RU2805264C1 - Semiconductor structure and method of its manufacture - Google Patents
Semiconductor structure and method of its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805264C1 RU2805264C1 RU2023105141A RU2023105141A RU2805264C1 RU 2805264 C1 RU2805264 C1 RU 2805264C1 RU 2023105141 A RU2023105141 A RU 2023105141A RU 2023105141 A RU2023105141 A RU 2023105141A RU 2805264 C1 RU2805264 C1 RU 2805264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- molybdenum nitride
- conductive layer
- nitrogen
- nitride layer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION
[0001] Эта заявка представлена на основании заявки на патент Китая № 202110881714.8, поданной 2 августа 2021, и испрашивает приоритет по данной заявке на патент Китая, раскрытие которой посредством ссылки полностью включено в настоящий документ.[0001] This application is made based on Chinese Patent Application No. 202110881714.8, filed on August 2, 2021, and claims the benefit of this Chinese Patent Application, the disclosure of which is incorporated by reference in its entirety herein.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
[0002] Варианты реализации этого раскрытия относятся, помимо прочего, к полупроводниковой структуре и способу ее изготовления.[0002] Embodiments of this disclosure relate to, among other things, a semiconductor structure and a method for making it.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[0003] С повышением требований к рабочим характеристикам и технологическим прогрессом полупроводниковые структуры постепенно миниатюризировались, а толщины пленочных слоев в полупроводниковых структурах постоянно уменьшались. Благодаря уменьшению толщины пленочного слоя, характеристика блокирования пленочного слоя сама по себе будет ослаблена при условии, что материал пленочного слоя остается неизменным, и таким образом характеристики исходного специально расположенного барьерного слоя больше не могут удовлетворять требованиям, или пленочный слой, который имеет определенный блокирующий эффект и первоначально имеет конкретные электрические характеристики, больше не может обеспечивать эффект блокирования, что делает характеристики некоторых функциональных пленочных слоев восприимчивыми к соседним пленочным слоям и, таким образом, ослабляет электрические характеристики функциональных пленочных слоев.[0003] With increasing performance requirements and technological progress, semiconductor structures have been gradually miniaturized, and the thicknesses of film layers in semiconductor structures have been continuously reduced. By reducing the thickness of the film layer, the blocking performance of the film layer itself will be weakened, provided that the material of the film layer remains unchanged, and thus the performance of the original specially positioned barrier layer can no longer meet the requirements, or the film layer which has a certain blocking effect and originally has specific electrical characteristics, can no longer provide a blocking effect, which makes the characteristics of some functional film layers susceptible to adjacent film layers, and thus weakens the electrical characteristics of functional film layers.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
[0004] Варианты реализации этого раскрытия обеспечивают полупроводниковую структуру и способ ее изготовления, которые способствуют улучшению электрических характеристик металлического проводящего слоя.[0004] Embodiments of this disclosure provide a semiconductor structure and a method for making it that improves the electrical performance of a metallic conductive layer.
[0005] Варианты реализации этого раскрытия обеспечивают полупроводниковую структуру, включающую в себя: легированный проводящий слой, легированный ионами легирующей примеси; металлический проводящий слой, расположенный поверх легированного проводящего слоя; азотсодержащий диэлектрический слой, расположенный поверх металлического проводящего слоя; первый слой нитрида молибдена, расположенный между легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем и выполненный с возможностью электрического соединения с легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем; и второй слой нитрида молибдена, расположенный между металлическим проводящим слоем и азотсодержащим диэлектрическим слоем, при этом атомное соотношение атомов азота во втором слое нитрида молибдена больше, чем атомное соотношение атомов азота в первом слое нитрида молибдена.[0005] Embodiments of this disclosure provide a semiconductor structure including: a doped conductive layer doped with dopant ions; a metallic conductive layer located on top of the alloyed conductive layer; a nitrogen-containing dielectric layer located on top of the metal conductive layer; a first molybdenum nitride layer located between the doped conductive layer and the metal conductive layer and configured to be electrically connected to the doped conductive layer and the metal conductive layer; and a second molybdenum nitride layer located between the metal conductive layer and the nitrogen-containing dielectric layer, wherein the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer.
[0006] В одном варианте реализации толщина первого слоя нитрида молибдена больше, чем толщина второго слоя нитрида молибдена, в направлении от легированного проводящего слоя к азотсодержащему диэлектрическому слою.[0006] In one embodiment, the thickness of the first molybdenum nitride layer is greater than the thickness of the second molybdenum nitride layer in the direction from the doped conductive layer to the nitrogen-containing dielectric layer.
[0007] В одном варианте реализации атомное соотношение атомов азота в первом слое нитрида молибдена составляет от 10% до 20%, а толщина первого слоя нитрида молибдена составляет от 2 нм до 4 нм в направлении от легированного проводящего слоя к азотсодержащему диэлектрическому слою.[0007] In one embodiment, the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer is from 10% to 20%, and the thickness of the first molybdenum nitride layer is from 2 nm to 4 nm in the direction from the doped conductive layer to the nitrogen-containing dielectric layer.
[0008] В одном варианте реализации атомное соотношение атомов азота во втором слое нитрида молибдена составляет от 30% до 40%.[0008] In one embodiment, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer is from 30% to 40%.
[0009] В одном варианте реализации толщина второго слоя нитрида молибдена составляет от 0,5 нм до 1,5 нм в направлении от легированного проводящего слоя к азотсодержащему диэлектрическому слою.[0009] In one embodiment, the thickness of the second molybdenum nitride layer is from 0.5 nm to 1.5 nm in the direction from the doped conductive layer to the nitrogen-containing dielectric layer.
[0010] В одном варианте реализации материал металлического проводящего слоя включает в себя металлический молибден.[0010] In one embodiment, the metal conductive layer material includes molybdenum metal.
[0011] В одном варианте реализации каждый из первого слоя нитрида молибдена и второго слоя нитрида молибдена включает в себя материал нитрида молибдена, имеющий поликристаллическую структуру.[0011] In one embodiment, each of the first molybdenum nitride layer and the second molybdenum nitride layer includes a molybdenum nitride material having a polycrystalline structure.
[0012] В одном варианте реализации кристалличность материала нитрида молибдена в первом слое нитрида молибдена выше, чем кристалличность материала нитрида молибдена во втором слое нитрида молибдена.[0012] In one embodiment, the crystallinity of the molybdenum nitride material in the first molybdenum nitride layer is higher than the crystallinity of the molybdenum nitride material in the second molybdenum nitride layer.
[0013] В одном варианте реализации материал нитрида молибдена, имеющий поликристаллическую структуру, включает в себя поликристаллический γ-Mo2N.[0013] In one embodiment, the molybdenum nitride material having a polycrystalline structure includes polycrystalline γ-Mo 2 N.
[0014] В одном варианте реализации легированный проводящий слой электрически соединен с активной областью, материал легированного проводящего слоя включает в себя легированный поликристаллический кремний, а ионы легирующей примеси включают в себя ионы N-типа.[0014] In one embodiment, the doped conductive layer is electrically coupled to the active region, the material of the doped conductive layer includes doped polycrystalline silicon, and the dopant ions include N-type ions.
[0015] Варианты реализации этого раскрытия дополнительно обеспечивают способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий следующие операции. Образование легированного проводящего слоя, при этом легированный проводящий слой легирован ионами легирующей примеси. Образование первого слоя нитрида молибдена, который расположен на легированном проводящем слое. Образование металлического проводящего слоя, который расположен на первом слое нитрида молибдена и выполнен с возможностью электрического соединения с легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем. Образование второго слоя нитрида молибдена, который расположен на металлическом проводящем слое, а атомное соотношение атомов азота во втором слое нитрида молибдена больше, чем атомное соотношение атомов азота в первом слое нитрида молибдена. Образование азотсодержащего диэлектрического слоя, который расположен на втором слое нитрида молибдена.[0015] Embodiments of this disclosure further provide a method for manufacturing a semiconductor structure, including the following steps. Formation of a doped conductive layer, wherein the doped conductive layer is doped with dopant ions. Formation of the first layer of molybdenum nitride, which is located on the doped conductive layer. Formation of a metal conductive layer, which is located on the first molybdenum nitride layer and is configured to be electrically connected to the doped conductive layer and the metal conductive layer. Formation of the second layer of molybdenum nitride, which is located on the metal conductive layer, and the atomic ratio of nitrogen atoms in the second layer of molybdenum nitride is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first layer of molybdenum nitride. Formation of a nitrogen-containing dielectric layer, which is located on the second layer of molybdenum nitride.
