 덜 복잡한 장비를 사용하여 막을 제조할 수 있기 때문에 보다 더 유리할 것이다. 상기 증착 공정 동안 기판의 온도가 700℃ 미만으로 낮아짐에 따라, MoOCl4 및 MoCl5 둘 다에 대해 약 550℃인 반응 온도 컷오프가 관찰되었다. 이러한 온도 부근에서, 막 조도가 증가하고, 막 저항률이 증가하고, 막 증착 속도가 감소하여 결국 컷오프 온도 미만에서는 중단된다. 이 컷오프 온도는 또한 몰리브데넘 막의 단차 피복성 성능을 제한하였다. 우수한 단차 피복성을 갖는 평활한 저-저항률 몰리브데넘 막은 반도체 장치 제조에 사용되는 박막의 매우 유익한 품질이다.A smooth, low-resistivity molybdenum film with excellent step coverage was obtained by chemical vapor deposition (CVD) using MoOCl 4 or MoCl 5 as a molybdenum precursor and H 2 as a reducing gas at a high temperature of about 700°C. It can be deposited on the substrate. These high-temperature molybdenum films are useful, but the lower deposition temperatures are more because they consume less thermal budget of the materials used to make devices such as DRAM or photovoltaic cells, and the films can be made using less expensive and less complex equipment. It will be advantageous. As the temperature of the substrate was lowered to less than 700° C. during the deposition process, a reaction temperature cutoff of about 550° C. was observed for both MoOCl 4 and MoCl 5 . Around this temperature, the film roughness increases, the film resistivity increases, and the film deposition rate decreases, eventually stopping below the cutoff temperature. This cutoff temperature also limited the step coverage performance of the molybdenum film. A smooth low-resistivity molybdenum film with excellent step coverage is a very beneficial quality of thin films used in semiconductor device manufacturing.

더 낮은 증착 온도에서 복잡하고 고가인 가열 및 증기 저감 장비 없이 다양한 기판 상에 몰리브데넘 금속 막 및 코팅을 제조할 필요가 계속되고 있다.There continues to be a need to fabricate molybdenum metal films and coatings on a variety of substrates at lower deposition temperatures and without complex and expensive heating and vapor abatement equipment.

550℃ 내지 700℃ 사이에서 형성된 거친 고-저항률 막을 비롯한 고온 몰리브데넘 가공의 문제점을 극복하기 위해, 붕소 분해 층 또는 붕소 핵생성 층을 기판 상에 증착시키고, 후속적으로 이를 550℃ 미만의 온도에서 기판 상에 고품질 몰리브데넘 핵생성 층으로 대체하였다. 이러한 방식으로 제조된 몰리브데넘 핵생성 층은, 예를 들어 MoCl5의 에칭 효과로부터 기저의 기판을 보호하여 상부의 후속적인 평활한 CVD Mo 성장의 핵생성을 용이하게 하고, 더 낮은 온도에서 CVD Mo 증착을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌다. 몰리브데넘 핵생성 층은 또한 벌크 몰리브데넘의 후속 CVD 성장의 입자 크기를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 따라서 최종 몰리브데넘 막의 전기 저항률을 제어할 수 있다. 일부 경우에, SEM으로 볼 수 있는 다량의 붕소가 몰리브데넘 층 아래에서 발견되었고, 이는 막 저항률을 증가시킨다. 이는 특히 다수의 교번하는 붕소 및 몰리브데넘의 층이 증착되는 경우 문제가 되었다. 고온 몰리브데넘 막 형성의 문제 및 증착된 몰리브데넘 핵생성 층 내의 다량의 붕소의 존재에 대한 해결책은 몰리브데넘 및 염소의 분자, 예를 들어 MoOCl4 또는 MoCl5을 함유하는 증기와의 반응에 의해 기판 상의 실질적으로 모든 증착된 고체 붕소 핵생성 층을 소비 또는 대체함으로써 극복되었다. 이러한 반응은 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하고, 수소와 같은 환원 기체의 존재 또는 부재 하에서 일어날 수 있으며, 동시에 붕소 핵생성 층을 대체한다. 결과적인 몰리브데넘 핵생성 층은 예를 들어 수소와 같은 환원 기체의 존재 하에서 MoOCl4 또는 MoCl5를 포함하는 증기 조성물을 사용하여, 후속 벌크 Mo CVD 막 형성 공정을 위한 컷오프 온도를 MoOCl4 경우 400℃ 내지 575℃ 사이, MoCl5의 경우 450℃ 내지 550℃ 사이로 낮춘다. 이러한 방식으로 형성된 몰리브데넘 CVD 막은 낮은 막 저항률을 가졌고, 평활하고, 몰리브데넘 전구체로서 MoOCl4 또는 MoCl5를, 환원 기체로서 H2를 사용하여 약 700℃의 고온에서 화학 기상 증착된 (CVD) 몰리브데넘에 의해 기판 상에 증착된 몰리브데넘 막에 비해 더 우수한 단차 피복성을 가졌다.In order to overcome the problems of high-temperature molybdenum processing, including coarse high-resistivity films formed between 550°C and 700°C, a boron decomposition layer or boron nucleation layer is deposited on a substrate, and subsequently it is at a temperature of less than 550°C. Was replaced with a high quality molybdenum nucleation layer on the substrate. The molybdenum nucleation layer prepared in this way, for example, protects the underlying substrate from the etching effect of MoCl 5 to facilitate the nucleation of the subsequent smooth CVD Mo growth on top, and CVD at lower temperatures. It has been found to enable Mo deposition. The molybdenum nucleation layer can also be used to control the particle size of the subsequent CVD growth of bulk molybdenum, thus controlling the electrical resistivity of the final molybdenum film. In some cases, a large amount of boron, which can be seen by SEM, was found under the molybdenum layer, which increases the film resistivity. This was particularly a problem when multiple alternating layers of boron and molybdenum were deposited. The solution to the problem of high temperature molybdenum film formation and the presence of large amounts of boron in the deposited molybdenum nucleation layer is the reaction with a vapor containing molecules of molybdenum and chlorine, for example MoOCl 4 or MoCl 5 By consuming or replacing substantially all of the deposited solid boron nucleation layer on the substrate. This reaction forms a molybdenum nucleation layer and can take place in the presence or absence of a reducing gas such as hydrogen, at the same time replacing the boron nucleation layer. The resulting molybdenum nucleation layer uses, for example, a vapor composition comprising MoOCl 4 or MoCl 5 in the presence of a reducing gas such as hydrogen, to set the cutoff temperature for the subsequent bulk Mo CVD film formation process of MoOCl 4 In the case of 400 ℃ to 575 ℃, in the case of MoCl 5 is lowered to between 450 ℃ to 550 ℃. The molybdenum CVD film formed in this way had a low film resistivity, was smooth, and was chemically vapor deposited (CVD) at a high temperature of about 700° C. using MoOCl 4 or MoCl 5 as a molybdenum precursor and H 2 as a reducing gas. ) It had better step coverage compared to the molybdenum film deposited on the substrate by molybdenum.

본 개시내용은 기판 상에 몰리브데넘 핵생성 층을 제조하는 조성물 및 방법에 관한 것이다. 임의로, 기판은 그 자체가 몰리브데넘 핵생성 층일 수 있다. 대안적으로, 기판은 몰리브데넘을 실질적으로 함유하지 않을 수 있다.The present disclosure relates to compositions and methods for making a molybdenum nucleation layer on a substrate. Optionally, the substrate may itself be a molybdenum nucleation layer. Alternatively, the substrate may be substantially free of molybdenum.

방법은 기판 상의 기존의 고체 붕소를 포함하는 핵생성 층과 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물의 반응의 작용 또는 단계를 포함할 수 있다. 일부 버전에서, 증기 조성물은 환원 기체를 실질적으로 함유하지 않는다. 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 유지되고, 증기와의 반응은 기판 위에 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하면서 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비한다. 일부 버전에서, 몰리브데넘 핵생성 층은 450℃ 내지 480℃ 사이의 온도에서 유지되는 기판 상에 형성될 수 있다. 일부 버전에서, 증착된 몰리브데넘 핵생성 층은 약 5 옹스트롬 (5Å) 내지 약 100 옹스트롬 (100Å) 범위의 두께를 가질 수 있다. 적합하게는, 증착된 몰리브데넘 핵생성 층의 두께는 약 5 내지 약 50 옹스트롬 범위, 임의로 5 내지 약 30 옹스트롬 범위, 예를 들어 약 5 내지 약 20 옹스트롬 범위일 수 있다. 몰리브데넘 및 염소의 분자를 포함하는 증기 조성물은 10 Torr 내지 60 Torr 사이의 압력 및 일부 버전에서 20 Torr 내지 40 Torr의 압력에서 가열된 기판을 갖는 반응 챔버 내에 존재할 수 있다.The method may comprise the action or step of the reaction of a vapor composition comprising molecules containing molybdenum and chlorine atoms with a nucleation layer comprising an existing solid boron on a substrate. In some versions, the vapor composition is substantially free of reducing gas. The substrate is maintained at a temperature between 450° C. and 550° C., and the reaction with the vapor consumes at least a portion of the boron nucleation layer while forming a molybdenum nucleation layer over the substrate. In some versions, the molybdenum nucleation layer may be formed on a substrate maintained at a temperature between 450°C and 480°C. In some versions, the deposited molybdenum nucleation layer may have a thickness ranging from about 5 angstroms (5 Å) to about 100 angstroms (100 Å). Suitably, the thickness of the deposited molybdenum nucleation layer can range from about 5 to about 50 angstroms, optionally from 5 to about 30 angstroms, for example from about 5 to about 20 angstroms. Vapor compositions comprising molecules of molybdenum and chlorine may be present in a reaction chamber having a substrate heated at a pressure between 10 Torr and 60 Torr and in some versions between 20 Torr and 40 Torr.

본 발명의 한 측면은 기판 상의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물과 반응시키는 단계를 포함하며, 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 존재하고; 상기 반응은 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하고, 기판 위에 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 것인, 몰리브데넘 층을 제조하는 방법을 제공한다.One aspect of the present invention includes reacting a nucleation layer comprising boron on a substrate with a vapor composition comprising molecules containing molybdenum and chlorine atoms, wherein the substrate is at a temperature between 450°C and 550°C. Exist; The reaction provides a method for producing a molybdenum layer, wherein the reaction consumes at least a portion of the boron nucleation layer and forms a molybdenum nucleation layer over the substrate.

실질적으로 소비되는 붕소를 포함하는 핵생성 층은 약 5Å 내지 약 100Å 사이의 두께를 가질 수 있다. 적합하게는, 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 약 5 내지 약 50 옹스트롬 범위, 임의로 약 5 내지 약 30 옹스트롬 범위, 예를 들어 약 5 내지 약 20 옹스트롬 범위일 수 있다.The nucleation layer comprising boron that is substantially consumed may have a thickness between about 5 Å and about 100 Å. Suitably, the thickness of the nucleation layer comprising boron may range from about 5 to about 50 angstroms, optionally from about 5 to about 30 angstroms, for example from about 5 to about 20 angstroms.

유리하게는, 붕소를 포함하는 핵생성 층은 상기 반응에 의해 실질적으로 소비될 수 있고, 그에 따라 몰리브데넘 층이 원소 분석에 의해 5wt% 미만의 붕소, 임의로 1wt% 미만의 붕소를 포함한다.Advantageously, the nucleation layer comprising boron can be substantially consumed by the reaction, so that the molybdenum layer comprises less than 5 wt% boron, optionally less than 1 wt% boron by elemental analysis.

