TW200914630A - Atomic layer deposition of tungsten materials - Google Patents

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Description

200914630 九、發明說明： 【發明所、 屬之技術領域】 本發明的實施例係關於基材的處理 ; 氣相沉積處理在基材上沉積鎢層 【先前技術】 半導體製程工業，以及其他應用； 業不斷努力追求更大的產量同時增加 之基材上沉積層的均勻性。這些相同因 供基材的每單位面積電路的更高整合度 力對更大的均勻性和處理控制相關 加因此’已經開發了各種技術以低成 基材上冰積層，同時維持對該層特徵的. 化學氣相沉積（CVD)是一種用於 最常用沉積處理之一。CVD是流量相關 精確控制基材溫度和導入到處理室的前 厚度的所需層。這些要求隨著基材尺寸 鍵’致使需要更加複雜的腔室設計和氣 充分的均勻性。 具有優異階梯覆蓋的CVD的 (cyclical )沉積或原子層沉積（atoml· ALD )。迴圈沉積是基於原子層磊晶 epitaxy，ALE)並應用化學吸附技術以在 物分子輸送到基材表面上。該迴圈將基 更具體地· ’係關 S·材處理技術的卫 在具有更大表面積 素搭配新材料亦提 。隨著電路整合度 層厚度的需要也_ 本高效率的方式在 1$制。 在基材上沉積層的 沉積技術’其要求 驅物以便形成均句 的增加變得更加關 體流動技術以維才夺 一種變體是迴圈 :layer deposition, 法(atomic layer 連續迴圈中將前驅 材表面暴露於第一 5
200914630 前驅物、潔淨氣體、第二前驅物和潔淨氣體 前驅物反應以在基材表面上形成産物化合物 該迴圈以形成預期厚度的層。 在高沉積速率下形成薄膜層同時提供充 是矛盾的特徵，通常需要犧牲一個特徵來獲 當互連由介電層分開的相鄰金屬層之接觸（ 期間難熔金屬層沉積在間隙或通孔上時，這 在。歷史上來看，CVD技術已經被應用於沉与 如，難熔金屬）以便經濟且快速形成接觸。由 不斷增加整合度，基於優異的階梯覆蓋而使 應用 CVD技術沉積鎢由於該處理的高産量 理中享有廣泛的應用。 然而，通過傳統的 CVD方法沉積鎢， 點。例如，ALD處理在含高深寬比（例如， 沉積鎢膜，然而傳統的 C V D處理通常將造 「封口（pinch-off)」且不完全填充。另外’ 上鎢層的覆蓋沉積在低於400°C下是耗時的 積溫度升高到例如約5 0 0 ° C到约5 5 0 ° C而增 率。然而，這種較高的溫度範圍可能危及即 電路下覆部分的結構和操作整合性。在製造 鎢亦不利於微影製程步驟，原因在於其導致 面，其具有矽7 0 %或更少的反射率（取決於. 另外，鎢還被證實難以均勻沉積。不良的表 增加膜電阻率。 。第一和第二 的薄膜。重復 分的階梯覆蓋 得另一特徵。 contact )形成 種矛盾尤其存 賣導電材料（例 於半導體電路 用鎢。因此， 而在半導體處 附帶有多個缺 2 0 )的通孔中 成相似的通孔 在半導體晶片 。可通過將沉 加鎢的沉積速 將形成之積體 處理期間使用 相對粗Μ的表 厚度和波長）。 面均勻性通常 6 200914630 因此，需要一種應用ALD處理沉積具有良好均勻性、 沒有或最少污染物，以及高電導率或低電阻率的含鎢材料 的改進方法。 【發明内容】