[0016] В одном варианте реализации образование первого слоя нитрида молибдена и образование второго слоя нитрида молибдена включает следующие операции.[0016] In one embodiment, forming the first molybdenum nitride layer and forming the second molybdenum nitride layer includes the following steps.
[0017] Введение исходного газа азота и металлического молибдена, при этом расход исходного газа азота для образования первого слоя нитрида молибдена меньше, чем расход исходного газа азота для образования второго слоя нитрида молибдена.[0017] Introducing a nitrogen feed gas and molybdenum metal, wherein the flow rate of the nitrogen feed gas to form the first molybdenum nitride layer is less than the flow rate of the nitrogen feed gas to form the second molybdenum nitride layer.
[0018] Выполнение процесса ионизации для образования азотной плазмы, так что азотная плазма реагирует с металлическим молибденом с образованием нитрида молибдена, а нитрид молибдена осаждают с образованием слоя нитрида молибдена, который имеет аморфную структуру.[0018] Performing an ionization process to form a nitrogen plasma, such that the nitrogen plasma reacts with molybdenum metal to form molybdenum nitride, and the molybdenum nitride is deposited to form a molybdenum nitride layer, which has an amorphous structure.
[0019] В одном варианте реализации процесс ионизации для образования первого слоя нитрида молибдена является первым процессом ионизации, процесс ионизации для образования второго слоя нитрида молибдена является вторым процессом ионизации, мощность источника питания постоянного тока для первого процесса ионизации выше, чем мощность источника питания постоянного тока для второго процесса ионизации, или равна ей, а радиочастотная мощность смещения для первого процесса ионизации ниже, чем радиочастотная мощность смещения для второго процесса ионизации, или равна ей.[0019] In one embodiment, the ionization process for forming the first molybdenum nitride layer is the first ionization process, the ionization process for forming the second molybdenum nitride layer is the second ionization process, the power of the DC power supply for the first ionization process is higher than the power of the DC power supply for the second ionization process is or is equal to it, and the RF bias power for the first ionization process is lower than or equal to the RF bias power for the second ionization process.
[0020] В одном варианте реализации мощность источника питания постоянного тока для первого процесса ионизации составляет от 2000 Вт до 3000 Вт, радиочастотная мощность смещения для первого процесса ионизации составляет от 500 Вт до 750 Вт, мощность источника питания постоянного тока для второго процесса ионизации составляет от 1500 Вт до 2500 Вт, а радиочастотная мощность смещения для второго процесса ионизации составляет от 600 Вт до 800 Вт.[0020] In one embodiment, the DC power supply power for the first ionization process is from 2000 W to 3000 W, the RF bias power for the first ionization process is from 500 W to 750 W, the DC power supply power for the second ionization process is from 1500 W to 2500 W, and the RF bias power for the second ionization process is 600 W to 800 W.
[0021] В одном варианте реализации способ изготовления полупроводниковой структуры дополнительно включает следующую операцию. Выполнение процесса термической обработки, так что по меньшей мере часть аморфной структуры в слое нитрида молибдена преобразуется в поликристаллическую структуру.[0021] In one embodiment, a method for manufacturing a semiconductor structure further includes the following step. Performing a heat treatment process such that at least a portion of the amorphous structure in the molybdenum nitride layer is converted to a polycrystalline structure.
[0022] В одном варианте реализации металлический проводящий слой является слоем металлического молибдена, а первый слой нитрида молибдена, второй слой нитрида молибдена и слой металлического молибдена образуют в одной и той же реакционной камере.[0022] In one embodiment, the metal conductive layer is a molybdenum metal layer, and the first molybdenum nitride layer, the second molybdenum nitride layer, and the molybdenum metal layer are formed in the same reaction chamber.
[0023] По сравнению с соответствующим уровнем техники технические решения, обеспеченные в вариантах реализации этого раскрытия, имеют следующие преимущества.[0023] Compared to the related art, the technical solutions provided in the embodiments of this disclosure have the following advantages.
[0024] В приведенных выше технических решениях атомным соотношением атомов азота в первом слое нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы оно было меньше, что способствует уменьшению поверхностного сопротивления слоя материала первого слоя нитрида молибдена, так что имеется лишь небольшое последовательное сопротивление между легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем, а первый слой нитрида молибдена не только может блокировать взаимную диффузию между атомами металла и ионами легирующей примеси, но также и оказывает лишь незначительное влияние на характеристики передачи сигналов между металлическим проводящим слоем и легированным проводящим слоем. В то же время атомным соотношением атомов азота во втором слое нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы оно было большим, что способствует обеспечению сильной блокирующей способности второго слоя нитрида молибдена, лучшему блокированию диффузии атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя к металлическому проводящему слою и обеспечению того, чтобы металлический проводящий слой имел лучшие проводящие характеристики.[0024] In the above technical solutions, the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer is controlled to be smaller, which helps to reduce the sheet resistance of the material layer of the first molybdenum nitride layer, so that there is only a small series resistance between the doped conductive layer and metal conductive layer, and the first molybdenum nitride layer can not only block the mutual diffusion between metal atoms and dopant ions, but also has only a slight effect on the signal transmission characteristics between the metal conductive layer and the doped conductive layer. At the same time, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer is controlled to be large, which is conducive to providing a strong blocking ability of the second molybdenum nitride layer, better blocking the diffusion of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer to the metal conductive layer, and ensuring that so that the metal conductive layer has better conductive characteristics.
[0025] Кроме того, толщиной первого слоя нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы она была больше, что способствует обеспечению лучшей блокирующей способности первого слоя нитрида молибдена и избеганию взаимной диффузии между ионами металла в металлическом проводящем слое и ионами легирующей примеси в легированном проводящем слое. В то же время толщиной второго слоя нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы она была меньше, что способствует уменьшению общей толщины полупроводниковой структуры с тем, чтобы дополнительно миниатюризировать полупроводниковую структуру с одновременным достижением удовлетворительных характеристик блокирования второго слоя нитрида молибдена.[0025] In addition, the thickness of the first molybdenum nitride layer is controlled to be larger, which helps to provide better blocking ability of the first molybdenum nitride layer and avoid interdiffusion between metal ions in the metal conductive layer and dopant ions in the doped conductive layer. At the same time, the thickness of the second molybdenum nitride layer is controlled to be smaller, which helps to reduce the overall thickness of the semiconductor structure so as to further miniaturize the semiconductor structure while achieving satisfactory blocking characteristics of the second molybdenum nitride layer.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0026] Один или более вариантов реализации представлены на соответствующих сопроводительных чертежах. Эти приведенные для примера иллюстрации не являются ограничением для указанных вариантов реализации. Элементы с одинаковыми ссылочными обозначениями на сопроводительных чертежах являются подобными элементы. Если не заявлено иное, фигуры на сопроводительных чертежах не составляют какого-либо ограничения масштаба.[0026] One or more embodiments are shown in the accompanying drawings. These exemplary illustrations are not intended to be limiting to these embodiments. Elements with the same reference symbols in the accompanying drawings are similar elements. Unless otherwise stated, the figures in the accompanying drawings do not constitute any limitation to scale.
[0027] На ФИГ. 1 схематически представлена структурная схема полупроводниковой структуры, обеспеченной в вариантах реализации этого раскрытия.[0027] In FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor structure provided in embodiments of this disclosure.