붕소 핵생성 층은 적합하게는 가열된 기판 상의 B2H6의 분해에 의해 형성될 수 있다. 일부 버전에서, 기판은 붕소 핵생성 층 증착 동안 300℃ 내지 450℃로 가열된다. 붕소 핵생성 층을 증착하기 위해 다른 붕소 함유 전구체 및 조건이 사용될 수 있다. 예를 들어, 450℃ 내지 550℃ 사이에서 몰리브데넘 증착에 사용되는 동일한 또는 실질적으로 동일한 온도가 붕소 핵생성 층의 증착을 위해 사용될 수 있다. The boron nucleation layer can suitably be formed by decomposition of B 2 H 6 on a heated substrate. In some versions, the substrate is heated to 300° C. to 450° C. during boron nucleation layer deposition. Other boron containing precursors and conditions can be used to deposit the boron nucleation layer. For example, the same or substantially the same temperature used for the molybdenum deposition between 450° C. and 550° C. can be used for the deposition of the boron nucleation layer.

따라서, 일부 버전에서, 방법은 기판 위의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 증착하는 단계를 포함하고, 기판은 300℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 존재한다.Thus, in some versions, the method includes depositing a nucleation layer comprising boron over a substrate, the substrate being at a temperature between 300°C and 550°C.

방법은 임의로 상기 기판 위의 상기 몰리브데넘 핵생성 층 위에 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 증착하는 단계로, 기판은 300℃ 내지 550℃ 사이의 온도; 임의로 300℃ 내지 450℃의 온도에 있는 단계, 및 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 몰리브데넘 및 염소 원자를 포함하는 분자를 포함하는 증기 조성물과 반응시키는 단계로, 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에 있고; 상기 반응은 추가의 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하고 추가의 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 단계를 포함한다.The method optionally comprises depositing a nucleation layer comprising additional boron over the molybdenum nucleation layer over the substrate, the substrate having a temperature between 300° C. and 550° C.; Optionally at a temperature of 300° C. to 450° C., and reacting the nucleation layer comprising additional boron with a vapor composition comprising molecules comprising molybdenum and chlorine atoms, wherein the substrate is 450° C. to 550° C. Is at a temperature between °C; The reaction includes consuming at least a portion of the additional boron nucleation layer and forming an additional molybdenum nucleation layer.

추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 적합하게는 5Å 내지 100Å 사이일 수 있다. 적합하게는, 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 약 5 내지 약 50 옹스트롬 범위, 임의로 약 5 내지 약 30 옹스트롬 범위, 예를 들어 약 5 내지 약 20 옹스트롬 범위일 수 있다. 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 증착 두께는 기판 위의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 증착 두께보다 작을 수 있다.The thickness of the nucleation layer comprising additional boron may suitably be between 5 Å and 100 Å. Suitably, the thickness of the nucleation layer comprising additional boron may range from about 5 to about 50 angstroms, optionally from about 5 to about 30 angstroms, such as from about 5 to about 20 angstroms. The deposition thickness of the nucleation layer comprising additional boron may be less than the deposition thickness of the nucleation layer comprising boron on the substrate.

방법은 제1 기간 동안 기판 위에 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기상 증착하는 단계 및 제2 기간 동안 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기상 증착하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 기간은 제1 기간보다 짧다.The method may include vapor deposition of a nucleation layer comprising boron over a substrate during a first period and vapor deposition of a nucleation layer comprising additional boron during a second period, the second period being Shorter than 1 period.

추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층은 상기 반응에 의해 실질적으로 소비될 수 있고, 그에 따라 추가의 몰리브데넘 층이 원소 분석에 의해 5wt% 미만의 붕소, 임의로 1wt% 미만의 붕소를 포함한다.The nucleation layer comprising additional boron can be substantially consumed by the reaction, so that the additional molybdenum layer comprises less than 5 wt% boron, optionally less than 1 wt% boron by elemental analysis.

유리하게는, 증착 및 반응 단계는 반복되어 복수의 추가의 몰리브데넘 핵생성 층을 형성할 수 있다.Advantageously, the deposition and reaction steps can be repeated to form a plurality of additional molybdenum nucleation layers.

임의로, 몰리브데넘 핵생성 층(들)은 450℃ 내지 480℃ 사이의 온도에서 유지되는 기판 상에 형성될 수 있다. 유리하게는, 증기 조성물은 10 Torr 내지 60 Torr 사이의 압력에 있을 수 있다. 증기 조성물은 환원 기체를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다.Optionally, the molybdenum nucleation layer(s) may be formed on a substrate maintained at a temperature between 450°C and 480°C. Advantageously, the vapor composition can be at a pressure between 10 Torr and 60 Torr. The vapor composition may be substantially free of reducing gas.

방법은 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 기판 위의 몰리브데넘 핵생성 층 또는 추가의 몰리브데넘 핵생성 층은 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 구성할 수 있다.It will be appreciated that the method may include manufacturing an upper molybdenum nucleation layer. A molybdenum nucleation layer or an additional molybdenum nucleation layer on the substrate may constitute an upper molybdenum nucleation layer.

실제로, 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 제조하기 위한 방법의 또 다른 버전은 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기판 위에 또는 기판 위의 몰리브데넘 핵생성 층 위에 증착하는 단계를 포함하고, 여기서 기판 또는 기판 위의 몰리브데넘 핵생성 층은 300℃ 내지 550℃, 임의로 300℃ 내지 450℃ 사이의 온도이고, 후속적으로 붕소를 포함하는 핵생성 층과 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물의 반응을 포함하며, 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 존재한다.Indeed, another version of the method for making an upper molybdenum nucleation layer comprises depositing a nucleation layer comprising boron over a substrate or over a molybdenum nucleation layer over the substrate, wherein the substrate or The molybdenum nucleation layer on the substrate is at a temperature between 300° C. and 550° C., optionally between 300° C. and 450° C., and subsequently contains a nucleation layer comprising boron and molecules containing molybdenum and chlorine atoms. And the reaction of the vapor composition, wherein the substrate is present at a temperature between 450°C and 550°C.

증기 조성물과 붕소 층 사이의 반응은 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하여 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 형성한다. 이 방법의 버전에서 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 5Å 내지 100Å 사이일 수 있다. 적합하게는, 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 약 5 내지 약 50 옹스트롬 범위, 임의로 약 5 내지 약 30 옹스트롬 범위, 예를 들어 약 5 내지 약 20 옹스트롬 범위일 수 있다.The reaction between the vapor composition and the boron layer consumes at least a portion of the boron nucleation layer to form the upper molybdenum nucleation layer. In this version of the method, the thickness of the nucleation layer comprising boron may be between 5 Å and 100 Å. Suitably, the thickness of the nucleation layer comprising boron may range from about 5 to about 50 angstroms, optionally from about 5 to about 30 angstroms, for example from about 5 to about 20 angstroms.

기판 상에 상부 몰리브데넘 층을 제조하는 방법의 일부 버전에서, 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하는 것은 붕소 핵생성 층을 실질적으로 또는 완전히 소비한다. 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하는 것은 휘발성 붕소 화합물을 생성할 수 있다.In some versions of the method of making an upper molybdenum layer on a substrate, consuming at least a portion of the boron nucleation layer substantially or completely consumes the boron nucleation layer. Consuming at least a portion of the boron nucleation layer can produce volatile boron compounds.

상부 몰리브데넘 핵생성 층을 제조하는 방법의 다양한 버전에서, 붕소를 포함하는 핵생성 층 (붕소 분해 층으로도 지칭됨)을 증착하는 단계 및 이를 몰리브데넘 및 염소를 함유하는 분자들을 포함하는 증기 조성물과 반응하는 단계를 1회 이상 반복할 수 있다. 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층은 SEM 분석, 원소 분석 또는 전기 저항률 측정으로부터 결정된 바와 같이 붕소를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다.In various versions of the method of making an upper molybdenum nucleation layer, depositing a nucleation layer comprising boron (also referred to as a boron decomposition layer) and it comprising molecules containing molybdenum and chlorine. The step of reacting with the vapor composition may be repeated one or more times. The one or more molybdenum nucleation layers may be substantially free of boron, as determined from SEM analysis, elemental analysis, or electrical resistivity measurements.

몰리브데넘 핵생성 층을 제조하는 방법은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 상부 몰리브데넘 핵생성 층 위에 벌크 몰리브데넘 층을 기상 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 몰리브데넘 착물을 사용하여 벌크 몰리브데넘 층을 기상 증착시킬 수 있다. 일부 버전에서, 몰리브데넘 착물은 몰리브데넘 및 염소를 함유한다. 또 다른 버전에서, 몰리브데넘 착물은 MoCl5를 포함할 수 있거나 또는 MoOCl4를 포함할 수 있다.The method of manufacturing the molybdenum nucleation layer may include vapor deposition of a bulk molybdenum layer over the upper molybdenum nucleation layer at a temperature between 450°C and 550°C. The molybdenum complex can be used to vapor-deposit a bulk molybdenum layer. In some versions, the molybdenum complex contains molybdenum and chlorine. In another version, the molybdenum complex may comprise MoCl 5 or may comprise MoOCl 4 .

적합하게는, 막의 두께는 200 옹스트롬 이상일 수 있고, 몰리브데넘 막의 저항률은 몰리브데넘 핵생성 층이 없는 700℃의 기판 상에 상기 몰리브데넘 착물로부터 증착된 실질적으로 유사한 두께 ±10%의 몰리브데넘 막의 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 저항률의 ±20%일 수 있다.Suitably, the thickness of the film may be 200 angstroms or more, and the resistivity of the molybdenum film is ±10% of a substantially similar thickness deposited from the molybdenum complex on a 700° C. substrate without a molybdenum nucleation layer. It may be ±20% of the resistivity measured at room temperature (RT, 20°C-23°C) of the ribdenum film.

몰리브데넘 막을 제조하는 방법의 버전에서, 기판 위의 몰리브데넘 막은 최상부 벌크 몰리브데넘 층 및 하나 이상의 하부의 몰리브데넘 핵생성 층을 포함한다. 몰리브데넘 막은 200 옹스트롬 이상의 몰리브데넘 막 층 두께에 대해 25μΩ·cm 미만인 전기 저항률을 가질 수 있고, 일부 버전에서 몰리브데넘 막은 200 옹스트롬 이상의 몰리브데넘 층 두께에 대해 20μΩ·cm 미만인 전기 저항률을 갖는다. 저-저항률의 몰리브데넘 막은 더 낮은 전력을 소비하고 더 높은 저항률의 몰리브데넘 막을 갖는 장치보다 열을 적게 발생한다.In a version of the method of making a molybdenum film, the molybdenum film over the substrate comprises a top bulk molybdenum layer and at least one bottom molybdenum nucleation layer. The molybdenum film may have an electrical resistivity of less than 25 μΩ·cm for a layer thickness of a molybdenum film of 200 angstroms or more, and in some versions the molybdenum film may have an electrical resistivity of less than 20 μΩ·cm for a layer thickness of a molybdenum layer of 200 angstroms or more Have. Low-resistivity molybdenum films consume lower power and generate less heat than devices with higher resistivity molybdenum films.

몰리브데넘 막을 제조하는 방법의 다른 버전에서, 기판 위의 몰리브데넘 막은 최상부 벌크 몰리브데넘 층 및 하나 이상의 하부의 몰리브데넘 핵생성 층들을 포함한다. 기판 위의 몰리브데넘 막은 800 옹스트롬 내지 200 옹스트롬 사이의 두께를 갖는 몰리브데넘 막에 대해 10μΩ·cm 내지 25μΩ·cm 사이의 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 전기 저항률을 가질 수 있고, 일부 버전에서, 전기 저항률은 12μΩ·cm 내지 25μΩ·cm 사이일 수 있고, 일부 다른 버전에서, 전기 저항률은 10μΩ·cm 내지 20μΩ·cm 사이일 수 있다. 일부 버전에서, 몰리브데넘 막은 200Å 내지 1000Å의 두께를 갖는다. 몰리브데넘 막의 제조 방법의 또 다른 버전에서, 몰리브데넘 막의 저항률은 700℃의 유사한 기판 상에서 증착된 유사한 두께 ±10%의 기상 증착된 몰리브데넘 막의 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 저항률의 ±20% 이내일 수 있다.In another version of the method of making a molybdenum film, the molybdenum film over the substrate includes a top bulk molybdenum layer and one or more bottom molybdenum nucleation layers. The molybdenum film on the substrate can have an electrical resistivity measured at room temperature (RT, 20°C-23°C) between 10 μΩ·cm and 25 μΩ·cm for a molybdenum film having a thickness between 800 angstroms and 200 angstroms. And, in some versions, the electrical resistivity may be between 12 μΩ·cm and 25 μΩ·cm, and in some other versions, the electrical resistivity may be between 10 μΩ·cm and 20 μΩ·cm. In some versions, the molybdenum film has a thickness of 200 Å to 1000 Å. In another version of the method for making a molybdenum film, the resistivity of the molybdenum film is at room temperature (RT, 20° C.-23° C.) of a vapor deposited molybdenum film of similar thickness ±10% deposited on a similar substrate at 700° C. It may be within ±20% of the measured resistivity.