本發明實施例提供一種用於沉積含鎢材料的改良處 理。該處理使用浸泡（s 〇 ak )處理和氣相沉積處理（例如， 原子層沉積（ALD))以提供具有顯著改善的電導率、表面 均勻性、以及産物産量的含鶴材料。在一個實施例中，提 供一種用於在基材上形成含鎢材料的方法，該方法包括在 處理室内放置基材，其中該基材包含配置在其上的下覆層 (underlayer)，在原子層沉積處理期間將基材依序暴露於 鎢前驅物和還原氣體以在下覆層上沉積鎢成核層，其中還 原氣體包括約4 0 : 1或更高的氫氣/氫化物流速比，以及在 鎢成核層上沉積鎢塊層（bulk layer)。還原氣體包括氫化 物，諸如矽烷、二矽烷、二硼烷、磷化氫及其衍生物或組 合物。 在一些實施例中，還原氣體的氫氣/氫化物流速比係約 10 0 : 1或更高，例如約5 0 0 ·· 1或更高，諸如約8 0 0 ·· 1、 約1 0 0 0 : 1、約1 2 0 0 : 1或更高。氫化物的流速可在從約1 s c c m到約4 0 s c c m的範圍，優選地，從約3 s c c m到約3 0 s c c m，以及更優選地，從約5 s c c m到約1 5 s c c m。還原氣 體包含具有流速從約1 s 1 m到約2 0 s 1 m之範圍的氫氣，優 選地，從3 s 1 m到約15 s 1 m，更優選地，從約5 s 1 m到約 7 200914630 1 0 s 1 m。
在一些實施例中，該方法進一步包括在沉積鎢成核層 之前，在預浸泡處理期間將下覆層暴露於包含還原試劑的 預浸泡氣體。在其他實施例中，該方法可包括在後浸泡處 理期間將鎢成核層暴露於包含還原試劑的後浸泡氣體。該 還原試劑可包括矽烷、二矽烷、二硼烷、磷化氫及其衍生 物或組合。基材可暴露於還原試劑的時間長度從約5秒到 約6 0秒的範圍内，優選地，從約10秒到約3 0秒，更優選 地，從約1 5秒到約2 0秒。在一些實施例中，預浸泡氣體 或後浸泡氣體可獨立包含約4 0 : 1或更高的氫氣/氫化物流 速比，諸如約 100: 1 、約 500: 1 、約 800: 1 、約 1000: 1 、 約1 200 : 1或更高。 在一些實施例中，在ALD處理期間、預浸泡期間或後 浸泡期間，可將基材加熱到溫度從約200°C到約600°C的 範圍内，優選地，從約3 0 0 ° C到約5 0 0 ° C，更優選地，從 約 3 5 0 ° C到約 4 2 0 ° C，以及更優選地，從約 3 7 5 ° C到約 400°C。在ALD處理期間、預浸泡期間和/或後浸泡期間， 處理室的内部體積壓力可在從約1托（Torr )到約3 00托 的範圍内，優選地，從約1托到約1 〇 〇托，更優選地，從 約1 0托到約5 0托，以及更優選地，從約2 0托到約4 0托。 可通過傳統的化學氣相沉積（C V D )處理沉積鎢塊層， 例如藉由將六氟化鎢和氫氣共同流入處理室中。在整個基 材上測得的鎮塊層的電阻率可爲約20 Ωμ-cm或更低，優 選地，約1 6 Ω μ - c m或更低，諸如約1 0 Ω μ - c m或更低，優 δ 200914630 選地，約9 Ωμ-cm或更低，更優選地，約8 Ωμ-cm或更低， 以及更優選地，約7Ωμ-(：ιη或更低。鎢成核層的厚度可以 在從約2Α到約200Α的範圍内，諸如小於約50Α。 在一個實施例中，下覆層是阻擋層，其可包括金屬鈦、 鈦氣化物、金屬组、組II化物，及其碎化物、其衍生物、 其合金或組合物。可通過ALD處理、CVD處理或物理氣 相沉積（Ρ V D )處理沉積阻擋層。在另一實施例中，下覆 層是成核層/阻擋層，其可包括釕、鎳、鈷、金屬鎢或鎢氮 化物、其珍化物、其衍生物、其合金或組合物。成核層/ 阻擋層可通過ALD處理或PVD處理沉積。 