[0028] На ФИГ. 2-4 схематически представлены структурные схемы, соответствующие различным операциям способа изготовления полупроводниковой структуры, обеспеченной в вариантах реализации этого раскрытия.[0028] In FIG. 2-4 are schematic diagrams of block diagrams corresponding to various operations of a method for manufacturing a semiconductor structure provided in embodiments of this disclosure.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0029] При изготовлении полупроводниковой структуры, поскольку переходный металл вольфрам характеризуется небольшим удельным электрическим активным сопротивлением, стабильными физическими и химическими характеристиками и т.п., он может служить в качестве материала для металлического проводящего слоя. Однако вольфрам склонен к боковому травлению во время процесса травления, что приводит к образованию выемки, которая может привести к уменьшению поперечной эффективной ширины металлического проводящего слоя и увеличению активного сопротивления металлического проводящего слоя. Поскольку нитрид кремния имеет небольшую диэлектрическую проницаемость и высокую твердость и, таким образом, одновременно обладает электроизоляционными и поддерживающими эффектами, нитрид кремния часто служит в качестве материала для защитного слоя металлического проводящего слоя. Однако во время получения материала из нитрида кремния с использованием высокотемпературного процесса атомы азота могут реагировать с вольфрамом с образованием материала из нитрида вольфрама, что может уменьшить толщину пленки металлического проводящего слоя и, следовательно, увеличить активное сопротивление металлического проводящего слоя.[0029] In the manufacture of a semiconductor structure, since the transition metal tungsten has small electrical resistivity, stable physical and chemical characteristics, etc., it can serve as a material for a metal conductive layer. However, tungsten is prone to side etching during the etching process, resulting in the formation of a notch that can reduce the lateral effective width of the metal conductive layer and increase the resistance of the metal conductive layer. Since silicon nitride has a small dielectric constant and high hardness, and thus simultaneously has electrical insulating and supporting effects, silicon nitride often serves as a protective layer material for a metal conductive layer. However, during the production of silicon nitride material using a high temperature process, nitrogen atoms may react with tungsten to form tungsten nitride material, which may reduce the film thickness of the metal conductive layer and therefore increase the resistance of the metal conductive layer.
[0030] Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества вариантов реализации этого раскрытия более отчетливыми, различные варианты реализации этого раскрытия будут подробно описаны ниже в сочетании с сопроводительными чертежами. Однако специалистам в данной области техники может быть понятно, что в различных вариантах реализации настоящего раскрытия было предложено множество технических деталей, чтобы дать читателю лучшее понимание этого раскрытия. Однако технические решения, заявленные в этом раскрытии, могут быть осуществлены даже без этих технических деталей и различных изменений и модификаций, основанных на следующих различных вариантах реализации.[0030] To make the objectives, technical solutions, and advantages of embodiments of this disclosure more clear, various embodiments of this disclosure will be described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, those skilled in the art will appreciate that numerous technical details have been proposed in various embodiments of the present disclosure to provide the reader with a better understanding of the disclosure. However, the technical solutions claimed in this disclosure can be implemented even without these technical details and various changes and modifications based on the following various embodiments.
[0031] Со ссылкой на ФИГ. 1, полупроводниковая структура включает в себя: легированный проводящий слой 21, легированный ионами легирующей примеси; металлический проводящий слой 23, расположенный поверх легированного проводящего слоя 21; азотсодержащий диэлектрический слой 25, расположенный поверх металлического проводящего слоя 23; первый слой 22 нитрида молибдена, расположенный между легированным проводящим слоем 21 и металлическим проводящим слоем 23 и выполненный с возможностью электрического соединения с легированным проводящим слоем 21 и металлическим проводящим слоем 23; и второй слой 24 нитрида молибдена, расположенный между металлическим проводящим слоем 23 и азотсодержащим диэлектрическим слоем 25, в котором атомное отношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена больше, чем атомное отношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена.[0031] With reference to FIG. 1, the semiconductor structure includes: a doped conductive layer 21 doped with dopant ions; a metal conductive layer 23 located on top of the alloyed conductive layer 21; a nitrogen-containing dielectric layer 25 located on top of the metal conductive layer 23; a first molybdenum nitride layer 22 located between the doped conductive layer 21 and the metal conductive layer 23 and electrically connected to the doped conductive layer 21 and the metal conductive layer 23; and a second molybdenum nitride layer 24 disposed between the metal conductive layer 23 and the nitrogen-containing dielectric layer 25, in which the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22.
[0032] Ионы легирующей примеси в легированном проводящем слое 21 могут быть ионами P-типа или ионами N-типа; а основной материал легированного проводящего слоя 21 может регулироваться в соответствии с фактическими требованиями, например, в зависимости от контактного сопротивления между легированным проводящим слоем 21 и соседним пленочным слоем, стоимости изготовления легированного проводящего слоя 21 и характеристик проводимости легированного проводящего слоя 21. Основной материал относится к материалу, отличному от ионов легирующей примеси в легированном проводящем слое 21, и при этом основной материал включает в себя собственный полупроводниковый материал, такой как аморфный кремний, поликристаллический кремний или микрокристаллический кремний. Приведенный выше текст подробно объясняется на примере легированного проводящего слоя 21, представляющего собой поликристаллический кремниевый материал, легированный ионами N-типа.[0032] The dopant ions in the doped conductive layer 21 may be P-type ions or N-type ions; and the base material of the doped conductive layer 21 can be adjusted according to actual requirements, for example, depending on the contact resistance between the doped conductive layer 21 and the adjacent film layer, the manufacturing cost of the doped conductive layer 21, and the conductivity characteristics of the doped conductive layer 21. The base material refers to a material other than the dopant ions in the doped conductive layer 21, and wherein the base material includes an intrinsic semiconductor material such as amorphous silicon, polycrystalline silicon, or microcrystalline silicon. The above text is explained in detail using the doped conductive layer 21, which is a polycrystalline silicon material doped with N-type ions, as an example.
[0033] Металлический проводящий слой 23 может быть составлен из одного или более металлических материалов, а также может быть составлен из металлического материала и неметаллического материала. Когда металлический проводящий слой 23 состоит из металлического материала и неметаллического материала, металлический материал обеспечивает основной проводящий эффект. Один или более пленочных слоев, включая первый слой 22 нитрида молибдена, могут быть обеспечены между металлическим проводящим слоем 23 и легированным проводящим слоем 21 таким образом, чтобы регулировать последовательное сопротивление между металлическим проводящим слоем 23 и легированным проводящим слоем 21, при этом последовательное сопротивление включает в себя контактное сопротивление между соседними пленочными слоями.[0033] The metal conductive layer 23 may be composed of one or more metal materials, and may also be composed of a metal material and a non-metal material. When the metal conductive layer 23 is composed of a metal material and a non-metal material, the metal material provides the main conductive effect. One or more film layers including the first molybdenum nitride layer 22 may be provided between the metal conductive layer 23 and the doped conductive layer 21 so as to control the series resistance between the metal conductive layer 23 and the doped conductive layer 21, wherein the series resistance includes itself is the contact resistance between adjacent film layers.
[0034] Материал азотсодержащего диэлектрического слоя 25 может регулироваться в соответствии с фактическими функциональными требованиями. Например, материал, имеющий меньшую диэлектрическую проницаемость, выбирается для получения хорошей электрической изоляции, материал, имеющий низкую твердость, выбирается для получения буфера механических напряжений, или материал, имеющий высокую твердость, выбирается для получения хорошего поддерживающего эффекта. Во время подготовки практического процесса для образования азотсодержащего диэлектрического слоя 25 обычно выбирают материал, состоящий из нитрида кремния или оксинитрида кремния, обладающий хорошим поддерживающим эффектом и низкими потерями. Подобным образом, один или более пленочных слоев, включающих в себя второй слой 24 нитрида молибдена, могут быть обеспечены между металлическим проводящим слоем 23 и азотсодержащим диэлектрическим слоем 25, а множество пленочных слоев укладывают послойно последовательно непосредственно от легированного проводящего слоя 21 к азотсодержащему диэлектрическому слою 25.[0034] The material of the nitrogen-containing dielectric layer 25 can be adjusted according to actual functional requirements. For example, a material having a lower dielectric constant is selected to obtain good electrical insulation, a material having low hardness is selected to provide a mechanical stress buffer, or a material having high hardness is selected to obtain a good supporting effect. During preparation of the practical process for forming the nitrogen-containing dielectric layer 25, a material consisting of silicon nitride or silicon oxynitride having good supporting effect and low loss is generally selected. Likewise, one or more film layers including a second molybdenum nitride layer 24 may be provided between the metallic conductive layer 23 and the nitrogen-containing dielectric layer 25, and a plurality of film layers are layered sequentially directly from the doped conductive layer 21 to the nitrogen-containing dielectric layer 25. .