기판 상에 몰리브데넘 막을 제조하는 방법의 한 버전은 250℃ 내지 550℃의 온도 범위 및 10 Torr 내지 60 Torr의 압력 범위에서 기판을 B2H6 기체에 노출시키는 단계; 기판 표면 상에 고체 붕소 핵생성 층을 형성하는 단계; 붕소 핵생성 층을 450℃ 초과의 온도에서 몰리브데넘 및 염소 원자를 포함하는 증기에 노출시키는 단계 및 붕소 층을 몰리브데넘 핵생성 층으로 변환하는 단계 및 BCl3(g) 또는 BOCl(g)과 같은 붕소 화합물을 생성하는 단계; 임의로 처음 4개 단계를 1회 이상 반복하여 추가의 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 단계; 및 몰리브데넘 및 염소 원자를 포함하는 몰리브데넘 착물의 H2 환원에 의해 상부 몰리브데넘 핵생성 층 위에 몰리브데넘을 550℃ 이하의 온도에서 CVD 증착하는 단계의 작용 또는 단계들을 포함할 수 있다.One version of a method of making a molybdenum film on a substrate includes exposing the substrate to a B 2 H 6 gas at a temperature range of 250° C. to 550° C. and a pressure range of 10 Torr to 60 Torr; Forming a solid boron nucleation layer on the substrate surface; Exposing the boron nucleation layer to a vapor comprising molybdenum and chlorine atoms at a temperature above 450° C. and converting the boron layer to a molybdenum nucleation layer and BCl 3 (g) or BOCl (g) Producing a boron compound such as; Optionally repeating the first four steps at least once to form an additional molybdenum nucleation layer; And CVD deposition of molybdenum on the upper molybdenum nucleation layer at a temperature of 550° C. or lower by H 2 reduction of the molybdenum complex containing molybdenum and chlorine atoms. have.

기판 상에 몰리브데넘 막을 제조하는 또 다른 버전은 먼저 300℃ 내지 550℃의 온도 범위 및 10 Torr 내지 60 Torr의 압력 범위에서 기판을 B2H6 기체에 노출시키는 작용 또는 단계들을 포함한다. 붕소 분해 또는 붕소 핵생성 층은 기판 표면 상에 형성되고, 이 층의 두께는 B2H6 유동 및 투여 시간에 의해 제어될 수 있다. 이어서, 붕소 층을 450℃ 초과의 온도에서 MoCl5에 노출시킨다. 반응은 붕소 층을 부산물로서 BCl3(g) 또는 BOCl(g)을 포함하는 휘발성 기체와 함께 몰리브데넘 핵생성 층으로 전환시킨다. 결과적인 몰리브데넘 핵생성 층의 두께는 붕소 분해 층의 시작 두께에 의존성이다. 붕소 핵생성 층을 제조하고 이를 몰리브데넘 핵생성 층으로 전환하는 공정은 목적하는 상부 몰리브데넘 핵생성 층이 달성될 때까지 다수회 반복될 수 있다. 후속적으로 종래의 CVD 몰리브데넘 증착은 상부 몰리브데넘 핵생성 층 상에서 진행될 수 있다. 몰리브데넘 핵생성 층은 CVD 몰리브데넘 증착 온도 컷-오프를 550℃에서 450℃로 낮추는 것을 도울 수 있다. 상부 핵생성층 상에 증착된 CVD 몰리브데넘 막은 낮은 조도 및 깊은 비아 구조에 대한 우수한 단차 피복성을 갖는다.Another version of making a molybdenum film on a substrate involves first exposing the substrate to a B 2 H 6 gas at a temperature range of 300° C. to 550° C. and a pressure range of 10 Torr to 60 Torr. A boron decomposition or boron nucleation layer is formed on the substrate surface, and the thickness of this layer can be controlled by the B 2 H 6 flow and dosing time. The boron layer is then exposed to MoCl 5 at a temperature above 450°C. The reaction converts the boron layer into a molybdenum nucleation layer with a volatile gas comprising BCl 3 (g) or BOCl (g) as a by-product. The thickness of the resulting molybdenum nucleation layer is dependent on the starting thickness of the boron decomposition layer. The process of preparing a boron nucleation layer and converting it to a molybdenum nucleation layer can be repeated multiple times until the desired upper molybdenum nucleation layer is achieved. Subsequently, conventional CVD molybdenum deposition can proceed on the upper molybdenum nucleation layer. The molybdenum nucleation layer can help lower the CVD molybdenum deposition temperature cut-off from 550°C to 450°C. The CVD molybdenum film deposited on the upper nucleation layer has low roughness and excellent step coverage for deep via structures.

몰리브데넘 막의 제조 방법의 버전은 기판 상에 반도체 장치를 형성하는 제조 공정에서 수행될 수 있다. 본 개시내용의 몰리브데넘 막은 또한 다양한 전자, 디스플레이, 또는 광전지 장치의 제조 동안에 증착될 수 있다. 전자 장치들의 예는 플래시 메모리 디바이스들에 사용되는 디지털 메모리 저장소 및 3-D NAND 로직 게이트들을 위한 동적 랜덤 액세스 디바이스들 (DRAM)을 포함한다.A version of the method of manufacturing a molybdenum film can be performed in a manufacturing process of forming a semiconductor device on a substrate. Molybdenum films of the present disclosure may also be deposited during the manufacture of various electronic, display, or photovoltaic devices. Examples of electronic devices include digital memory storage used for flash memory devices and dynamic random access devices (DRAM) for 3-D NAND logic gates.

본 개시내용은 붕소 및 몰리브데넘 핵생성 층을 이용하여 기판 상에 몰리브데넘 막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 결과적인 몰리브데넘 막은 낮은 전기 저항률을 가질 수 있고, 붕소를 실질적으로 함유하지 않을 수 있고, 붕소 또는 몰리브데넘 핵생성 층을 사용하지 않는 종래의 화학 기상 증착 공정에 비해 감소된 온도에서 제조될 수 있다. 이러한 공정에 의해 형성된 몰리브데넘 핵생성 층은 MoCl5 또는 MoOCl4와 같은 염소 함유 전구체의 에칭 효과로부터 기판을 보호할 수 있고, 몰리브데넘 핵생성 층의 위에 후속 CVD Mo 성장의 핵생성을 용이하게 할 수 있고, 더 낮은 온도에서 몰리브데넘 CVD 증착을 가능하게 한다. 몰리브데넘 핵생성 층은 또한 후속 CVD 몰리브데넘 성장의 입자 크기를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 따라서 최종 몰리브데넘 막의 전기 저항률을 제어할 수 있다.The present disclosure relates to a method of making a molybdenum film on a substrate using a boron and molybdenum nucleation layer. The resulting molybdenum film may have a low electrical resistivity, may be substantially free of boron, and be prepared at a reduced temperature compared to a conventional chemical vapor deposition process that does not use a boron or molybdenum nucleation layer. I can. The molybdenum nucleation layer formed by this process can protect the substrate from the etching effect of chlorine-containing precursors such as MoCl 5 or MoOCl 4, and facilitate the nucleation of subsequent CVD Mo growth on the molybdenum nucleation layer. And allows molybdenum CVD deposition at lower temperatures. The molybdenum nucleation layer can also be used to control the particle size of the subsequent CVD molybdenum growth, thus controlling the electrical resistivity of the final molybdenum film.

붕소 핵생성 층은 먼저 기판 (얇은 위에 있는 막을 포함할 수 있음)을 300℃내지 550℃의 온도 범위 및 10 Torr 내지 60 Torr의 압력 범위 내에서 B2H6 기체에 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 붕소를 포함하는 고체 핵생성 또는 분해 층은 기판 표면 (또는 위에 있는 박막) 상에 형성되고, 이 붕소를 포함하는 핵생성 층 또는 붕소를 포함하는 분해 층의 두께는 B2H6 유동 및 투여 시간에 의해 제어될 수 있다. 이러한 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 5Å 내지 100Å 사이일 수 있다. 적합하게는, 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께는 약 5 내지 약 50 옹스트롬 범위, 임의로 5 내지 약 30 옹스트롬 범위, 예를 들어 약 5 내지 약 20 옹스트롬 범위일 수 있다.The boron nucleation layer may be formed by first exposing the substrate (which may include a thin overlying film) to a B 2 H 6 gas in a temperature range of 300°C to 550°C and a pressure range of 10 Torr to 60 Torr. A solid nucleation or decomposition layer containing boron is formed on the substrate surface (or a thin film overlying it), and the thickness of the nucleation layer containing boron or the decomposition layer containing boron is B 2 H 6 flow and administration time Can be controlled by The thickness of the nucleation layer including boron may be between 5 Å and 100 Å. Suitably, the thickness of the nucleation layer comprising boron may range from about 5 to about 50 angstroms, optionally from 5 to about 30 angstroms, for example from about 5 to about 20 angstroms.

몰리브데넘 핵생성 층은 승온에서 붕소 핵생성 층을 몰리브데넘, 염소 및 임의로 산소를 포함하는 증기 조성물에 노출 및 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 증기 조성물과의 반응은 붕소 핵생성 층을 소비하고, 이를 몰리브데넘 핵생성 층으로 대체한다. 증기 조성물은 MoCl5, MoOCl4 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 붕소 핵생성 층을 갖는 기판은 반응기 내의 스테이지에서 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 유지될 수 있고, MoCl5를 포함하거나 이들로만 이루어지는 조성물에 노출될 수 있거나, MoCl5와 아르곤 (Ar)과 같은 불활성 기체를 포함하는 혼합물일 수 있는 조성물에 노출될 수 있거나 MoCl5와 수소 (H2)와 같은 환원 기체를 포함하는 혼합물일 수 있는 조성물에 노출될 수 있다. 또 다른 예에서, 붕소 핵생성 층을 갖는 가열된 스테이지 상의 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 유지될 수 있고, MoOCl4를 포함하거나 이들로 이루어진 조성물에 노출될 수 있거나, MoOCl4와 아르곤 (Ar)과 같은 불활성 기체를 포함하는 혼합물일 수 있는 조성물에 노출될 수 있거나, MoOCl4와 수소 (H2)와 같은 환원 기체를 포함하는 혼합물일 수 있는 조성물에 노출될 수 있다. 붕소 핵생성 층을 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 하나 이상의 이들 조성물에 노출시키는 것은 붕소 핵생성 층을 몰리브데넘을 포함하는 핵생성 층으로 전환시킨다.The molybdenum nucleation layer can be formed by exposing and reacting the boron nucleation layer to a vapor composition comprising molybdenum, chlorine and optionally oxygen at elevated temperature. The reaction with this vapor composition consumes the boron nucleation layer and replaces it with the molybdenum nucleation layer. The vapor composition may include MoCl 5 , MoOCl 4 or other materials. For example, a substrate having a boron nucleation layer or may be maintained at a temperature between 450 ℃ to 550 ℃ in stages in the reactor, can include MoCl 5, or exposed to the composition composed of these only, MoCl 5 and argon ( It may be exposed to a composition that may be a mixture comprising an inert gas such as Ar), or may be exposed to a composition that may be a mixture comprising a reducing gas such as MoCl 5 and hydrogen (H 2 ). In another example, it may be a substrate on a heated stage with a boron nucleation layer is maintained at a temperature between 450 ℃ to 550 ℃, may be included, or exposed to a composition consisting of those of MoOCl 4, MoOCl 4, and Ar It may be exposed to a composition, which may be a mixture comprising an inert gas such as (Ar), or may be exposed to a composition, which may be a mixture comprising a reducing gas such as MoOCl 4 and hydrogen (H 2 ). Exposing the boron nucleation layer to one or more of these compositions at temperatures between 450° C. and 550° C. converts the boron nucleation layer into a nucleation layer comprising molybdenum.