在一個實施例中，提供一種用於在基材上形成含鎢材 料的方法，該方法包括在處理室内放置基材，其中該基材 包括其上沉積的下覆層，在ALD處理期間將基材依序暴露 於鎢前驅物和還原氣體以在下覆層上沉積鎢成核層，其中 還原氣體具有約4 0 : 1或更高的氫氣/二硼烷流速比以及在 鎢成核層上沉積鎢塊層。 該方法可進一步包括在沉積鶴成核層之前，在預浸泡 處理期間將下覆層暴露於包含還原試劑（例如，二硼烷或 矽烷）的預浸泡氣體。該方法還可包括在後浸泡處理期間 將鎢成核層暴露於包含還原試劑（例如，二硼烷或矽烷） 的後浸泡氣體。在一些實施例中，還原氣體的氫氣/二硼烷 流速比是約10 0 : 1或更高，諸如約5 0 0 : 1、約8 0 0 : 1、 約1 000 : 1或更高。二硼烷的流速比可在從約1 seem到約 40 seem的範圍内，優選地，從約3 seem到約30 seem， 200914630 以及更優選地，從約5 s c c m到約1 5 s c c m。還原氣體包括 氫氣，該氫氣流速比在從約1 s c c m到約2 0 s 1 m的範圍内， 優選地，從約3 s 1 m到約1 5 s 1 m，以及更優選地，從約5 s 1 m 到約1 0 s 1 m。 【實施方式】 f
本發明的實施例提供一種用於沉積含鎢材料的改進處 理。該處理在預浸泡和後浸泡處理期間應用氫氣與還原試 劑的高比率以提供具有顯著改善電導率、表面均勻性和産 量的含鎢材料。在一個實施例中，提供一種用於在基材上 形成含鎢材料的方法，該方法包括在ALD處理期間將基材 依序暴露於鎢前驅物和還原氣體以在下覆層（例如，阻擋 層）上沉積鎢成核層，其中還原氣體具有約40: 1或更高 流速比的氫氣/氫化物。在一些實施例中，還原氣體的氫氣 /氫化物流速比是約1 〇 〇 :卜約5 0 0 : 1、約8 0 0 : ：1、約1 0 0 0 : 1、約1200: 1或更高。還原氣體包括氫化物，諸如矽烷、 二矽烷、二硼烷、磷化氫及其衍生物或組合。接著，鎢塊 層可沉積在鎢成核層上。 第1圖示出根據本發明的一個實施例用於形成改善之 含鎢膜的示例性處理順序。待處理的基材首先裝載並定位 在能執行迴圈沉積的處理室内以及調整處理條件（步驟 1 1 〇 )。然後基材暴露於浸泡處理持續約1秒到約90秒的範 圍内（步驟120)。含鎢前驅物脈衝伴隨適宜的載氣導入處 理室（步驟1 3 0 )。然後，脈衝氣體被脈衝進入處理室（步 10 200914630 驟140)以清潔或去除任何殘 接著’還原劑或還原化合物脈 室（步驟150)。還原氣體可包 同的還原化合物（步驟1 2 〇 ) 還原化合物，取決於產物產量 淨氣體脈衝導入處理室（步驟 餘的還原化合物。 餘的含鎢前驅物或副產物。 衝伴隨適宜的載氣導入處理 含與浸泡處理使用的氣體相 或者’還原氣體可包含不同 要求和元件應用。然後，潔 160)以清潔或去除任何殘
適宜的載氣或潔淨氣體包括氦、&、氮氣、氫氣、合 成氣體或其組合。-般而言，包括魏切燒化合物的還 原氣體亦包括氫氣，以及可進一步包括氬或氮氣。 參照步驟170，在每個沉積迴圈後（步驟13〇到步驟 160)，具有特定厚度的鎢成核層將沉積在基材表面上。通 常’每個沉積迴圈可形成厚度從約Q 約^或更低範 圍的層。取決於特定的元件要求，可能需要隨後之沉積迴 圈以沉積具有預期厚度的鎢成核層。因此，可重復沉積迴 圈（步驟1 30到1 60 )直到獲得預期厚度的鎢膜。成核層 通常沉積的厚度在從約2A到約200人的範圍内。其後，當 獲得預期厚度時’停止處理，如步驟〗8 〇所示。 