[0035] Следует отметить, что область применения полупроводниковой структуры, обеспеченной в вариантах реализации этого раскрытия, не ограничивается представленными в тексте, и материал каждого пленочного слоя и соотношение его компонентов могут регулироваться в соответствии с фактической областью применения. В одном варианте реализации полупроводниковая структура, обеспеченная в вариантах реализации этого раскрытия, служит в качестве структуры разрядной линии, в которой легированный проводящий слой 21 служит в качестве разрядной линии для контакта и электрического соединения с активной областью 20, металлический проводящий слой 23 служит в качестве разрядной линии для передачи электрических сигналов, а азотсодержащий диэлектрический слой 25 служит в качестве верхнего изолирующего слоя и по существу обеспечивает эффекты электрической изоляции и поддержки верхнего пленочного слоя.[0035] It should be noted that the application field of the semiconductor structure provided in the embodiments of this disclosure is not limited to those presented in the text, and the material of each film layer and the ratio of its components can be adjusted according to the actual application field. In one embodiment, the semiconductor structure provided in embodiments of this disclosure serves as a bit line structure, in which the doped conductive layer 21 serves as the bit line for contact and electrical connection with the active region 20, the metal conductive layer 23 serves as the bit lines for transmitting electrical signals, and the nitrogen-containing dielectric layer 25 serves as the top insulating layer and essentially provides the effects of electrical insulation and supporting the top film layer.
[0036] В этом варианте реализации толщина первого слоя 22 нитрида молибдена больше, чем толщина второго слоя 24 нитрида молибдена, в направлении от легированного проводящего слоя 21 к азотсодержащему диэлектрическому слою 25. По сравнению с подходом изменения состава материала первого слоя 22 нитрида молибдена для улучшения характеристик блокирования первого слоя 22 нитрида молибдена, подход увеличения толщины улучшает характеристики блокирования первого слоя 22 нитрида молибдена и имеет небольшое влияние на активное сопротивление первого слоя 22 нитрида молибдена, что способствует обеспечению того, чтобы первый слой 22 нитрида молибдена не только имел характеристики блокирования, эквивалентные характеристикам блокирования второго первого слоя 24 нитрида молибдена, но также имел превосходные характеристики проводимости.[0036] In this embodiment, the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 is greater than the thickness of the second molybdenum nitride layer 24, in the direction from the doped conductive layer 21 to the nitrogen-containing dielectric layer 25. Compared with the approach of changing the material composition of the first molybdenum nitride layer 22 to improve blocking characteristics of the first molybdenum nitride layer 22, the approach of increasing the thickness improves the blocking characteristics of the first molybdenum nitride layer 22 and has a small effect on the resistance of the first molybdenum nitride layer 22, which helps ensure that the first molybdenum nitride layer 22 not only has blocking characteristics equivalent to blocking characteristics of the second first molybdenum nitride layer 24, but also had excellent conductivity characteristics.
[0037] Следует понимать, что поскольку ядро атома азота невелико, отталкивающая сила между соседними атомами азота слаба, и расстояние между соседними атомами азота является небольшим. На основании этого факта, чем больше атомное соотношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена, тем короче расстояние между соседними атомами в первом слое 22 нитрида молибдена, и тем меньше вероятность прохождения носителя через первый слой 22 нитрида молибдена и прохождения через контактную поверхность раздела между первым слоем 22 нитрида молибдена и соседним пленочным слоем. Иными словами, по мере увеличения атомного соотношения атомов азота блокирующие характеристики слоя нитрида молибдена улучшаются, а активное сопротивление слоя нитрида молибдена само по себе и контактное сопротивление с соседним пленочным слоем увеличиваются. По сравнению с увеличением атомного соотношения атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена, увеличение толщины пленки первого слоя 22 нитрида молибдена просто изменяет активное сопротивление первого слоя 22 нитрида молибдена само по себе, но не изменяет контактное сопротивление между первым слоем 22 нитрида молибдена и соседним пленочным слоем, что способствует более точной регулировке характеристик блокирования и характеристик проводимости первого слоя 22 нитрида молибдена, так что первый слой 22 нитрида молибдена имеет относительно сбалансированные комплексные характеристики.[0037] It should be understood that since the nucleus of a nitrogen atom is small, the repulsive force between adjacent nitrogen atoms is weak, and the distance between adjacent nitrogen atoms is small. Based on this fact, the larger the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22, the shorter the distance between neighboring atoms in the first molybdenum nitride layer 22, and the less likely the carrier is to pass through the first molybdenum nitride layer 22 and pass through the contact interface between the first layer 22 of molybdenum nitride and the adjacent film layer. In other words, as the atomic ratio of nitrogen atoms increases, the blocking characteristics of the molybdenum nitride layer improve, and the active resistance of the molybdenum nitride layer itself and the contact resistance with the adjacent film layer increase. Compared to increasing the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22, increasing the film thickness of the first molybdenum nitride layer 22 simply changes the resistance of the first molybdenum nitride layer 22 itself, but does not change the contact resistance between the first molybdenum nitride layer 22 and the adjacent film layer, which facilitates more precise adjustment of the blocking characteristics and conductivity characteristics of the first molybdenum nitride layer 22, so that the first molybdenum nitride layer 22 has relatively balanced complex characteristics.
[0038] Кроме того, поскольку азотсодержащий диэлектрический слой 25 является диэлектрическим слоем, отсутствует передача сигнала между азотсодержащим диэлектрическим слоем 25 и металлическим проводящим слоем 23. При задании атомного соотношения атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена нет необходимости учитывать коэффициент активного сопротивления, и требуется только подавить диффузию атомов азота в азотсодержащем диэлектрическом слое 25. Иными словами, атомы азота могут быть заблокированы путем увеличения атомного соотношения атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена, а в случае, когда характеристики блокирования второго слоя 24 нитрида молибдена могут удовлетворять требованиям, толщина второго слоя 24 нитрида молибдена может быть уменьшена, чтобы уменьшить толщину всей полупроводниковой структуры.[0038] In addition, since the nitrogen-containing dielectric layer 25 is a dielectric layer, there is no signal transmission between the nitrogen-containing dielectric layer 25 and the metal conductive layer 23. When specifying the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24, there is no need to consider the resistance coefficient, and it is required only suppress the diffusion of nitrogen atoms in the nitrogen-containing dielectric layer 25. In other words, nitrogen atoms can be blocked by increasing the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24, and in the case where the blocking characteristics of the second molybdenum nitride layer 24 can meet the requirements, the thickness of the second The molybdenum nitride layer 24 can be reduced to reduce the thickness of the entire semiconductor structure.
[0039] В этом варианте реализации атомное соотношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена составляет от 10% до 20%, например 13%, 15% или 17%, а толщина первого слоя 22 нитрида молибдена составляет от 2 нм до 4 нм, например 2,5 нм, 3 нм или 3,5 нм, в направлении от легированного проводящего слоя 21 к азотсодержащему диэлектрическому слою 25. Когда атомное соотношение атомов азота или толщина первого слоя 22 нитрида молибдена слишком велики, это с вероятностью вызовет большое активное сопротивление первого слоя 22 нитрида молибдена и, таким образом, приведет к ослаблению характеристик передачи сигналов первого слоя 22 нитрида молибдена. Между тем, когда атомное соотношение атомов азота или толщина первого слоя 22 нитрида молибдена слишком малы, это с вероятностью вызовет ухудшение характеристик блокирования первого слоя 22 нитрида молибдена, что не способствует подавлению взаимной диффузии между ионами металла металлического проводящего слоя 23 и ионами легирующей примеси легированного проводящего слоя 21. Взаимная диффузия между ионами металла и ионами легирующей примеси может вызвать ухудшение характеристик проводимости металлического проводящего слоя 23 и легированного проводящего слоя 21 и, таким образом, повлиять на характеристики передачи сигналов металлического проводящего слоя 23 и легированного проводящего слоя 21.[0039] In this embodiment, the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22 is from 10% to 20%, such as 13%, 15% or 17%, and the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 is from 2 nm to 4 nm, for example, 2.5 nm, 3 nm or 3.5 nm, in the direction from the doped conductive layer 21 to the nitrogen-containing dielectric layer 25. When the atomic ratio of nitrogen atoms or the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 is too large, it is likely to cause a large resistance of the first molybdenum nitride layer 22 and thus will weaken the signal transmission characteristics of the first molybdenum nitride layer 22. Meanwhile, when the atomic ratio of nitrogen atoms or the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 is too small, it is likely to cause the blocking performance of the first molybdenum nitride layer 22 to deteriorate, which is not conducive to suppressing the mutual diffusion between the metal ions of the metal conductive layer 23 and the dopant ions of the doped conductor layer 21. Mutual diffusion between the metal ions and the dopant ions may cause the conductivity characteristics of the metal conductive layer 23 and the doped conductive layer 21 to deteriorate, and thus affect the signal transmission characteristics of the metal conductive layer 23 and the doped conductive layer 21.