BCl3 또는 다른 붕소 함유 휘발성 물질이 붕소 핵생성 층의 몰리브데넘 핵생성 층으로의 전환의 부산물로서 생성될 수 있다. 이러한 반응은 대략 450℃의 온도 컷오프를 갖는다.BCl 3 or other boron containing volatiles can be produced as a by-product of the conversion of the boron nucleation layer to the molybdenum nucleation layer. This reaction has a temperature cutoff of approximately 450°C.

H2의 존재 하에서, 반응 부산물은 HCl, BCl3 및 OCl2 (MoOCl4를 포함하는 증기 조성물의 경우)를 포함할 수 있다. 반응은 붕소 핵생성 층 상에서 H2 공반응물과 함께 또는 그 없이 일어날 수 있다.In the presence of H 2 , reaction by-products may include HCl, BCl 3 and OCl 2 (for vapor compositions comprising MoOCl 4 ). The reaction can take place on the boron nucleation layer with or without the H 2 co-reactant.

결과적인 몰리브데넘 핵생성 층의 두께는 붕소 핵생성 층의 시작 두께에 의존성이다. 일부 버전에서, 몰리브데넘, 염소, 및 임의로 산소를 포함하지만 환원 기체를 포함하지 않는 증기 조성물이 붕소 핵생성 층을 몰리브데넘 핵생성 층으로 전환하는데 사용될 수 있다. 결과적인 몰리브데넘 핵생성 층의 두께는 붕소 핵생성 층의 두께에 비례한다.The thickness of the resulting molybdenum nucleation layer is dependent on the starting thickness of the boron nucleation layer. In some versions, a vapor composition comprising molybdenum, chlorine, and optionally oxygen but no reducing gas can be used to convert the boron nucleation layer to the molybdenum nucleation layer. The thickness of the resulting molybdenum nucleation layer is proportional to the thickness of the boron nucleation layer.

유리하게는, 붕소 핵생성 층을 증착하는 단계 및 붕소 핵생성 층을 반응시켜 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 단계는 반복되어 하나 이상의 추가의 붕소 핵생성 층을 형성할 수 있다.Advantageously, the steps of depositing the boron nucleation layer and reacting the boron nucleation layer to form the molybdenum nucleation layer may be repeated to form one or more additional boron nucleation layers.

복수의 붕소 핵생성 층이 형성되는 경우, 이들은 실질적으로 동일한 방식으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 상이한 조건이 예를 들어 본원에서 설명되는 바와 같이 상이한 층에 대해 사용될 수 있다.When a plurality of boron nucleation layers are formed, they can be produced in substantially the same way. Alternatively, different conditions can be used for different layers, for example as described herein.

방법은 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기판 위의 몰리브데넘 핵생성 층 또는 추가의 몰리브데넘 핵생성 층은 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 구성할 수 있다.The method may include preparing an upper molybdenum nucleation layer. A molybdenum nucleation layer or an additional molybdenum nucleation layer on the substrate may constitute an upper molybdenum nucleation layer.

몰리브데넘 막 형성 공정의 버전은 기판 상의 상부 몰리브데넘 핵생성 층 상에 몰리브데넘 착물을 기상 증착하여 벌크 몰리브데넘 층을 형성하는 작용 또는 단계를 더 포함할 수 있다. 벌크 몰리브데넘 층 및 하나 이상의 하부 몰리브데넘 핵생성 층은 몰리브데넘 막을 구성하고, 몰리브데넘 막은 50Å 내지 3000Å의 범위의 두께를 가질 수 있고; 일부 버전에서 몰리브데넘 막의 두께는 200Å 내지 1000Å일 수 있다. 기판은 이러한 벌크 기상 증착 작용 또는 단계 동안 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도일 수 있다. 일부 버전에서, 몰리브데넘 착물은 몰리브데넘 및 염소 원자를 포함하는 증기 조성물일 수 있고, 다른 경우에 몰리브데넘 착물은 몰리브데넘, 염소 및 산소 원자를 포함하는 증기 조성물일 수 있다. 방법의 버전에서 사용될 수 있는 몰리브데넘 착물의 예는 MoCl5 및 MoOCl4를 포함한다.Versions of the molybdenum film formation process may further include the act or step of vapor depositing a molybdenum complex on an upper molybdenum nucleation layer on a substrate to form a bulk molybdenum layer. The bulk molybdenum layer and at least one lower molybdenum nucleation layer constitute a molybdenum film, the molybdenum film can have a thickness in the range of 50 Å to 3000 Å; In some versions, the thickness of the molybdenum film may be between 200 Å and 1000 Å. The substrate may be at a temperature between 450° C. and 550° C. during this bulk vapor deposition operation or step. In some versions, the molybdenum complex can be a vapor composition comprising molybdenum and chlorine atoms, and in other cases the molybdenum complex can be a vapor composition comprising molybdenum, chlorine and oxygen atoms. Examples of molybdenum complexes that can be used in the version of the method include MoCl 5 and MoOCl 4 .

몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자 또는 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 몰리브데넘 착물을 포함하는 조성물을 기화시켜 몰리브데넘 막 형성 방법에 사용하기 위한 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 증기 조성물을 제조할 수 있다. 조성물 또는 착물은 개별적으로 MoCl5 (일부 버전에서는 99% 이상의 분자 순도로) 또는 MoOCl4 (일부 버전에서는 99% 이상의 분자 순도로)를 포함할 수 있다. 일부 버전에서, 몰리브데넘 착물은 시클로펜타디에닐 및 다른 리간드를 함유하는 유기금속 몰리브데넘 화합물일 수 있다. 몰리브데넘 착물은 승화에 의해 99.99% 초과의 분자 순도로 정제될 수 있다. 예를 들어, MoCl5는 승화에 의해 정제되어 미량의 더 높은 증기압 MoOCl4를 제거할 수 있다. 본 개시내용의 버전은 기상 증착 공정에서 사용되도록 구성된 앰풀을 포함할 수 있고, 앰풀은 MoCl5를 99.99% 초과의 분자 순도로 함유한다. 본 개시내용의 또 다른 버전은 기상 증착 공정에서 사용되도록 구성된 앰풀을 포함할 수 있고, 앰풀은 MoOCl4를 99.99% 초과의 분자 순도로 함유한다. 승화를 사용하여 MoCl5 또는 MoOCl4를 정제하고 원치 않는 금속 할라이드 및 금속 옥시할라이드를 제거할 수 있다.Containing molybdenum and chlorine atoms for use in a method of forming a molybdenum film by vaporizing a composition comprising a molecule containing molybdenum and a chlorine atom or a molybdenum complex containing a molybdenum and a chlorine atom Vapor compositions can be prepared. The composition or complex may individually comprise MoCl 5 (with molecular purity of 99% or higher in some versions) or MoOCl 4 (with molecular purity of 99% or higher in some versions). In some versions, the molybdenum complex may be an organometallic molybdenum compound containing cyclopentadienyl and other ligands. Molybdenum complexes can be purified to a molecular purity greater than 99.99% by sublimation. For example, MoCl 5 can be purified by sublimation to remove traces of higher vapor pressure MoOCl 4 . Versions of the present disclosure may include ampoules configured for use in vapor deposition processes, which ampoules contain MoCl 5 with a molecular purity greater than 99.99%. Another version of the present disclosure may include an ampoule configured for use in a vapor deposition process, the ampoule containing MoOCl 4 with a molecular purity greater than 99.99%. Sublimation can be used to purify MoCl 5 or MoOCl 4 and remove unwanted metal halides and metal oxyhalides.

몰리브데넘 막의 제조 방법의 버전에서 실질적으로 소비되는 붕소 핵생성 층에 대한 언급은 하나 이상의 붕소 핵생성 층이 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층으로 대체된 샘플 단면의 SEM 분석에 의해 붕소가 보이지 않는 것을 지칭할 수 있다. 실질적으로 소비되는 것은 추가적으로 또는 대안적으로 5wt% 미만, 그리고 일부 경우에는 1wt% 미만의 붕소가 몰리브데넘 막 및 임의의 하부 몰리브데넘 핵생성 층에 존재하는 것을 지칭할 수 있다. 붕소 함량은 기판으로부터의 막의 산 용해에 의해 측정하고 원소 분석에 의해 측정할 수 있다. 실질적으로 소비되는 것은 또한, MoCl5로부터 700℃의 유사한 기판 상에 기상 증착된 유사한 두께 (±10%)의 몰리브데넘 층의 ±20% 이하 내에 있는 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 저항률을 갖는 몰리브데넘 막을 지칭할 수 있다.Reference to the boron nucleation layer that is substantially consumed in the version of the method for making the molybdenum film is that boron is not visible by SEM analysis of the sample cross section where at least one boron nucleation layer has been replaced by at least one molybdenum nucleation layer Can refer to. Substantially consumed may additionally or alternatively refer to less than 5 wt %, and in some cases less than 1 wt% boron, present in the molybdenum film and any lower molybdenum nucleation layer. The boron content can be determined by acid dissolution of the film from the substrate and by elemental analysis. Substantially consumed is also at room temperature (RT, 20° C.-23° C.) within ±20% of a molybdenum layer of similar thickness (±10%) vapor deposited on a similar substrate at 700° C. from MoCl 5 It may refer to a molybdenum film having a measured resistivity.

열 예산은 제조 동안 모든 열적 가공 단계에 의해 반도체 마이크로전자 트랜지스터, 로직 게이트, 또는 광전지에 부여되는 누적 열 에너지를 지칭한다. 공정의 열 예산을 제어하는 것은 접합부에서의 도펀트 재분배 및 장벽 층을 통한 금속의 확산을 방지하는 것을 도울 수 있다. 제조 동안 고온이 요구되는 경우, 공정의 지속 시간을 제한함으로써 중간 정도의 열 예산을 달성할 수 있다. 유사하게, 공정을 완료하는데 상당한 시간을 요구하는 경우, 온도를 낮추어 과도한 열 예산을 방지할 수 있다. 방법의 버전에서, 몰리브데넘 핵생성 층들 및 벌크 몰리브데넘 층들은 500℃ 미만의 온도에서, 그리고 Mo 핵생성 층 없는 700℃ 몰리브데넘 공정과 비교하여 유사한 증착 시간으로 증착될 수 있다. 본원에 개시된 새로운 방법에서의 더 낮은 증착 온도를 사용함으로써 반도체 장치 제조에서 몰리브데넘 막이 사용되는 공정에 대한 열 예산에 대한 요구를 감소시킬 수 있다. 추가로, 본 발명의 공정에 의해 달성되는 더 낮은 공정 온도는 덜 비싼 공정 장비 및 설계의 이용을 허용함으로써 비용을 감소시킬 수 있다.Thermal budget refers to the cumulative thermal energy imparted to a semiconductor microelectronic transistor, logic gate, or photovoltaic cell by all thermal processing steps during manufacturing. Controlling the thermal budget of the process can help prevent dopant redistribution at the junction and diffusion of metal through the barrier layer. If high temperatures are required during manufacturing, moderate heat budgets can be achieved by limiting the duration of the process. Similarly, if the process requires a significant amount of time to complete, the temperature can be lowered to avoid excessive heat budget. In a version of the method, molybdenum nucleation layers and bulk molybdenum layers can be deposited at a temperature of less than 500° C. and with similar deposition times compared to a 700° C. molybdenum process without a Mo nucleation layer. The use of lower deposition temperatures in the novel methods disclosed herein can reduce the need for thermal budgets for processes in which molybdenum films are used in semiconductor device fabrication. Additionally, the lower process temperatures achieved by the process of the present invention can reduce costs by allowing the use of less expensive process equipment and designs.