適宜的含鎮前驅物或化合物包括六氟化鎢（Wf6 )、六 氯化鶴（WCU)、六幾鶴（tungSten carbonyl, W(CO)6)、 雙（戍一稀）一氣化鶴（bis(cyclopentadienyI)tungsten dichloride，Cp2WCl2 )、三甲苯三羰基鎢（mes】tyiene tungsten tricarbonyl，C9H12W ( CO ) 3 )或其衍生物。適宜 的還原化合物和浸泡化合物包括矽烷化合物、硼烷化合 11 200914630 物、填化氫化合物、氨、胺化合物、氫及其衍生物、混合 物或組合。矽烷化合物包括矽烷、二矽貌、三矽烷、四矽 烷、氯矽烷、二氣矽烷、四氣矽烷、六氣二矽烷、甲基矽 烷或其衍生物。硼烷化合物包括硼烷、二硼烷、三硼烷、 四硼烷、五硼烷、烷基硼烷（例如，三乙基硼烷）或其衍 生物。多個實施例提供用於浸泡處理的還原氣體，包括矽 烷、二矽烷、二硼烷、氫氣及其衍生物、混合物或組合。
基材表面通常包括配置在其上的阻擋層。鎢成核層可 沉積在阻擋層上。在一個實施例中，在加熱基材同時，基 材表面可暴露於預浸泡氣體。在處理100的步驟110或120 以及步驟1 3 0到1 70期間可將基材加熱到處理溫度。在預 浸泡處理之前或期間，基材可加熱到處理溫度從約1 00°C 到約 6 0 0 ° C的範圍内，例如，優選地，從約 2 0 0 ° C到約 6 0 0 ° C，更優選地，從約3 0 0 ° C到約5 0 0 ° C，更優選地，從 約 3 5 0 ° C到約 4 2 0。C，以及更優選地，從約 3 7 5 ° C到約 5 0 0 ° C。在一個實施例中，維持浸泡處理的溫度用於後續 氣相沉積處理。通常在處理室的内部體積壓力從約1托到 約15 0托的範圍，優選地，從約1托到約10 0托，更優選 地，從約1 0托到約5 0托，以及更優選地，從約2 0托到約 40托的範圍下執行浸泡處理（步驟 1 20 )。在一些實施例 中，壓力是從約5托到約2 0托的範圍内。在另一實施例中， 壓力是約4 0托。通常對基材表面執行浸泡處理從約1秒到 約 9 0秒時間長度。在一個實施例中，浸泡處理將持續約 6 0秒或更短。在另一實施例中，浸泡處理將持續約3 0秒 12 200914630 或更短。在另一實施例中，浸泡處理將持續約1 0秒。
將基材暴露於浸泡氣體（例如，預浸泡氣體）或還原 氣體，其包括氫氣和氫化物化合物，諸如矽烷、二矽烷、 二硼烷、磷化氫及其衍生物或組合。還原氣體可在處理室/ 沉積腔室内或外部混合並可來自多個源。在一個實施例 中，基材暴露於還原氣體，該還原氣體通過在腔室中將還 原化合物或氫化物化合物和氫氣混合物（例如，Η 2中含5 % 的Β2Η6 )的氣流連同氫氣的氣流一起混合形成。在另一實 施例中，還原化合物或灸化物和氫氣混合物（例如，Η2中 含5%的Β2Η6 )的氣流連同氫氣的氣流一起在進入腔室前 混合。 在一個實施例中，還原氣體包括約4 0 : 1或更高的氫 氣/氫化物流速比，優選地，約100 : 1或更高，優選地， 約500: 1或更高，更優選地，約800: 1或更高，以及更 優選地，約1 0 0 0 : 1或更高。氫化物（例如，二硼烷）的 流速可在從約1 seem到約40 seem的範圍内，優選地，從 約3 s c c m到約3 0 s c m m的，以及更優選地，從約5 s c c m 到約1 5 s c c m範圍内。氫化物可以在載氣（例如，Η 2 )内， 使得混合物的流速可以在從約5 0 s c c m到約5 0 0 s c m m的範 圍内，優選地，從約7 5 s c c m到約4 0 0 s c c m，以及更優選 地，從約1 0 〇 s c c m到約3 0 0 s c c m範圍内。