[0040] В этом варианте реализации атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена составляет от 30% до 40%, например 33 %, 35 % или 37 %. Когда атомное соотношение атомов азота является небольшим, это не способствует блокированию диффузии атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя 25 в металлический проводящий слой 23; а когда атомное соотношение атомов азота является слишком большим, это может привести к тому, что второй слой 24 нитрида молибдена станет источником загрязнения атомами азота, т.е. атомы азота из второго слоя 24 нитрида молибдена диффундируют в металлический проводящий слой 23.[0040] In this embodiment, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is from 30% to 40%, such as 33%, 35% or 37%. When the atomic ratio of nitrogen atoms is small, it is not conducive to blocking the diffusion of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer 25 into the metal conductive layer 23; and when the atomic ratio of nitrogen atoms is too large, it may cause the second molybdenum nitride layer 24 to become a source of nitrogen atom contamination, i.e. nitrogen atoms from the second molybdenum nitride layer 24 diffuse into the metal conductive layer 23.
[0041] Следует понимать, что, когда атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена задано большим, второй слой 24 нитрида молибдена может блокировать атомы азота в азотсодержащем диэлектрическом слое 25 посредством двух механизмов, которые, в частности, объясняются следующим образом. Во-первых, когда атомное соотношение атомов азота является большим, расстояние между соседними атомами невелико, и атомам азота нелегко проходить между ними. Во-вторых, когда атомное соотношение атомов азота является большим, концентрация легирования атомов азота высока (под нитридом можно понимать легирование атомов азота в атомы другого типа), концентрация легирования атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена выше или равна концентрации легирования атомов азота в азотсодержащем диэлектрическом слое 25, или разность между концентрацией легирования атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена и концентрацией легирования атомов азота в азотсодержащем диэлектрическом слое 25 является небольшой, что способствует предотвращению диффузии атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя 25 в металлический проводящий слой 23 на основании разности концентраций.[0041] It should be understood that when the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is set to be large, the second molybdenum nitride layer 24 can block nitrogen atoms in the nitrogen-containing dielectric layer 25 through two mechanisms, which are specifically explained as follows. First, when the atomic ratio of nitrogen atoms is large, the distance between neighboring atoms is small, and it is not easy for nitrogen atoms to pass between them. Secondly, when the atomic ratio of nitrogen atoms is large, the doping concentration of nitrogen atoms is high (nitride can be understood as the doping of nitrogen atoms into other types of atoms), the doping concentration of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is higher than or equal to the doping concentration of nitrogen atoms in the nitrogen-containing dielectric layer 25, or the difference between the doping concentration of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 and the doping concentration of nitrogen atoms in the nitrogen-containing dielectric layer 25 is small, which helps prevent diffusion of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer 25 into the metal conductive layer 23 based on the concentration difference .
[0042] В этом варианте реализации по мере изменения атомарного соотношения атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена также изменяется толщина второго слоя 24 нитрида молибдена таким образом, чтобы гарантировать, что характеристики блокирования второго слоя 24 нитрида молибдена выше заданного уровня. Для примера, толщина второго слоя 24 нитрида молибдена составляет от 0,5 нм до 1,5 нм, например 0,8 нм, 1 нм или 1,2 нм в направлении от легированного проводящего слоя 21 к азотсодержащему диэлектрическому слою 25. Когда толщина второго слоя 24 нитрида молибдена является слишком большой, это не способствует утончению всей полупроводниковой структуры и может привести к тому, что второй слой 24 нитрида молибдена станет источником атомов азота, т.е. атомы азота, включенные во второй слой 24 нитрида молибдена, диффундируют в металлический проводящий слой 23; а когда толщина второго слоя 24 нитрида молибдена слишком мала, это не способствует блокированию диффузии атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя 25 в металлический проводящий слой 23.[0042] In this embodiment, as the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 changes, the thickness of the second molybdenum nitride layer 24 also changes so as to ensure that the blocking performance of the second molybdenum nitride layer 24 is higher than a predetermined level. For example, the thickness of the second molybdenum nitride layer 24 is from 0.5 nm to 1.5 nm, such as 0.8 nm, 1 nm or 1.2 nm in the direction from the doped conductive layer 21 to the nitrogen-containing dielectric layer 25. When the thickness of the second The molybdenum nitride layer 24 is too large, it does not contribute to the thinning of the entire semiconductor structure and may cause the second molybdenum nitride layer 24 to become a source of nitrogen atoms, i.e. nitrogen atoms included in the second molybdenum nitride layer 24 diffuse into the metal conductive layer 23; and when the thickness of the second molybdenum nitride layer 24 is too thin, it is not conducive to blocking the diffusion of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer 25 into the metal conductive layer 23.
[0043] В этом варианте реализации материал металлического проводящего слоя 23 включает в себя металлический молибден. По сравнению с металлическим вольфрамом металлический молибден менее подвержен боковому травлению во время процесса травления, что способствует тому, что каждый дискретный металлический проводящий слой 23, образованный травлением по рисунку, имеет заданную боковую эффективную ширину d, так что металлический проводящий слой 23 имеет небольшое активное сопротивление.[0043] In this embodiment, the material of the metal conductive layer 23 includes molybdenum metal. Compared with tungsten metal, molybdenum metal is less susceptible to lateral etching during the etching process, which ensures that each discrete metal conductive layer 23 formed by pattern etching has a predetermined lateral effective width d, so that the metal conductive layer 23 has a small active resistance .
[0044] В этом варианте реализации металлический проводящий слой 23 состоит из одиночного металлического материала. В этом случае первый слой 22 нитрида молибдена, металлический проводящий слой 23 и второй слой 24 нитрида молибдена могут непрерывно образовываться в одной и той же реакционной камере без прерывания производственного процесса для регулировки источника металла, что позволяет защитить вакуумную среду от разрушения, вызывающего окисление поверхности пленочного слоя, и способствует обеспечению непрерывности между различными пленочными слоями. Следует понимать, что если металлический проводящий слой 23 дополнительно включает в себя другие металлические материалы, требуется выполнить процесс очистки или заменить камеру после образования металлического проводящего слоя 23, чтобы избежать загрязнения второго слоя 24 нитрида молибдена другими металлическими материалами, оставшимися в реакционной камере.[0044] In this embodiment, the metal conductive layer 23 is composed of a single metal material. In this case, the first molybdenum nitride layer 22, the metal conductive layer 23 and the second molybdenum nitride layer 24 can be continuously formed in the same reaction chamber without interrupting the production process to adjust the metal source, which can protect the vacuum environment from destruction causing oxidation of the film surface layer, and helps ensure continuity between different film layers. It should be understood that if the metal conductive layer 23 further includes other metal materials, it is necessary to perform a cleaning process or replace the chamber after the metal conductive layer 23 is formed to avoid contamination of the second molybdenum nitride layer 24 by other metal materials remaining in the reaction chamber.