몰리브데넘 막의 제조 방법의 버전에서, 붕소를 포함하는 분해 층 또는 핵생성 층은 붕화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 유사하게, 몰리브데넘 핵생성 층 및 몰리브데넘 막은 붕화물을 실질적으로 함유하지 않는다. 붕화물은 붕소와, 규소와 같은 더욱 전기 음성인 원소 사이에 형성되는 물질이다. 금속 및 다른 불순물의 하부 장벽 층으로의 확산을 억제하기 위한 집적 회로의 제조에서의 장벽 층으로서 붕화물 층이 제안되었다. 붕화물은 전형적으로 화학 기상 증착 (CVD) 기술을 사용하여 형성된다. 예를 들어, 금속 테트라클로라이드는 CVD를 사용하여 디보란과 반응함으로써 금속 이붕화물을 형성할 수 있다. 그러나, Cl-기재 화학물질이 붕화물 장벽 층을 형성하는데 사용되는 경우, 신뢰성 문제가 발생할 수 있다. 특히, CVD 염소-기재 화학물질을 사용하여 형성된 붕화물층은 전형적으로 높은 염소 함량 (예를 들어, 약 3% 초과의 염소 함량)을 갖는다. 높은 염소 함량은 바람직하지 않은데, 이는 염소가 붕화물 장벽 층으로부터 인접한 상호접속 층으로 이동할 수 있고, 이는 그러한 상호접속 층의 접촉 저항을 증가시킬 수 있고 잠재적으로 그로부터 제조된 집적 회로의 특성을 변화시킬 수 있기 때문이다. 본원에 개시된 방법에 의해 제조된 몰리브데넘 막은 MoCl5, MoOCl4의 에칭 효과로부터 기판을 보호하는 것으로 밝혀졌다.In the version of the method for making a molybdenum film, the decomposition layer or nucleation layer comprising boron is substantially free of borides. Similarly, the molybdenum nucleation layer and the molybdenum film are substantially free of borides. Boride is a material that forms between boron and a more electronegative element such as silicon. A boride layer has been proposed as a barrier layer in the manufacture of integrated circuits for inhibiting diffusion of metals and other impurities into the underlying barrier layer. Borides are typically formed using chemical vapor deposition (CVD) techniques. For example, metal tetrachloride can be reacted with diborane using CVD to form metal diborides. However, when Cl-based chemicals are used to form the boride barrier layer, reliability problems can arise. In particular, boride layers formed using CVD chlorine-based chemicals typically have high chlorine content (eg, greater than about 3% chlorine content). High chlorine content is undesirable, which can cause chlorine to migrate from the boride barrier layer to adjacent interconnect layers, which can increase the contact resistance of such interconnect layers and potentially change the properties of integrated circuits made therefrom. Because it can. The molybdenum film prepared by the method disclosed herein has been found to protect the substrate from the etching effect of MoCl 5 , MoOCl 4 .

기판 위에 몰리브데넘 막을 형성하는 버전에서, 벌크 몰리브데넘, 몰리브데넘 핵생성 층(들), 및 붕소 핵생성 층들은 기상 증착에 의해 증착될 수 있다. 기상 증착은 화학 기상 증착 (CVD), 원자층 증착 (ALD), 이들의 높은 압력 버전 및 낮은 압력 버전, 및 이들의 보조 버전을 포함하는 버전, 및 플라즈마 강화 CVD, 레이저 보조 및 마이크로파 보조와 같은 이들에 한정되지 않는 이들의 보조 버전을 포함한다.In the version of forming a molybdenum film over the substrate, the bulk molybdenum, molybdenum nucleation layer(s), and boron nucleation layers may be deposited by vapor deposition. Vapor deposition includes chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), high and low pressure versions thereof, and versions including their auxiliary versions, and those such as plasma enhanced CVD, laser assisted and microwave assisted. Includes minor versions of these, but not limited to.

본 개시내용의 일부 버전에서, 기판 위에 놓인 물질의 층이 존재한다. 이 층은 예를 들어, 반도체 장치에서 벌크 몰리브데넘 층 아래에 있는 질화티타늄, 몰리브데넘, 또는 다른 물질일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 몰리브데넘과 같은 내화성 원소 금속이 폴리실리콘-금속 게이트 전극 구조에 사용될 경우, 고온 가공 동안 원소 금속의 규소화를 방지하기 위해, 얇은 전도성 확산 장벽이 폴리실리콘과 원소 금속 사이에 배치될 수 있다. 확산 장벽은 전형적으로 전도성 금속 질화물, 예컨대 질화텅스텐 (WN), 질화티타늄 (TiN), 질화탄탈럼 (TaN) 및/또는 각각의 규소-함유 3원 화합물, 예컨대 WSiN, TiSiN, 및 TaSiN으로 구성된다.In some versions of the present disclosure, there is a layer of material overlying the substrate. This layer may be, for example, but is not limited to, titanium nitride, molybdenum, or other material underneath the bulk molybdenum layer in a semiconductor device. For example, when a refractory elemental metal such as molybdenum is used in the polysilicon-metal gate electrode structure, a thin conductive diffusion barrier is placed between the polysilicon and elemental metal to prevent siliconization of the elemental metal during high temperature processing. Can be. The diffusion barrier is typically composed of conductive metal nitrides such as tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN) and/or respective silicon-containing ternary compounds such as WSiN, TiSiN, and TaSiN. .

일부 버전에서, 기판은 몰리브데넘 핵생성 층, 예를 들어 본 발명에 따라 이전에 형성된 몰리브데넘 핵생성 층을 포함한다.In some versions, the substrate comprises a molybdenum nucleation layer, for example a molybdenum nucleation layer previously formed in accordance with the present invention.

방법의 버전에서 사용될 수 있는 기판은 규소, 산화규소, 비소화갈륨, 알루미나, 및 적절한 화학적 및 온도 특성들을 갖는 다른 세라믹 및 금속을 포함한다.Substrates that may be used in the version of the method include silicon, silicon oxide, gallium arsenide, alumina, and other ceramics and metals with suitable chemical and temperature properties.

붕소 핵생성 층 또는 붕소 분해 층은 약 5 옹스트롬 (5Å) 내지 약 100 옹스트롬 (100Å)의 범위에 있는 두께를 가질 수 있다. 몰리브데넘 핵생성 층은 약 5 옹스트롬 (5Å) 내지 약 100 옹스트롬 (100Å)의 범위의 두께를 가질 수 있다. 붕소 핵생성 층은 250℃ 내지 550℃까지의 온도로 가열된 기판 상에, 또는 기판 상부의 층 상에 증착될 수 있다. 일부 버전에서, 붕소 핵생성 층은 300℃내지 450℃까지의 온도로 가열된 기판 상에, 또는 기판의 상부의 층 상에 증착될 수 있다. 300℃ 내지 450℃ 사이에서 제조된 붕소 핵생성 층들은 평활하고 저-저항률을 갖는 벌크 몰리브데넘 층들을 제공한다. 300℃ 내지 550℃의 온도 범위 및 10 Torr 내지 60 Torr의 압력 범위에서 기판을 B2H6 기체에 노출시킴으로써 하나 이상의 B2H6 핵생성 층을 증착시킬 수 있다.The boron nucleation layer or boron decomposition layer can have a thickness ranging from about 5 angstroms (5 Å) to about 100 angstroms (100 Å). The molybdenum nucleation layer can have a thickness ranging from about 5 angstroms (5 Å) to about 100 angstroms (100 Å). The boron nucleation layer may be deposited on a substrate heated to a temperature of 250° C. to 550° C., or on a layer over the substrate. In some versions, the boron nucleation layer may be deposited on a substrate heated to a temperature of 300° C. to 450° C., or on a layer on top of the substrate. The boron nucleation layers produced between 300° C. and 450° C. provide smooth, low-resistivity bulk molybdenum layers. One or more B 2 H 6 nucleation layers may be deposited by exposing the substrate to a B 2 H 6 gas at a temperature range of 300° C. to 550° C. and a pressure range of 10 Torr to 60 Torr.

몰리브데넘 착물로부터 상부 핵생성 층 상으로의 벌크 몰리브데넘 기상 증착은 수소와 같은 환원 기체의 존재 하에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 몰리브데넘 펜타클로라이드 MoCl5 착물은 N2 또는 Ar 운반 기체의 유동을 갖는 용기 또는 앰풀로부터 승화에 의해 반응 챔버로 전달될 수 있다. 착물로서 몰리브데넘 펜타클로라이드를 함유하는 앰풀 용기는 예를 들어 70℃ 내지 100℃ 사이의 온도로 가열될 수 있다. 기화를 위한 온도는 사용되는 몰리브데넘 착물에 따라 달라질 것이다. 더 낮은 앰풀 온도는 모든 증기 발생에 유리하며, 이는 몰리브데넘 착물의 분해를 감소시킬 수 있고, 그에 의해 더 일관된 몰리브데넘 증착 속도를 제공할 수 있기 때문이다.The bulk molybdenum vapor deposition from the molybdenum complex onto the upper nucleation layer can occur in the presence of a reducing gas such as hydrogen. For example, the molybdenum pentachloride MoCl 5 complex can be transferred to the reaction chamber by sublimation from a vessel or ampoule having a flow of N 2 or Ar carrier gas. The ampoule container containing molybdenum pentachloride as a complex can be heated to a temperature between 70° C. and 100° C., for example. The temperature for vaporization will depend on the molybdenum complex used. A lower ampoule temperature is beneficial for all vapor generation, as it can reduce the decomposition of the molybdenum complex, thereby providing a more consistent molybdenum deposition rate.

실시예 1Example 1

이 실시예는 기판 상에 50Å 두께의 질화티타늄 층의 상부에 몰리브데넘의 증착을 예시한다. 몰리브데넘 핵생성 층 및 벌크 몰리브데넘의 증착 후 질화티타늄 층의 두께는, 초기에 측정된 TiN 층 두께의 ±20% 이내의 두께였는데 이는 몰리브데넘 핵생성 층이 염소-함유 전구체 및 부산물로부터 아래에 있는 TiN에 대한 에칭 내성을 제공한다는 것을 예시한다.This example illustrates the deposition of molybdenum on top of a 50 Å thick titanium nitride layer on a substrate. After deposition of the molybdenum nucleation layer and the bulk molybdenum, the thickness of the titanium nitride layer was within ±20% of the initially measured TiN layer thickness, which indicates that the molybdenum nucleation layer is a chlorine-containing precursor and by-product. It is exemplified that it provides etch resistance to TiN from below.

기판 위의 몰리브데넘 막을 하기 표 1에 상술된 바와 같이 다양한 온도 및 압력에서 다단계 공정에 의해 증착하였다. 제1 단계는 SiO2 기판의 상부 상의 질화티타늄 층 상에 고체 붕소 핵생성 층을 증착하는 하위-단계; 및 MoCl5 및 수소를 포함하는 조성물에 고체 붕소 핵생성 층 (또는 붕소 분해 층)을 노출시켜 붕소 핵생성 층을 몰리브데넘 핵생성 층으로 실질적으로 대체하는 하위-단계를 포함한다.The molybdenum film on the substrate was deposited by a multi-step process at various temperatures and pressures as detailed in Table 1 below. The first step comprises a sub-step of depositing a solid boron nucleation layer on a titanium nitride layer on top of the SiO 2 substrate; And a sub-step of exposing the solid boron nucleation layer (or boron decomposition layer) to a composition comprising MoCl 5 and hydrogen to substantially replace the boron nucleation layer with a molybdenum nucleation layer.