氫氣的流速可 以在從約1 slm到約20 slm範圍内，優選地，從約3 slm 到約1 5 s 1 m，以及更優選地，從約5 s 1 m到約1 0 s 1 m範圍 内。氫氣/氫化物流速比可以通過將總氫氣流速與總氫化物 13 200914630 =除計算而得。總氮氣流速包括所有氫氣源的總和， 2任何氫氣載氣的流速和任何獨立氫氣的流速。 積在基材上的阻擋層被還原和/或吸附還原劑以形 成用於後續成核層的條件層“。nditi()ned layer)e該條件 阻撞層提供用於成核層的更快且更光滑沉積。在—個實施 例中’步驟120中’浸泡處理中使用的還原劑或還原化合 物：二硼烷或矽烷。在一個實施例中，還原氣體包括流： p 在從約1 SCCm到約40 sccm範圍内的氫化物（例如，b2H6 、 或SiH4)’和流速在從約i slm到約2〇simg圍内的氫氣。6 在另實施例中，還原氣體包括流速在從約3 seem到約 seem範圍内的氫化物和流速在從約3 sim到約i5 的範圍内的氫氣《在另一實施例中，還原氣體包括流迷在 從約5 sccm到約1 5 sccm範圍内的氫化物和流速在從約$ slm到約1〇 sim的範圍内的氫氣。 在步驟13 0,含鎢前驅物優選地是六氟化鎢並以從約5 seem到約200scmm範圍内的速率導入。含鎢前驅物可與 U 載氣’諸如流速在從約50scmm到約10〇〇scmm範圍内的 氬導入到處理室中。 在步驟150，還原氣體包括二硼烷或矽烷並導入處理 室。還原氣體包括流速在從約1 s c c m到約4 0 s c c m範圍内 的氫化物（例如’ ΒζΗ6或Sih )，和流速在從約1 sim到 約20slm範圍内的氫氣《在另一實施例中，還原氣體包括 流速在從約3 s c c m到約3 0 s c c m範圍内的氫化物和流速在 從約3 s 1 m到約1 5 s 1 m的範圍内的氫氣。在另一實施例 14 200914630 中還原氣體包括流速在從約5 s c c m到約1 5 s c c m範圍内 的氫化物和流速在從約5 slrn到約i 〇 slrn的範圍内的氫 氣。 在步驟140和160，潔淨氣體脈衝，優選地氬或氮氣， 通常以從約50 seem到約2000 seem的速率導入。步驟140 和1 6 0可包括連續的潔淨氣體流，然而含鎢化合物和還原 氣體脈衝進入穩態的載氣流。每個處理步驟（步驟丨3 〇到 步驟1 6 0 )持續從約〇. 〇 1秒到1 〇秒的範圍内，優選地， 從約0 · 1秒到約1秒。更長的處理步驟，諸如約3 〇秒或約 60秒’實現鎢沉積。然而，產量降低。通過實驗獲得特定 的壓力和時間。在一個實施例中，3 0 0 m m直徑基材或晶片 需要與200 mm直徑基材或晶片相比約兩倍的流速以維持 同樣的産量。 在此描述的實施例期間使用的ALD處理室可從Santa Clara，California (加利福尼亞的聖克拉拉）的 Applied Materials，Inc.購買得到。ALD處理室的更詳細描述可以共 同轉讓的美國專利N〇.6,878,206和No.6,9 1 6,398以及共同 轉讓的美國專利申請序列號No.10/281，079，在2002年10 月25曰提交並公開爲US2003-0 1 2 1 608中找到，在此引用 其全部内容作爲參考。執行軟體程式以開始處理功能表或 處理順序。當軟體程式執行時，將通用電腦轉換爲特定處 理電腦，其控制腔室操作從而執行腔室處理。例如，軟體 程式可用於精確控制電子控制閥的啟動，用於執行根據本 發明的技術方案的處理順序。或者，軟體程式可在硬體中 15