[0045] В этом варианте реализации каждый из первого слоя 22 нитрида молибдена и второго слоя 24 нитрида молибдена включает в себя материал нитрида молибдена, имеющий поликристаллическую структуру. Например, материал нитрида молибдена, имеющий поликристаллическую структуру, включает в себя поликристаллический γ-Mo2N. Кроме того, кристалличность материала нитрида молибдена в первом слое 22 нитрида молибдена выше, чем кристалличность материала нитрида молибдена во втором слое 24 нитрида молибдена. Следует отметить, что чем больше атомное соотношение атомов азота, тем труднее кристаллизовать материал нитрида молибдена, имеющий аморфную структуру. Перед кристаллизацией, если каждый из первого слоя 22 нитрида молибдена и второго слоя 24 нитрида молибдена включает в себя материал нитрида молибдена, имеющий аморфную структуру, при одинаковых условиях кристаллизации кристалличность материала нитрида молибдена в первом слое 22 нитрида молибдена больше, чем кристалличность материала нитрида молибдена во втором слое 24 нитрида молибдена. Чем выше кристалличность, тем крупнее кристаллические частицы, тем меньше поверхностей раздела кристалла, тем более регулярным является расположение кристаллических частиц, тем меньше поверхностное сопротивление слоя материала нитрида молибдена. Более высокая кристалличность материала нитрида молибдена в первом слое 22 нитрида молибдена способствует тому, что первый слой 22 нитрида молибдена имеет более высокие характеристики передачи сигналов.[0045] In this embodiment, each of the first molybdenum nitride layer 22 and the second molybdenum nitride layer 24 includes a molybdenum nitride material having a polycrystalline structure. For example, a molybdenum nitride material having a polycrystalline structure includes polycrystalline γ-Mo 2 N. In addition, the crystallinity of the molybdenum nitride material in the first molybdenum nitride layer 22 is higher than the crystallinity of the molybdenum nitride material in the second molybdenum nitride layer 24. It should be noted that the larger the atomic ratio of nitrogen atoms, the more difficult it is to crystallize the molybdenum nitride material, which has an amorphous structure. Before crystallization, if each of the first molybdenum nitride layer 22 and the second molybdenum nitride layer 24 includes a molybdenum nitride material having an amorphous structure, under the same crystallization conditions, the crystallinity of the molybdenum nitride material in the first molybdenum nitride layer 22 is greater than the crystallinity of the molybdenum nitride material in the second layer is 24 molybdenum nitride. The higher the crystallinity, the larger the crystal particles, the fewer crystal interfaces, the more regular the arrangement of crystal particles, the lower the surface resistance of the molybdenum nitride material layer. The higher crystallinity of the molybdenum nitride material in the first molybdenum nitride layer 22 causes the first molybdenum nitride layer 22 to have higher signal transmission characteristics.
[0046] В этом варианте реализации атомным соотношением атомов азота в первом слое нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы оно было меньше, вследствие чего уменьшается поверхностное сопротивление слоя материала первого слоя нитрида молибдена, что позволяет получить малое последовательное сопротивление между легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем и гарантирует, что первый слой нитрида молибдена не только может блокировать взаимную миграцию и проникновение между атомами металла и ионами легирующей примеси, но также и оказывает незначительное влияние на характеристики электрического соединения между металлическим проводящим слоем и легированным проводящим слоем. В то же время, атомное соотношение атомов азота во втором слое нитрида молибдена регулируют таким образом, чтобы оно было большим, что способствует обеспечению сильной блокирующей способности второго слоя нитрида молибдена, лучшему блокированию миграции атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя к металлическому проводящему слою и обеспечению того, чтобы металлический проводящий слой имел лучшие проводящие характеристики.[0046] In this embodiment, the atomic ratio of the nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer is controlled to be smaller, thereby reducing the sheet resistance of the material layer of the first molybdenum nitride layer, thereby obtaining a low series resistance between the doped conductive layer and the metal conductive layer layer and ensures that the first molybdenum nitride layer can not only block the mutual migration and penetration between metal atoms and dopant ions, but also has little effect on the electrical connection performance between the metal conductive layer and the doped conductive layer. At the same time, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer is adjusted to be large, which is conducive to ensuring a strong blocking ability of the second molybdenum nitride layer, better blocking the migration of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer to the metal conductive layer, and ensuring that so that the metal conductive layer has better conductive characteristics.
[0047] Соответственно, варианты реализации этого раскрытия дополнительно обеспечивают способ изготовления полупроводниковой структуры, который может быть выполнен с возможностью изготовления представленной выше полупроводниковой структуры.[0047] Accordingly, embodiments of this disclosure further provide a method for manufacturing a semiconductor structure that can be configured to manufacture the semiconductor structure presented above.
[0048] На ФИГ. 1-4 схематические представлены структурные схемы, соответствующие различным операциям способа изготовления полупроводниковой структуры, обеспеченной в вариантах реализации этого раскрытия. Способ изготовления полупроводниковой структуры включает в себя следующие операции.[0048] In FIG. 1-4 are schematic block diagrams corresponding to various operations of a method for manufacturing a semiconductor structure provided in embodiments of this disclosure. A method for manufacturing a semiconductor structure includes the following operations.
[0049] Со ссылкой на ФИГ. 2, образуют легированный проводящий слой 21 и первый слой 22 нитрида молибдена, при этом легированный проводящий слой 21 легирован ионами легирующей примеси, а первый слой 22 нитрида молибдена расположен на легированном проводящем слое 21.[0049] With reference to FIG. 2 form a doped conductive layer 21 and a first molybdenum nitride layer 22, wherein the doped conductive layer 21 is doped with dopant ions, and the first molybdenum nitride layer 22 is disposed on the doped conductive layer 21.
[0050] В этом варианте реализации легированный проводящий слой 21 соединен с активной областью 20 в нижней части, а изолирующая структура 20a окружает активную область 20 и выполнена с возможностью изоляции соседних активных областей 20. Процесс образования первого слоя 22 нитрида молибдена включает в себя следующее. Вводят исходный газ азот и металлический молибден. Выполняют процесс ионизации для образования азотной плазмы, так что азотная плазма реагирует с металлическим молибденом для получения нитрида молибдена, а нитрид молибдена осаждают для образования слоя нитрида молибдена, который имеет аморфную структуру. Металлический молибден может быть подан с использованием инертного газа, исходный газ азот включает в себя азот, а инертный газ включает в себя аргон.[0050] In this embodiment, the doped conductive layer 21 is connected to the active region 20 at the bottom, and the insulating structure 20a surrounds the active region 20 and is configured to insulate adjacent active regions 20. The process of forming the first molybdenum nitride layer 22 includes the following. The source gas nitrogen and metallic molybdenum are introduced. An ionization process is performed to generate nitrogen plasma, so that the nitrogen plasma reacts with molybdenum metal to produce molybdenum nitride, and molybdenum nitride is deposited to form a molybdenum nitride layer, which has an amorphous structure. Molybdenum metal may be supplied using an inert gas, the nitrogen feed gas includes nitrogen, and the inert gas includes argon.
[0051] Со ссылкой на ФИГ. 3, металлический проводящий слой 23 и второй слой 24 нитрида молибдена образованы там, где металлический проводящий слой 23 расположен на первом слое 22 нитрида молибдена, при этом первый слой 22 нитрида молибдена выполнен с возможностью электрического соединения с легированным проводящим слоем 21 и металлическим проводящим слоем 23, а второй слой 24 нитрида молибдена расположен на металлическом проводящем слое 23, при этом атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена больше, чем атомное соотношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена.[0051] With reference to FIG. 3, the metal conductive layer 23 and the second molybdenum nitride layer 24 are formed where the metal conductive layer 23 is disposed on the first molybdenum nitride layer 22, and the first molybdenum nitride layer 22 is electrically connectable to the alloy conductive layer 21 and the metal conductive layer 23. , and the second molybdenum nitride layer 24 is disposed on the metal conductive layer 23, and the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22.
[0052] В этом варианте реализации атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена больше, чем атомное соотношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена, характеристики блокирования материала второго слоя 24 нитрида молибдена выше, чем характеристики блокирования материала первого слоя 22 нитрида молибдена. Чтобы первый слой 22 нитрида молибдена имел сильное блокирующее действие, необходимо сделать так, чтобы толщина первого слоя 22 нитрида молибдена была больше, чем толщина второго слоя 24 нитрида молибдена, в направлении от легированного проводящего слоя 21 к второму слою 24 нитрида молибдена.[0052] In this embodiment, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22, the blocking characteristics of the material of the second molybdenum nitride layer 24 is higher than the blocking characteristics of the material of the first molybdenum nitride layer 22 . In order for the first molybdenum nitride layer 22 to have a strong blocking effect, it is necessary to make the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 greater than the thickness of the second molybdenum nitride layer 24 in the direction from the doped conductive layer 21 to the second molybdenum nitride layer 24.