다음 단계는 제1 붕소 층 핵생성보다 짧은 소킹으로의 몰리브데넘 핵생성 층의 위에 새로운 붕소 핵생성 층의 증착, 및 이어서 새로운 붕소 핵생성을 실질적으로 소비하여 몰리브데넘을 형성한 다음 매끄럽게 MoCl5와 H2와의 반응에 의해 기판 상에 몰리브데넘 막을 형성하기 위한 몰리브데넘의 벌크 증착에 의해 시작된 벌크 몰리브데넘 증착이었다.The next step is the deposition of a new boron nucleation layer on top of the molybdenum nucleation layer with soaking shorter than the first boron layer nucleation, followed by substantially consuming the new boron nucleation to form molybdenum and then smoothly MoCl. It was a bulk molybdenum deposition initiated by bulk deposition of molybdenum to form a molybdenum film on a substrate by reaction of 5 and H 2 .

막의 전기 저항률을 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정하였다.The electrical resistivity of the membrane was measured at room temperature (RT, 20° C.-23° C.).

B2H6 소킹B 2 H 6 soaking MoCl5/H2 MoCl 5 /H 2 후 측정After measurement 샘플 Sample 공정 fair 스테이지 온도 (℃) Stage temperature (℃) 증착
시간 (초)
deposition
Time (seconds)
스테이지 온도 (℃) Stage temperature (℃) 압력
챔버
(Torr)
pressure
chamber
(Torr)
증착
시간 (초)
deposition
Time (seconds)
Mo 막 두께 (Å) Mo film thickness (Å) 저항률 @RT (4점 μΩ·cm) Resistivity @RT (4 points μΩ·cm)
99 몰리브데넘 핵생성 층 Molybdenum nucleation layer 300 300 60 60 480 480 10 10 30 30 1.6 1.6 NA NA 벌크 몰리브데넘 층 Bulk molybdenum layer 300 300 30 30 480 480 10 10 600 600 1010 몰리브데넘 핵생성 층 Molybdenum nucleation layer 300 300 60 60 480 480 40 40 30 30 683.8 683.8 12.9 12.9 벌크 몰리브데넘 층 Bulk molybdenum layer 300 300 30 30 480 480 40 40 600 600 1111 몰리브데넘 핵생성 층 Molybdenum nucleation layer 300 300 60 60 460 460 40 40 30 30 563.2 563.2 13.7 13.7 벌크 몰리브데넘 층 Bulk molybdenum layer 300 300 30 30 460 460 40 40 600 600 1212 몰리브데넘 핵생성 층 Molybdenum nucleation layer 300 300 60 60 450 450 40 40 30 30 297.6 297.6 16.9 16.9 벌크 몰리브데넘 층 Bulk molybdenum layer 300 300 30 30 450 450 40 40 600 600

표 1에 상세히 설명된 바와 같이, 몰리브데넘 핵생성 층의 증착 온도는 480℃ 내지 450℃의 온도에서, 구체적으로 480℃, 460℃ 또는 450℃의 온도에서 수행되었다. 핵생성 또는 벌크 몰리브데넘 증착 단계의 압력을 10 Torr와 40 Torr 사이에서 변화시켰다. MoCl5 앰풀 온도 (Amp 온도 ℃)는 90℃였다.As detailed in Table 1, the deposition temperature of the molybdenum nucleation layer was performed at a temperature of 480°C to 450°C, specifically 480°C, 460°C or 450°C. The pressure of the nucleation or bulk molybdenum deposition step was varied between 10 Torr and 40 Torr. MoCl 5 ampoule temperature (Amp temperature °C) was 90 °C.

본 실시예의 결과는 10 Torr 공정 압력에서, 480℃에서 Mo 증착이 거의 또는 전혀 얻어지지 않았음을 보여준다. 그러나 40 Torr 공정 압력에서, Mo 막 증착 속도는 약 300Å 또는 그보다 두꺼운 막을 생성했으며, 증착 온도가 감소함에 따라 증착 속도가 감소했다. 480℃ 및 40 Torr 압력에서, 몰리브데넘 증착 속도는 약 65Å/분이었고; 460℃ 및 40 Torr 압력에서 몰리브데넘 증착 속도는 약 54Å/분이었고; 460℃ 및 40 Torr 압력에서 몰리브데넘 증착 속도는 약 28Å/분이었다.The results of this example show that at 10 Torr process pressure, little or no Mo deposition was obtained at 480°C. However, at 40 Torr process pressure, the Mo film deposition rate produced a film of about 300 Å or thicker, and the deposition rate decreased as the deposition temperature decreased. At 480° C. and 40 Torr pressure, the molybdenum deposition rate was about 65 Å/min; The molybdenum deposition rate at 460° C. and 40 Torr pressure was about 54 A/min; The molybdenum deposition rate at 460° C. and 40 Torr pressure was about 28 Å/min.

본 실시예의 결과는 또한, 각각 700 옹스트롬 내지 300 옹스트롬의 두께를 갖는 몰리브데넘 막에 대해 12μΩ·cm 내지 20μΩ·cm 사이의 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 4점 전기 저항률을 갖는 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층 및 벌크 몰리브데넘 층을 포함하는 몰리브데넘 막을 제조하였음을 나타낸다. 모든 막은 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정시 20μΩ·cm 미만의 저-저항률을 나타내었다.The results of this example also show a 4-point electrical resistivity measured at room temperature (RT, 20° C.-23° C.) between 12 μΩ·cm and 20 μΩ·cm for molybdenum membranes each having a thickness of 700 angstroms to 300 angstroms. It is shown that a molybdenum film comprising at least one molybdenum nucleation layer and a bulk molybdenum layer was prepared. All membranes exhibited a low resistivity of less than 20 μΩ·cm when measured at room temperature (RT, 20° C.-23° C.).

실시예 2Example 2

이 비교예는 몰리브데넘 핵생성 층이 없는 기판 상의 몰리브데넘의 증착을 예시한다. 증착은 550℃ 내지 700℃의 스테이지 온도에서 시험되었고, 증착 시간은 30초에서 600초까지 다양했다. Mo를 형성하기 위한 MoCl5의 증착을 SiO2 기판 상의 100Å TiN 층 상에서 수행하였다. MoCl5 앰풀을 70℃로 가열하고, 챔버 압력은 60 Torr이었고, H2 유량은 2000 sccm이었고, 아르곤 캐리어 기체 유동은 50 sccm이었다.This comparative example illustrates the deposition of molybdenum on a substrate without a molybdenum nucleation layer. Deposition was tested at a stage temperature of 550[deg.] C. to 700[deg.] C., and deposition times varied from 30 seconds to 600 seconds. Deposition of MoCl 5 to form Mo was performed on a 100 Å TiN layer on a SiO 2 substrate. The MoCl 5 ampoule was heated to 70° C., the chamber pressure was 60 Torr, the H 2 flow rate was 2000 sccm, and the argon carrier gas flow was 50 sccm.

표 2의 결과는 550℃ 초과의 스테이지 온도에서 MoCl5/H2를 사용하여 TiN 코팅된 기판 상의 Mo 막의 CVD 증착이 달성됨을 보여준다. 더 낮은 온도에서는 (예를 들어 550℃ 미만의 스테이지 온도), MoCl5로부터의 기판 에칭 효과 및 부적절한 핵생성으로 인해, Mo의 증착이 중단되었다.The results in Table 2 show that CVD deposition of Mo films on TiN coated substrates was achieved using MoCl 5 /H 2 at stage temperatures above 550°C. At lower temperatures (eg stage temperatures below 550° C.), the deposition of Mo stopped due to the effect of etching the substrate from MoCl 5 and inadequate nucleation.

샘플Sample 스테이지 (기판) 온도 (℃)Stage (substrate) temperature (℃) 증착 시간 (초)Evaporation time (sec) 몰리브데넘 막 두께 (Å)Molybdenum film thickness (Å) 저항률 (4점μΩ·cm) @RTResistivity (4 points μΩ·cm) @RT 322-237-15322-237-15 700700 3030 64.464.4 27.527.5 322-237-12322-237-12 700700 180180 340.8340.8 16.116.1 322-237-13322-237-13 700700 120120 231.2231.2 21.821.8 322-399-7322-399-7 600600 6060 59.959.9 40.440.4 322-399-5322-399-5 600600 180180 150.5150.5 28.328.3 322-399-3322-399-3 600600 300300 248.2248.2 30.330.3 322-399-9322-399-9 550550 600600 241.7241.7 60.060.0 322-399-13322-399-13 550550 180180 37.137.1 56.056.0

본 실시예의 결과는, 대략 180초의 동일한 증착 시간에서, 증착된 몰리브데넘 막의 두께는 700℃에서의 341Å (1.89Å/초의 증착 속도)에서 600℃에서의 150Å (0.83Å/초의 증착 속도)로 감소했고, 550℃에서는 37Å (0.2Å/초의 증착 속도)로 낮았다. 상이한 온도에서 제조된 유사한 두께의 막의 경우, 실온 (RT, 20℃-23℃)에서 측정된 몰리브데넘 막 저항률은 증착 온도가 감소함에 따라 증가하였다. 예를 들어, 550℃에서 증착된 241Å 두께의 Mo 막은 60μΩ·cm의 저항률을 가졌고; 600℃에서 증착된 248Å 두께의 Mo 막은 30.3μΩ·cm의 저항률을 가졌고, 700℃에서 증착된 231Å 두께의 막은 21.8μΩ·cm의 저항률을 가졌다.The results of this example show that at the same deposition time of approximately 180 seconds, the thickness of the deposited molybdenum film was from 341 Å (deposition rate of 1.89 Å/second) at 700° C. to 150 Å (deposition rate of 0.83 Å/second) at 600° C. It decreased, and it was as low as 37Å (deposition rate of 0.2Å/sec) at 550°C. For films of similar thickness prepared at different temperatures, the molybdenum film resistivity measured at room temperature (RT, 20° C.-23° C.) increased with decreasing deposition temperature. For example, a 241 Å thick Mo film deposited at 550° C. had a resistivity of 60 μΩ·cm; The 248Å-thick Mo film deposited at 600°C had a resistivity of 30.3µΩ·cm, and the 231Å-thick film deposited at 700°C had a resistivity of 21.8µΩ·cm.

실시예 3Example 3

본 실시예는 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층 및 MoCl5로부터 기상 증착에 의해 증착된 벌크 몰리브데넘 층을 포함하는 몰리브데넘 막을 제조하는 단계를 예시한다.This example illustrates the steps of making a molybdenum film comprising at least one molybdenum nucleation layer and a bulk molybdenum layer deposited by vapor deposition from MoCl 5 .

결과적인 몰리브데넘 막을 표 3에 상세히 기재된 바와 같이 제조하고 특성화하였다. 사용된 기판은 SiO2 위에 50Å 질화티타늄 층을 가졌다. TiN 층 상의 고체 붕소 핵생성 층의 형성은 300℃의 스테이지 온도, 40 torr의 챔버 압력, 35 sccm의 B2H6 유동 및 250 sccm의 아르곤 유동에서 수행되었고; 붕소 핵생성 층이 TiN 상에 형성되었는지 또는 초기 몰리브데넘 핵생성 층 상에 형성되었는지에 따라 60에서 30초 사이로 시간이 다양했다. 붕소 핵생성 층의 추정 두께는 5 내지 30 옹스트롬이었다.The resulting molybdenum membrane was prepared and characterized as detailed in Table 3. The substrate used had a 50Å titanium nitride layer over SiO 2 . The formation of the solid boron nucleation layer on the TiN layer was carried out at a stage temperature of 300° C., a chamber pressure of 40 torr, a B 2 H 6 flow of 35 sccm and an argon flow of 250 sccm; The time varied from 60 to 30 seconds depending on whether the boron nucleation layer was formed on TiN or the initial molybdenum nucleation layer. The estimated thickness of the boron nucleation layer was 5 to 30 angstroms.