200914630 執行，作爲特定應用的積體電路或其他類型 軟體或硬體的組合。 第2圖示出根據在此描述的一個實施例 材料的處理2 0 0。在步驟2 1 0期間，基材裝載 基材通常包括配置在其上的阻擋層並在步驟 於預浸泡處理或第一浸泡處理。浸泡處理包 體或包括還原劑的還原氣體輸送到處理室中 成已處理的層，諸如已還原的阻擋層。在步 成核層（例如，鶴）沉積在基材上。一般地 包括ALD、CVD或脈衝CVD的氣相沉積處 驟240，成核層暴露於具有在步驟220中使 同還原劑的第二浸泡處理。其後，在步驟2 5 0 如，鶴）沉積在成核層上。可通過CVD處理 在步驟2 1 0期間，基材可裝載到並定位 基材表面或下覆層可包括阻擋層、粘合劑或 活化層。阻撞層通常包括金屬材料或金屬氣 一個實施例中，下覆層是阻擋層，其包括金 物、金屬鈕、鈕氮化物、其矽化物、衍生物、 阻擋層可通過ALD處理、CVD處理或物理氣 處理沉積。在另一個實施例中，下覆層是成: 其可包括釕、錄、銘、金屬鶴、鶴氮化物、 生物、合金或組合。成核層/阻擋層可以通遇 CVD處理、PVD處理或組合加以沉積。 阻擋層通常沉積的厚度至少約30A，諸士 的硬體實施或 用於形成含鎢 到處理室中。 220期間暴露 括將預浸泡氣 。基材表面形 驟230期間， ，成核層通過 理沉積。在步 用的相同或不 期間塊層（例 沉積塊層。 在處理室中。 配置在其上的 化物材料。在 屬鈦、鈦Ha化 合金或組合。 相沉積（PVD) 核層/阻擋層， 其石夕化物、衍 i ALD處理、 π從約3 0 A到 16
200914630 約1 0 0 A的範圍内。在一個實施例中，阻擋層利用四 基胺鈥（tetrakis(dimethylamino)titamium，TDM AT ) 通過C V D處理沉積在基材上。在另一實施例中，阻擋 過接連脈衝四氯化鈦（TiCl4)和氨通過 ALD處理沉 基材表面上。在另一實施例中，阻擋層通過在氮氣環 濺射鈦源通過P V D處理沉積在基材表面上。在執行後 製造處理之前，阻擋層可以電漿緻密化。在另一實施供 下覆層是通過PVD處理沉積的鎢和/或氮化鎢層。 在一個實施例中，下覆層是阻擋層，其包括金屬 钦氮化物、金屬组、组氮化物、其發化物 '衍生物、 或組合，並可通過ALD處理、CVD處理或物理氣相 (PVD )處理沉積。在另一實施例中，下覆層是成；I 阻擋層，其可包括釕、鎳、鈷、金屬鎢、鎢氮化物、 化物、衍生物、合金或組合，而成核層/阻擋層可以 ALD處理或PVD處理沉積。 在步驟2 2 0期間可使用在步驟2 1 0期間設定的處 件，諸如溫度和壓力。在一個實施例中，在處理2 0 0 步驟210、220、230和/或 240期間調節處理室以在 1 0 0 ° C到約6 0 0 ° C，優選地，從約2 0 0 ° C到約6 0 0 ° C， 選地，從約3 0 0。C到約5 0 0。C，更優選地，從約3 5 01 約4 2 0 ° C，以及更優選地，從約3 7 5 ° C到約5 0 0 ° C的 範圍加熱基材。處理室的内部體積壓力可在從約1托 1 5 0托，優選地，從約1托到約1 0 0托，更優選地， 1 0托到約5 0托，以及更優選地，從約2 0托到約4 0 二曱 和氨 層通 積在 境中 繼的 丨中， 鈦、 合金 沉積 贫層/ 其矽 通過 理條 中的 從約 更優 )C到 溫度 到約 從約 托的 17