[0053] В этом варианте реализации этап процесса образования первого слоя 22 нитрида молибдена и этап процесса образования второго слоя 24 нитрида молибдена идентичны и отличаются друг от друга только тем, что расход исходного газа азота для образования первого слоя 22 нитрида молибдена меньше, чем расход исходного газа азота для образования второго слоя 24 нитрида молибдена, так что атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена больше, чем атомное соотношение атомов азота в первом слое 22 нитрида молибдена.[0053] In this embodiment, the process step for forming the first molybdenum nitride layer 22 and the process step for forming the second molybdenum nitride layer 24 are identical and differ from each other only in that the flow rate of the feed nitrogen gas for forming the first molybdenum nitride layer 22 is less than the flow rate of the feed gas nitrogen gas to form the second molybdenum nitride layer 24, so that the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is greater than the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer 22.
[0054] Кроме того, в процессах образования первого слоя 22 нитрида молибдена и второго слоя 24 нитрида молибдена отношения расходов исходных газов азота к суммам расходов исходных газов азота и инертных газов идентичны, и температуры процесса идентичны, что способствует тому, чтобы характеристики первого слоя 22 нитрида молибдена и второго слоя 24 нитрида молибдена, за исключением их атомного соотношения, были одинаковыми. Например, во время процесса образования первого слоя 22 нитрида молибдена расход исходного газа азота составляет 35 куб. см/мин, расход инертного газа составляет 15 куб. см/мин, отношение расходов составляет 70%, а температура процесса равна 250°C; при этом в процессе образования второго слоя 24 нитрида молибдена расход исходного газа азота составляет 70 куб. см/мин, расход инертного газа составляет 35 куб. см/мин, отношение расходов поддерживается на уровне 70%, а температура процесса поддерживается на уровне 250°C.[0054] In addition, in the formation processes of the first molybdenum nitride layer 22 and the second molybdenum nitride layer 24, the ratios of the flow rates of the nitrogen source gases to the sums of the flow rates of the nitrogen source gases and inert gases are identical, and the process temperatures are identical, which helps ensure that the characteristics of the first layer 22 molybdenum nitride and the second layer 24 of molybdenum nitride, except for their atomic ratio, were the same. For example, during the process of forming the first layer 22 of molybdenum nitride, the consumption of the initial nitrogen gas is 35 cubic meters. cm/min, inert gas consumption is 15 cubic meters. cm/min, the flow rate is 70%, and the process temperature is 250°C; Moreover, during the formation of the second layer 24 of molybdenum nitride, the consumption of the initial nitrogen gas is 70 cubic meters. cm/min, inert gas consumption is 35 cubic meters. cm/min, the flow ratio is maintained at 70%, and the process temperature is maintained at 250°C.
[0055] В этом варианте реализации процесс ионизации при образовании первого слоя 22 нитрида молибдена обозначен как первый процесс ионизации, а процесс ионизации образования второго слоя 24 нитрида молибдена обозначен как второй процесс ионизации. Поскольку толщина первого слоя 22 нитрида молибдена больше, чем толщина второго слоя 24 нитрида молибдена, в случае, когда характеристики блокирования одинаковы, конкретные параметры первого процесса ионизации и конкретные параметры второго процесса ионизации являются различными. В частности, поскольку чем выше мощность источника питания постоянного тока, тем выше скорость взаимодействия между азотной плазмой и металлическим молибденом, и тем выше скорость осаждения слоя нитрида молибдена, следовательно, можно настроить процесс таким образом, чтобы мощность источника питания постоянного тока для первого процесса ионизации была выше мощности источника питания постоянного тока для второго процесса ионизации или равна ей, так что время, требующееся для изготовления первого слоя 22 нитрида молибдена, будет короче. Соответственно, поскольку чем выше радиочастотная мощность смещения, тем выше однородность пленочного слоя, а требование к однородности пленочного слоя для толстопленочного слоя ниже, следовательно, можно настроить процесс таким образом, чтобы радиочастотная мощность смещения для первого процесса ионизации была ниже, чем радиочастотная мощность смещения для второго процесса ионизации, или равна ей, так что второй слой 24 нитрида молибдена имеет более высокую однородность пленочного слоя, т.е. второй слой 24 нитрида молибдена имеет хорошие характеристики блокирования.[0055] In this embodiment, the ionization process of forming the first molybdenum nitride layer 22 is designated as the first ionization process, and the ionization process of forming the second molybdenum nitride layer 24 is designated as the second ionization process. Since the thickness of the first molybdenum nitride layer 22 is greater than the thickness of the second molybdenum nitride layer 24, in the case where the blocking characteristics are the same, the specific parameters of the first ionization process and the specific parameters of the second ionization process are different. In particular, since the higher the power of the DC power supply, the higher the rate of interaction between nitrogen plasma and molybdenum metal, and the higher the deposition rate of the molybdenum nitride layer, therefore, it is possible to adjust the process so that the power of the DC power supply for the first ionization process was higher than or equal to the power of the DC power supply for the second ionization process, so that the time required to produce the first molybdenum nitride layer 22 would be shorter. Accordingly, since the higher the RF bias power, the higher the uniformity of the film layer, and the film layer uniformity requirement for the thick film layer is lower, therefore, it is possible to adjust the process so that the RF bias power for the first ionization process is lower than the RF bias power for the second ionization process, or equal to it, so that the second layer 24 of molybdenum nitride has a higher uniformity of the film layer, i.e. the second molybdenum nitride layer 24 has good blocking characteristics.
[0056] Можно настроить процесс таким образом, что мощность источника питания постоянного тока для первого процесса ионизации составляет от 2000 Вт до 3000 Вт, например 2300 Вт, 2500 Вт или 2700 Вт, а мощность источника питания постоянного тока для второго процесса ионизации составляет от 1500 Вт до 2500 Вт, например 1700 Вт, 2000 Вт или 2300 Вт. Когда мощность источника питания постоянного тока высока, она с вероятностью вызовет высокую скорость осаждения слоя нитрида молибдена, и, таким образом, будет затруднено точное управление толщинами первого слоя 22 нитрида молибдена и второго слоя 24 нитрида молибдена; а когда мощность источника питания постоянного тока низка, она с вероятностью вызовет низкую скорость осаждения слоя нитрида молибдена, что не способствует сокращению общей продолжительности изготовления. Соответственно, можно настроить процесс таким образом, что радиочастотная мощность смещения для первого процесса ионизации составляет от 500 Вт до 750 Вт, например 550 Вт, 600 Вт, 650 Вт или 700 Вт, и можно настроить процесс таким образом, что радиочастотная мощность смещения для второго процесса ионизации составляет от 600 Вт до 800 Вт, например 650 Вт, 700 Вт или 750 Вт. Когда радиочастотная мощность смещения высока, это не способствует сокращению энергопотребления и производственных издержек в данном процессе; а когда радиочастотная мощность смещения низка, это не способствует повышению однородности и компактности слоя нитрида молибдена.[0056] It is possible to configure the process such that the DC power supply power for the first ionization process is from 2000 W to 3000 W, such as 2300 W, 2500 W or 2700 W, and the DC power supply power for the second ionization process is from 1500 W Watts up to 2500W, for example 1700W, 2000W or 2300W. When the power of the DC power supply is high, it is likely to cause a high deposition rate of the molybdenum nitride layer, and thus it will be difficult to accurately control the thicknesses of the first molybdenum nitride layer 22 and the second molybdenum nitride layer 24; and when the power of the DC power supply is low, it is likely to cause the deposition rate of the molybdenum nitride layer to be low, which is not conducive to shortening the overall manufacturing time. Accordingly, the process can be configured such that the RF bias power for the first ionization process is from 500 W to 750 W, such as 550 W, 600 W, 650 W or 700 W, and the process can be configured such that the RF bias power for the second The ionization process ranges from 600 W to 800 W, for example 650 W, 700 W or 750 W. When the RF bias power is high, it does not help reduce power consumption and production costs in the process; and when the RF bias power is low, it is not conducive to improving the uniformity and compactness of the molybdenum nitride layer.