MoCl5 앰풀 온도는 90℃였고, 챔버 압력은 20 Torr였고, 아르곤 캐리어 유동은 100 sccm이었고, H2는 2000 sccm이었고, 스테이지 온도는 480℃에서 500℃까지 다양했다. 반응 시간은 초기 붕소 핵생성 층을 소비하여 몰리브데넘 핵생성 층이 형성되었는지 또는 뒤이어 벌크 Mo CVD에 의해 제2 몰리브데넘 핵생성 층이 형성되었는지 여부에 따라 30초에서 600초 사이로 다양하였다.MoCl 5 ampoule temperature was 90°C, chamber pressure was 20 Torr, argon carrier flow was 100 sccm, H 2 was 2000 sccm, and stage temperature varied from 480°C to 500°C. The reaction time varied from 30 seconds to 600 seconds, depending on whether the molybdenum nucleation layer was formed by consuming the initial boron nucleation layer or the second molybdenum nucleation layer was subsequently formed by bulk Mo CVD.

B2H6 소킹B 2 H 6 soaking MoCl5/H2 MoCl 5 /H 2 후 측정After measurement 샘플Sample 공정fair 기판 온도 (℃Substrate temperature (℃ 시간 (초)Time (seconds) 기판 온도 (℃Substrate temperature (℃ 시간 (초)Time (seconds) Mo 막 두께 (Å)Mo film thickness (Å) 저항률 (4점,μΩ·cm)@RTResistivity (4 points, μΩ·cm)@RT AA 몰리브데넘 핵생성 층Molybdenum nucleation layer 300300 6060 500500 3030 638.9638.9 14.314.3 벌크 몰리브데넘 층Bulk molybdenum layer 300300 3030 500500 600600 BB 몰리브데넘 핵생성 층Molybdenum nucleation layer 300300 6060 480480 3030 385.5385.5 19.119.1 벌크 몰리브데넘 층Bulk molybdenum layer 300300 3030 480480 600600

이들 몰리브데넘 막은 각각 800 옹스트롬 내지 200 옹스트롬 사이의 두께를 갖는 몰리브데넘 층에 대해 12μΩ·cm 내지 25μΩ·cm 사이의 범위에 있는 실온에서 측정된 전기 저항률을 가졌다.These molybdenum films each had an electrical resistivity measured at room temperature ranging between 12 μΩ·cm and 25 μΩ·cm for a molybdenum layer having a thickness between 800 angstroms and 200 angstroms.

본 실시예의 결과는 또한, 기판 상의 붕소를 포함하는 핵생성 층과 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물의 반응을 통해 붕소 핵생성 층을 소비함으로써 480℃에서 500℃ 사이의 기판 온도에서 저-저항률 몰리브데넘 막이 제조될 수 있다는 것을 보여준다. 본 실시예에서 벌크 몰리브데넘 막의 저항률은 몰리브데넘 핵생성 층이 없었던 700℃의 유사한 기판 상의 동일한 몰리브데넘 착물로부터 증착된 실질적으로 유사한 두께 (±10%)의 벌크 몰리브데넘 층의 실온에서 측정된 저항률의 ±20%였다. 예를 들어, 실시예 2에서 샘플 322-237-12의 몰리브데넘 착물을 사용하는 유사한 기판 상의 몰리브데넘의 증착은 340Å 두께의 막에 대해 약 16.1μΩ·cm의 저항률을 갖는 막을 제공하였다.The results of this example also show that between 480° C. and 500° C. by consuming the boron nucleation layer through the reaction of a nucleation layer containing boron on a substrate and a vapor composition containing molecules containing molybdenum and chlorine atoms. It shows that low-resistivity molybdenum films can be produced at the substrate temperature. The resistivity of the bulk molybdenum film in this example was the room temperature of the bulk molybdenum layer of substantially similar thickness (±10%) deposited from the same molybdenum complex on a similar substrate at 700° C. without the molybdenum nucleation layer. It was ±20% of the resistivity measured at. For example, deposition of molybdenum on a similar substrate using the molybdenum complex of samples 322-237-12 in Example 2 gave a film with a resistivity of about 16.1 μΩ·cm for a film of 340 Å thickness.

실시예 4Example 4

본 실시예는 붕소 핵생성 층이 증착된 몰리브데넘 막의 저항률에 대한 과도한 잔류 붕소의 해로운 영향 및 붕소 핵생성 층을 사용한 몰리브데넘 증착의 컷오프 온도를 예시한다.This example illustrates the detrimental effect of excess residual boron on the resistivity of a molybdenum film on which a boron nucleation layer is deposited and the cut-off temperature of molybdenum deposition using a boron nucleation layer.

기판 온도 450℃, 500℃, 및 550℃에서의 증착 후 몰리브데넘 두께는 1, 2, 3, 4, 5 사이클 후에 측정하였다. 5회의 핵생성 사이클 후에, 450℃의 증착 온도에서의 몰리브데넘 막 두께는 25Å 미만이었다. 5회의 핵생성 사이클 후에, 500℃ 증착 온도에서의 몰리브데넘 막 두께는 약 275Å이었다. 5회의 핵생성 사이클 후에, 550℃ 증착 온도에서의 몰리브데넘 막 두께는 약 410Å이었다. 이러한 결과에 기초하여, MoCl5와 붕소 사이의 반응에 대한 컷오프 온도는 450℃ 내지 500℃ 사이인 것으로 결정되었다.Molybdenum thickness after deposition at substrate temperatures of 450°C, 500°C, and 550°C was measured after 1, 2, 3, 4, 5 cycles. After 5 nucleation cycles, the molybdenum film thickness at a deposition temperature of 450° C. was less than 25 Å. After 5 nucleation cycles, the molybdenum film thickness at 500° C. deposition temperature was about 275 Å. After 5 nucleation cycles, the molybdenum film thickness at 550° C. deposition temperature was about 410 Å. Based on these results, the cut-off temperature for the reaction between MoCl 5 and boron was determined to be between 450°C and 500°C.

기판 온도 500℃ 및 550℃에서의 증착 후 실온에서 측정된 몰리브데넘 막 저항률은 1, 2, 3, 4, 5 사이클 후에 측정하였다. 500℃에서 1회의 핵생성 사이클 후의 저항률은 측정하기에 너무 높았고, 550℃에서 1회의 핵생성 사이클 후의 몰리브데넘 막의 저항률은 약 310μΩ·cm였다. 500℃에서 형성된 몰리브데넘 막에 대한 2회의 핵생성 사이클 후의 저항률은 약 250μΩ·cm였고, 550℃에서 2회의 핵생성 사이클 후의 몰리브데넘 막의 저항률은 약 275μΩ·cm였다. 500℃에서 형성된 몰리브데넘 막에 대한 5회의 핵생성 사이클 후의 저항률은 약 250μΩ·cm였고, 550℃에서 5회의 핵생성 사이클 후의 몰리브데넘 막의 저항률은 약 340μΩ·cm였다. 본 실시예에서 2회의 핵생성 사이클 후의 저항률은 예를 들어 실시예 1에서 2회의 핵생성 사이클 후에 만들어진 유사한 막보다 훨씬 더 높으며, 이론에 얽매이지 않고, 막에 붕소가 존재하기 때문인 것으로 생각된다.Molybdenum film resistivity measured at room temperature after deposition at substrate temperatures of 500° C. and 550° C. was measured after 1, 2, 3, 4, and 5 cycles. The resistivity after one nucleation cycle at 500° C. was too high to measure, and the resistivity of the molybdenum film after one nucleation cycle at 550° C. was about 310 μΩ·cm. The resistivity of the molybdenum film formed at 500°C after two nucleation cycles was about 250 μΩ·cm, and the resistivity of the molybdenum film after two nucleation cycles at 550°C was about 275 μΩ·cm. The resistivity of the molybdenum film formed at 500° C. after 5 nucleation cycles was about 250 μΩ·cm, and the resistivity of the molybdenum membrane after 5 nucleation cycles at 550° C. was about 340 μΩ·cm. The resistivity after two nucleation cycles in this example is much higher than a similar film made after two nucleation cycles in Example 1, for example, and is not bound by theory, and is believed to be due to the presence of boron in the film.

실시예 5Example 5

본 실시예는 붕소 핵생성 층이 없고 TiN 층을 갖는 기판 상의 몰리브데넘의 증착을 예시한다. 기판을 반응기의 스테이지에서 700℃로 가열하고 MoCl5 증기 및 상이한 양의 수소 기체를 포함하는 조성물로 처리하였다. 공정 조건은 50 sccm의 불활성 아르곤 기체 유동, 60 Torr의 챔버 압력, 및 2000 sccm의 낮은 수소 유량 및 4000 sccm의 높은 수소 유량을 포함하였다.This example illustrates the deposition of molybdenum on a substrate without a boron nucleation layer and a TiN layer. The substrate was heated to 700° C. on the stage of the reactor and treated with a composition comprising MoCl 5 vapor and different amounts of hydrogen gas. The process conditions included an inert argon gas flow of 50 sccm, a chamber pressure of 60 Torr, and a low hydrogen flow rate of 2000 seem and a high hydrogen flow rate of 4000 seem.

본 실시예의 결과는 핵생성 층이 없는 기판 상에 증착된 몰리브데넘 막의 4점 측정된 전기 저항률이 붕소 핵생성 층 없이 증착된 200Å 두께의 몰리브데넘 막에 대해 약 15μΩ·cm 내지 23μΩ·cm의 범위에 있고 붕소 핵생성 층 없이 증착된 600-800Å 두께의 몰리브데넘 막에 대해 약 10μΩ·cm 내지 16μΩ·cm의 범위를 나타낸다는 것을 보여준다. 더 높은 수소 유량을 사용하여 제조된 모든 막의 저항률은 더 낮은 수소 유량에서 제조된 것보다 낮고, 대략 800Å 두께의 몰리브데넘 막의 경우, 더 높은 수소 유량에서 제조된 막의 저항률은 더 낮은 수소 유량에서 제조된 샘플에 비해 약 5μΩ·cm만큼 낮았다. 막 두께가 증가함에 따라 몰리브데넘 막 저항률은 감소하였다.The results of this example show that the measured electrical resistivity of four points of the molybdenum film deposited on the substrate without the nucleation layer was about 15 μΩ·cm to 23 μΩ·cm for the 200 Å thick molybdenum film deposited without the boron nucleation layer. Is in the range of about 10 μΩ·cm to 16 μΩ·cm for a 600-800 Å thick molybdenum film deposited without a boron nucleation layer. The resistivity of all membranes produced using higher hydrogen flow rates is lower than those produced at lower hydrogen flow rates, and for molybdenum membranes approximately 800 Å thick, the resistivity of membranes produced at higher hydrogen flow rates was produced at lower hydrogen flow rates. It was about 5 μΩ·cm lower than that of the sample. As the film thickness increased, the molybdenum film resistivity decreased.

다양한 조성물 및 방법이 기술되지만, 본 발명은 기술된 특정한 분자, 조성물, 디자인, 방법론 또는 프로토콜로 제한되지 않으며, 이들이 다양할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 상세한 설명에서 사용된 용어는 단지 특정 버전 또는 실시양태를 설명하기 위한 것이며, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 본 발명의 범주를 한정하고자 의도하는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.While a variety of compositions and methods are described, it is to be understood that the invention is not limited to the particular molecules, compositions, designs, methodologies or protocols described, and that they may vary. In addition, it is to be understood that the terms used in the detailed description are only for describing specific versions or embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention to be limited only by the appended claims.