200914630 範圍内。在一個實施例中，在浸泡處理期間使用的處理 可以是用於沉積阻擋層的相同處理室。在另一實施例中 在浸泡處理期間使用的處理室用於在步驟2 3 0期間沉積 續的成核層。 在步驟2 2 0期間，基材表面暴露於包括還原劑和選 性載氣的浸泡處理。還原劑吸附到基材表面，即，阻擋層 和/或與之反應，以形成已處理表面。已處理表面爲整體 滑的和更均勻的鎢層提供更快沉積處理。還原劑可包括 淀化合物、硼烧化合物、鱗化氫化合物、氨、胺化合物 氫氣、其衍生物、混合物或組合。矽烷化合物包括矽烷 二矽烷、三矽烷、四矽烷、氣矽烷、二氣矽烷、四氣矽按 六氯二矽烷、曱基矽烷或其衍生物，同時硼烷化合物包 硼烷、二硼烷、三硼烷、四硼烷、五硼烷、烷基硼烷（ 如，三乙基硼烷）或其衍生物。優選的還原劑包括矽烷 二矽烷、二硼烷和氫氣。載氣可以與還原劑共同流動。 氣包括氫氣、氮氣、氬、氦及其衍生物、混合物、或組合 在步驟2 2 0的預浸泡處理期間基材可暴露於預浸泡 體或還原氣體持續約1秒到約9 0秒範圍的時間長度，優 地，從約5秒到6 0秒，更優選地，從約10秒到3 0秒， 及更優選地，從約1 5秒到約2 0秒。沉積在基材上的阻 層被還原和/或吸附還原劑以形成用於後續成核層的條 層。在一個實施例中，執行ALD成核處理之前，基材在 15托和約350°C下暴露於約300 seem的爲氫氣5%體積 二硼烷約30秒。在另一實施例中，在執行ALD成核處 室 ， 後 擇 光 矽 括 例 、 載 〇 氣 選 以 擋 件 約 的 理 18 200914630 之前，基材在約10托和約300°C下暴露於約300 seem的 爲氫氣5%體積的二硼烷和2 slm的氫氣中約20秒。在一 個實施例中，執行脈衝的 C V D成核處理之前，基材在約 90托和約400°C下暴露於約200 seem的爲氫氣5%體積的 二硼烧約2 0秒。
在步驟230期間，成核層沉積在基材表面上，即在已 處理的阻播層上。成核層可通過包括 ALD、CVD和/或脈 衝的C V D的氣相沉積處理加以沉積。用於沉積成核層的處 理室可以是在步驟220和240中描述的浸泡處理中使用的 相同處理室。成核層可包括鎢、鎢合金、含鎢材料（例如， 鎢硼化物或鎢矽化物）及其組合。成核層通常沉積的厚度 爲從約 2人到約2 0 0入的範圍内。在一個實施例中，使用 WF6和B2H6的ALD處理沉積成核層的厚度爲從約2A到約 20A的範圍内，諸如約12A。在另一實施例中，使用WF6 和B2H6的ALD處理沉積成核層的厚度爲從約2A到約50A 的範圍内，諸如約30人。在另一實施例中，使用WF6和SiH4 或WF6和B2H6的脈衝的CVD (例如，協流）處理沉積成 核層的厚度爲從約2人到約2 0 0 A，諸如約5 0人。優選地， 在處理1 00期間如在此所述的 ALD處理可用於沉積成核 層。 在步驟2 4 0期間，基材表面暴露於後浸泡處理或包括 還原劑和選擇性載氣的第二浸泡處理。還原劑吸附到基材 表面，即成核層和/或與其反應，以形成已處理表面。還原 劑或還原化合物，如以上描述，還可包括矽烷化合物、硼 19