[0057] Со ссылкой на ФИГ. 4 и ФИГ. 1, азотсодержащий диэлектрический слой 25 образован и расположен на втором слое 24 нитрида молибдена, а процесс травления по рисунку выполняют для образования множества дискретных полупроводниковых структур, при этом полупроводниковая структура может быть структурой разрядной линии.[0057] With reference to FIG. 4 and FIG. 1, a nitrogen-containing dielectric layer 25 is formed and disposed on the second molybdenum nitride layer 24, and a pattern etching process is performed to form a plurality of discrete semiconductor structures, wherein the semiconductor structure may be a bit line structure.
[0058] В этом варианте реализации, поскольку азотсодержащий диэлектрический слой 25 выращивают в среде процесса термической обработки, под воздействием высокотемпературного процесса, по меньшей мере части аморфных структур в слоях нитрида молибдена (т.е. первом слое 22 нитрида молибдена и втором слое 24 нитрида молибдена) будут преобразованы в поликристаллические структуры. Между тем, поскольку атомное соотношение атомов азота во втором слое 24 нитрида молибдена больше, кристалличность материала нитрида молибдена во втором слое 24 нитрида молибдена ниже. В других вариантах реализации после образования второго слоя нитрида молибдена выполняют процесс термической обработки, так что по меньшей мере часть аморфной структуры в слое нитрида молибдена преобразуется в поликристаллическую структуру, или после образования азотсодержащего диэлектрического слоя 25 по меньшей мере часть аморфной структуры преобразуется в поликристаллическую структуру с использованием других процессов термической обработки.[0058] In this embodiment, since the nitrogen-containing dielectric layer 25 is grown in the environment of the heat treatment process, under the influence of the high temperature process, at least a portion of the amorphous structures in the molybdenum nitride layers (i.e., the first molybdenum nitride layer 22 and the second molybdenum nitride layer 24 molybdenum) will be transformed into polycrystalline structures. Meanwhile, since the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer 24 is larger, the crystallinity of the molybdenum nitride material in the second molybdenum nitride layer 24 is lower. In other embodiments, after the second molybdenum nitride layer is formed, a heat treatment process is performed such that at least a portion of the amorphous structure in the molybdenum nitride layer is converted to a polycrystalline structure, or after the nitrogen-containing dielectric layer 25 is formed, at least a portion of the amorphous structure is converted to a polycrystalline structure with using other heat treatment processes.
[0059] В этом варианте реализации металлический проводящий слой 23 является слоем металлического молибдена, и первый слой 22 нитрида молибдена, второй слой 24 нитрида молибдена и слой металлического молибдена образуются в одной и той же реакционной камере.[0059] In this embodiment, the metal conductive layer 23 is a molybdenum metal layer, and the first molybdenum nitride layer 22, the second molybdenum nitride layer 24, and the molybdenum metal layer are formed in the same reaction chamber.
[0060] В приведенном выше техническом решении атомным соотношением атомов азота в первом слое нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы оно было небольшим, тем самым уменьшая поверхностное сопротивление материала первого слоя нитрида молибдена, обеспечивая небольшое последовательное сопротивление между легированным проводящим слоем и металлическим проводящим слоем и гарантируя, что первый слой нитрида молибдена не только может блокировать взаимную миграцию и проникновение между атомами металла и ионами легирующей примеси, но также и не оказывает большого влияния на характеристики электрического соединения между металлическим проводящим слоем и легированным проводящим слоем. В то же время, атомным соотношением атомов азота во втором слое нитрида молибдена управляют таким образом, чтобы оно было большим, что способствует обеспечению сильных характеристик блокирования второго слоя нитрида молибдена, улучшению блокирования миграции атомов азота из азотсодержащего диэлектрического слоя в металлический проводящий слой, а также обеспечению того, чтобы металлический проводящий слой имел улучшенную характеристику проводимости.[0060] In the above technical solution, the atomic ratio of nitrogen atoms in the first molybdenum nitride layer is controlled to be small, thereby reducing the sheet resistance of the material of the first molybdenum nitride layer, providing a small series resistance between the doped conductive layer and the metal conductive layer, and ensuring that the first molybdenum nitride layer can not only block the mutual migration and penetration between metal atoms and dopant ions, but also does not have much influence on the electrical connection performance between the metal conductive layer and the doped conductive layer. At the same time, the atomic ratio of nitrogen atoms in the second molybdenum nitride layer is controlled to be large, which is conducive to providing strong blocking performance of the second molybdenum nitride layer, improving blocking the migration of nitrogen atoms from the nitrogen-containing dielectric layer to the metal conductive layer, and ensuring that the metal conductive layer has an improved conductivity characteristic.
[0061] Специалистам в данной области техники понятно, что упомянутые выше осуществления являются конкретными вариантами реализации для осуществления этого раскрытия, и в практических применения различные изменения могут быть выполнены в форме и деталях без отступления от принципа и объема охраны этого раскрытия. Любой специалист в данной области техники может внести изменения и модификации без отступления от идеи и объема охраны этого раскрытия. Таким образом, объем защиты этого раскрытия должен соответствовать объему охраны, определенному в формуле изобретения.[0061] Those skilled in the art will appreciate that the above-mentioned embodiments are specific embodiments for implementing this disclosure, and in practical applications various changes may be made in form and detail without departing from the principle and scope of protection of this disclosure. Changes and modifications may be made by anyone skilled in the art without departing from the spirit and scope of this disclosure. Thus, the scope of protection of this disclosure should correspond to the scope of protection defined in the claims.
Claims (28)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110881714.8 | 2021-08-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805264C1 true RU2805264C1 (en) | 2023-10-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522182C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Manufacturing method of semiconductor device |
| CN108269810A (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 三星显示有限公司 | Conductive pattern and with its display device |
| CN109216320A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Semiconductor device |
| CN111092081A (en) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 三星电子株式会社 | Semiconductor device with a plurality of transistors |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522182C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Manufacturing method of semiconductor device |
| CN108269810A (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 三星显示有限公司 | Conductive pattern and with its display device |
| CN109216320A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Semiconductor device |
| CN111092081A (en) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 三星电子株式会社 | Semiconductor device with a plurality of transistors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6509239B1 (en) | Method of fabricating a field effect transistor | |
| WO2019042098A1 (en) | Array common source structures of three-dimensional memory devices and fabricating methods thereof | |
| US8741710B2 (en) | Methods of fabricating semiconductor devices using a plasma process with non-silane gas including deuterium | |
| US4600801A (en) | Fluorinated, p-doped microcrystalline silicon semiconductor alloy material | |
| KR100650343B1 (en) | Thin film transistor and the method of fabricating the same | |
| KR20110086833A (en) | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation | |
| KR100406580B1 (en) | Method for forming contact plug of semiconductor device | |
| CN117253905A (en) | SiC device with floating island structure and preparation method thereof | |
| KR100715908B1 (en) | Thin film transistor and the method of fabricating the same | |
| KR100654340B1 (en) | Semiconductor device having a carbon-containing silicide layer and method for manufacturing the same | |
| RU2805264C1 (en) | Semiconductor structure and method of its manufacture | |
| KR20030017202A (en) | Crystalline silicon thin film semiconductor device, crystalline silicon thin film photovoltaic device, and process for producing crystalline silicon thin film semiconductor device | |
| JP7373667B2 (en) | Semiconductor structure and its manufacturing method | |
| TWI802432B (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing same | |
| KR20020016312A (en) | The method of fabricating tungsten-gate | |
| US11658061B2 (en) | Semiconductor substrate and method of fabricating the same | |
| US20230231027A1 (en) | Method of forming contact structure, method of fabricating semiconductor device, contact structure and semiconductor device including the same | |
| CN116978954A (en) | Groove type MOSFET device and manufacturing method | |
| JP2011119575A (en) | Thin film transistor, and method of manufacturing the same | |
| KR100367397B1 (en) | Contact Forming Method of Semiconductor Device | |
| KR100342867B1 (en) | Method of forming gate electrode of semiconductor device including Co-silicide | |
| KR20010008505A (en) | Method of forming transistor provided with metal-gate electrode | |
| KR100268101B1 (en) | Polyside gate | |
| WO2023172578A1 (en) | Transistor devices with multi-layer interlayer dielectric structures | |
| CN116092923A (en) | Carbon film-based silicon carbide ohmic contact structure and preparation method thereof |