본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "한", "하나의", 및 "그"는 또한 문맥 상 명확하게 다르게 지시되지 않는 한 복수의 의미를 포함한다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 예를 들어, "핵생성 층"에 대한 언급은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 하나 이상의 핵생성 층 및 그의 등가물 등에 대한 언급이다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어는 평범한 통상의 기술자에 의해 보통 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재되어 있는 것들과 유사하거나 동등한 방법 및 물질은 본 발명의 실시양태의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 간행물은 그 전문이 참조로서 포함된다. 본원의 어떠한 것도 본 발명이 선행 발명으로 인한 그러한 개시 내용에 선행할 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. "임의적인" 또는 "임의로"는, 후속하여 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있는 것, 그리고 상세한 설명이 이벤트가 발생하는 경우 및 이벤트가 발생하지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다. 본원에서의 모든 수치값은, 명시적으로 표시되었는지 여부에 관계없이 "약"이라는 용어로 수식될 수 있다. 용어 "약"은 일반적으로 관련 기술분야의 통상의 기술자가 언급된 값과 동등한 것 (즉, 동일한 기능 또는 결과를 갖는 것)으로 간주할 숫자의 범위를 지칭한다. 일부 실시양태에서 "약"이라는 용어는 언급된 값의 ±10%를 지칭하고, 다른 실시양태에서 용어 "약"은 언급된 값의 ±2%를 지칭한다. 조성물 및 방법은 다양한 성분 또는 단계를 ("포함하지만, 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되는) "포함하는"이라는 용어로 기재되고, 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 및 단계로 "본질적으로 이루어"지거나 "이루어질" 수 있고, 그러한 용어는 본질적으로 폐쇄형 또는 폐쇄형 구성원 그룹을 정의하는 것으로 해석되어야 한다.It should be noted that, as used herein and in the appended claims, the singular forms “a”, “a”, and “the” also include the plural meanings unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, a reference to a "nucleation layer" is a reference to one or more nucleation layers and equivalents thereof known to those skilled in the art. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of embodiments of the present invention. All publications mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. Nothing herein is to be construed as an admission that the present invention is not entitled to antedate such disclosure by virtue of prior invention. “Arbitrary” or “arbitrarily” means that an event or situation described subsequently may or may not occur, and that the detailed description includes when the event occurs and when the event does not occur. . All numerical values herein may be modified with the term "about" whether or not explicitly indicated. The term “about” generally refers to a range of numbers that a person skilled in the art will consider equivalent to the stated value (ie, having the same function or result). In some embodiments the term “about” refers to ±10% of the recited value, and in other embodiments the term “about” refers to ±2% of the recited value. Compositions and methods are described by the term "comprising" (interpreted in the sense of "including, but not limited to") various components or steps, and compositions and methods are also "consisting essentially of" of various components and steps. It can be made or “consisting of” and such terms are to be construed as defining a group of essentially closed or closed members.

본 발명이 하나 이상의 구현에 대해 명시되고 기술되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면의 판독 및 이해에 기초하여 관련 기술분야의 다른 통상의 기술자가 균등한 변경 및 개질을 할 것이다. 본 발명은 이러한 모든 개질 및 수정을 포함하며, 후술하는 청구범위의 범주에 의해서만 한정된다. 추가로, 본 발명의 특정한 특징 또는 양태는 여러 구현 중 단지 하나에 대해서만 개시되었을 수 있고, 이러한 특징 또는 양태는 임의의 주어진 또는 특정한 응용분야에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 다른 구현의 하나 이상의 다른 특징 또는 양태와 조합될 수 있다. 또한, 용어 "포함", "가지는", "가지다", "갖는" 또는 이들의 변형이, 상세한 설명 또는 청구항에서 사용되는 경우에, 이러한 용어들은 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다. 또한, 용어 "예시적인"은 최선이 아니라 예를 의미할 뿐이다. 본원에 도시된 특징, 층, 및/또는 요소는 이해의 단순성 및 용이성을 위해 서로에 대해 특정 치수 및/또는 방향으로 예시되며 실제 크기 및/또는 방향은 본원에 예시된 것과 실질적으로 다를 수 있다는 것 또한 이해되어야 한다.While the present invention has been specified and described with respect to one or more implementations, equivalent changes and modifications will be made to those skilled in the art based on reading and understanding of this specification and the accompanying drawings. The present invention includes all such modifications and modifications, and is limited only by the scope of the following claims. Additionally, certain features or aspects of the invention may have been disclosed for only one of several implementations, and such features or aspects may be desirable and advantageous for any given or particular application. It can be combined with aspects. In addition, when the terms "comprising", "having", "having", "having" or variations thereof are used in the detailed description or claims, these terms are intended to be inclusive in a manner analogous to the term "comprising". Is intended. Also, the term "exemplary" is meant only to be illustrative and not best. Features, layers, and/or elements depicted herein are illustrated in specific dimensions and/or orientations relative to each other for simplicity and ease of understanding and that actual sizes and/or orientations may differ materially from those illustrated herein. It must also be understood.

Claims (20)

몰리브데넘 층을 제조하는 방법이며,
기판 상의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물과 반응시키는 단계로, 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에 있고; 상기 반응은 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하고 기판 위에 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
It is a method of manufacturing a molybdenum layer,
Reacting a nucleation layer comprising boron on a substrate with a vapor composition comprising molecules containing molybdenum and chlorine atoms, wherein the substrate is at a temperature between 450°C and 550°C; The reaction consumes at least a portion of the boron nucleation layer and forms a molybdenum nucleation layer over the substrate.
How to include.
제1항에 있어서, 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께가 약 5Å 내지 약 50Å사이인 방법.The method of claim 1, wherein the nucleation layer comprising boron has a thickness between about 5 Å and about 50 Å. 제1항에 있어서, 붕소를 포함하는 핵생성 층이 상기 반응에 의해 실질적으로 소비되어, 몰리브데넘 층이 원소 분석에 의해 5 wt% 미만의 붕소, 임의로 1 wt% 미만의 붕소를 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the nucleation layer comprising boron is substantially consumed by the reaction such that the molybdenum layer comprises less than 5 wt% boron, optionally less than 1 wt% boron by elemental analysis. Way. 제1항에 있어서, 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기판 위에 증착시키는 단계를 포함하고, 기판은 300℃ 내지 550℃ 사이의 온도에 있는 것인 방법.The method of claim 1, comprising depositing a nucleation layer comprising boron over the substrate, wherein the substrate is at a temperature between 300°C and 550°C. 제1항에 있어서,
상기 기판 위의 상기 몰리브데넘 핵생성 층 위에 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 증착하는 단계로, 기판은 300℃ 내지 550℃ 사이의 온도에 있는 단계; 및
추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 몰리브데넘 및 염소 원자를 함유하는 분자를 포함하는 증기 조성물과 반응시키는 단계로, 기판은 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에 있고; 상기 반응은 추가의 붕소 핵생성 층의 적어도 일부를 소비하고 추가의 몰리브데넘 핵생성 층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 방법.
The method of claim 1,
Depositing a nucleation layer comprising additional boron over the molybdenum nucleation layer on the substrate, the substrate being at a temperature between 300° C. and 550° C.; And
Reacting a nucleation layer comprising additional boron with a vapor composition comprising molecules containing molybdenum and chlorine atoms, wherein the substrate is at a temperature between 450° C. and 550° C.; The reaction consumes at least a portion of the additional boron nucleation layer and forms an additional molybdenum nucleation layer.
How to further include.
제5항에 있어서, 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 두께가 약 5Å 내지 약 50Å 사이인 방법.6. The method of claim 5, wherein the thickness of the nucleation layer comprising additional boron is between about 5 Angstroms and about 50 Angstroms. 제5항에 있어서, 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 증착 두께가 기판 위의 붕소를 포함하는 핵생성 층의 증착 두께보다 작은 것인 방법.The method of claim 5, wherein the deposition thickness of the nucleation layer comprising additional boron is less than the deposition thickness of the nucleation layer comprising boron on the substrate. 제5항에 있어서, 제1 기간 동안 기판 위에 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기상 증착하는 단계 및 제2 기간 동안 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층을 기상 증착하는 단계를 포함하고, 제2 기간은 제1 기간보다 더 짧은 것인 방법.The method of claim 5, comprising vapor deposition of a nucleation layer comprising boron over the substrate during a first period and vapor deposition of a nucleation layer comprising additional boron during a second period, and a second period. Is shorter than the first period. 제5항에 있어서, 추가의 붕소를 포함하는 핵생성 층이 상기 반응에 의해 실질적으로 소비되고, 그에 따라 추가의 몰리브데넘 층이 원소 분석에 의해 5wt% 미만의 붕소, 임의로 1wt% 미만의 붕소를 포함하는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the nucleation layer comprising additional boron is substantially consumed by the reaction, whereby the additional molybdenum layer is less than 5 wt% boron, optionally less than 1 wt% boron by elemental analysis. The method comprising a. 제5항에 있어서, 증착 및 반응 단계들을 반복하여 복수의 추가의 몰리브데넘 핵생성 층들을 형성하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the deposition and reaction steps are repeated to form a plurality of additional molybdenum nucleation layers. 제1항에 있어서, 기판의 온도가 붕소를 포함하는 핵생성 층(들)의 반응 동안 450℃ 내지 480℃ 사이인 방법.The method of claim 1, wherein the temperature of the substrate is between 450° C. and 480° C. during the reaction of the nucleation layer(s) comprising boron. 제1항에 있어서, 증기 조성물이 10 Torr 내지 60 Torr의 압력에 있는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the vapor composition is at a pressure of 10 Torr to 60 Torr. 제1항에 있어서, 증기 조성물이 환원 기체를 실질적으로 함유하지 않는 것인 방법.The method of claim 1 wherein the vapor composition is substantially free of reducing gas. 제1항에 있어서, 기판 위의 몰리브데넘 핵생성 층, 또는 추가의 몰리브데넘 핵생성 층이 상부 몰리브데넘 핵생성 층을 구성하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the molybdenum nucleation layer, or additional molybdenum nucleation layer over the substrate constitutes the top molybdenum nucleation layer. 제14항에 있어서, 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도에서 몰리브데넘 착물을 증착하여 상부 몰리브데넘 핵생성 층 위에 벌크 몰리브데넘 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.15. The method of claim 14 including depositing the molybdenum complex at a temperature between 450° C. and 550° C. to form a bulk molybdenum layer over the top molybdenum nucleation layer. 제15항에 있어서, 몰리브데넘 착물이 MoCl5 또는 MoOCl4를 포함하는 것인 방법.16. The method of claim 15, wherein the molybdenum complex comprises MoCl 5 or MoOCl 4 . 제15항에 있어서, 몰리브데넘 막의 두께는 200 옹스트롬 이상이고, 벌크 몰리브데넘 층의 저항률은 몰리브데넘 핵생성 층이 없는 700℃의 기판 상에 상기 몰리브데넘 착물로부터 증착된 실질적으로 유사한 두께 ±20%의 벌크 몰리브데넘 층의 저항률의 ±20%인 방법.The method of claim 15, wherein the thickness of the molybdenum film is at least 200 angstroms, and the resistivity of the bulk molybdenum layer is substantially similar deposited from the molybdenum complex on a 700° C. substrate without a molybdenum nucleation layer. A method of ±20% of the resistivity of a bulk molybdenum layer of ±20% thickness. 제15항에 있어서, 벌크 몰리브데넘 층 및 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층을 포함하는 몰리브데넘 막을 제조하는 단계를 포함하고, 막은 200 옹스트롬 이상의 몰리브데넘 막 두께에 대해 20μΩ·cm 미만인 실온에서 측정된 전기 저항률을 갖는 방법.The room temperature of claim 15, comprising the step of preparing a molybdenum film comprising a bulk molybdenum layer and at least one molybdenum nucleation layer, wherein the film is less than 20 μΩ·cm for a molybdenum film thickness of at least 200 angstroms. Method with the electrical resistivity measured in. 제1항에 있어서, 기판이 하나 이상의 몰리브데넘 핵생성 층을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises one or more molybdenum nucleation layers. 제1항에 있어서, 기판이 반도체 기판을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1 wherein the substrate comprises a semiconductor substrate.
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