200914630 烷化合物、磷化氫化合物、氨、胺化合物、 物、混合物或組合。載氣可以與還原劑或還 流動以及可包括氫氣、氮氣、氬或其組合。 在步驟2 4 0的後浸泡處理期間基材可暴 體或還原氣體持續約1秒到約9 0秒的時間J 從約5秒到約6 0秒，更優選地，從約10秒i 及更優選地，從約15秒到約2 0秒。在一個 後浸泡處理期間基材表面可暴露於後浸泡氣 材加熱到從約1 0 0 ° C到約6 0 0 ° C的溫度範圍 約2 0 0。C到約6 0 0。C，更優選地，從約3 0 0 ° ( 更優選地，從約 3 5 0 ° C到約 4 2 0 ° C，以及 3 7 5 ° C到約5 0 0 ° C。處理室維持内部體積壓 到約15 0托範圍内，優選地，從約1托到約 選地，從約10托到約5 0托，以及更優選地 約4 0托。沉積在基材上的阻擋層係被還原： 劑以形成用於後續塊層的條件層。 基材暴露於浸泡氣體（例如，後浸泡氣 體，其包括氫氣和氫化物，諸如矽烷、二矽 硼烷、磷化氫及衍生物或組合物。在一個實 氣體包括約4 0 : 1或更高的氫氣/氫化物流 約100: 1或更高，更優選地，約500: 1或 優選地，約8 0 0 : 1或更高。氫化物（例如， 速可以在從約1 seem到約40 seem的範圍内 約3 s c c m到約3 0 s c m m的，以及更優選地 氫氣及其衍生 原化合物共同 露於後浸泡氣 b度，優選地， έ1】約3 0秒，以 實施例中，在 體，同時將基 ，優選地，從 :到約 500°C ， 更優選地從約 力在從約1托 1 0 0托，更優 ，從約20托到 和/或吸附還原 體）或還原氣 烷、硼烷、二 施例中，還原 L比，優選地， 更兩，以及更 二硼烷）的流 ，優選地，從 ， 從約 5 seem 20 200914630 到約15 seem範圍内。還原氣體包括流速在從約1 slm到 約約2 0 s 1 m的氫氣，優選地，從約3 s 1 m到約1 5 s 1 m，以 及更優選地’從約5 s 1 m到約1 0 s 1 m。
在一個實施例中，在執行ALD成核處理後，基材在約 30托和約300°C下可暴露於約3 00 seem的爲氫氣5%體積 的二硼烷約3 0秒。在另一實施例中，在執行脈衝ALD成 核處理之後，基材在約1 5托和約4 0 0 ° C下暴露於約2 0 0 seem的爲氫氣5%體積的二硼烧和3 slm的氫氣中約30 秒。在脈衝的C V D成核處理之後執行的實施例中，基材在 約90托和約400°C下暴露於約200 seem的爲氫氣5 %體積 的二硼烷約2 0秒。 在步驟2 5 0期間，塊層沉積於基材表面上，即在已處 理的成核層上。塊層可通過包括CVD或脈衝- CVD的氣相 沉積處理沉積。用於沉積塊層的處理室可以爲在步驟240 中所述的後浸泡處理中使用的相同處理室。塊層包含鎢、 鎢合金、含鎢材料（例如，硼化鎢、矽化鎢或磷化鎢）及 其組合。塊層通常沉積至大約1 00A至大約1 0,000A範圍 内的厚度，優選地爲大約1,〇〇〇Α到大約5,000A的範圍内。 在一個實施例中，利用WF6和B2H6的CVD處理用於在已 處理的成核層上沉積塊層。在另一實施例中，利用WF6和 SiH4的 CVD處理用於在已處理的成核層上沉積塊層。在 另一實施例中，利用鎢源的P V D處理用於在已處理的成核 層上沉積塊層。在共同轉讓的美國專利Νο·6,156,382中進 一步描述了用於浸泡鎢成核層並在其上沉積鎢塊層的處 21 200914630 理，在此引入該專利作爲參考。
在替代實施例中，含鎢薄膜通過沉積多層成核層而沉 積並且可包括氣相沉積處理的多個迴圈。在一個實施例 中，在通過脈衝-CVD處理形成第一成核層之前，阻擋層 可暴露於浸泡處理。將處理室加熱至大約4 0 0 °C到大約4 5 0 °C範圍内的溫度，例如，大約42 5 °C並且保持在大約1 〇托 到大約2 0托範圍内的壓力下，諸如大約1 5托。脈衝-C V D 處理可包括將基材暴露於含鎢化合物和還原劑的共同流動 大約1秒到大約3秒的時間周期，例如大約1.5秒。反應 物流包括含鶴化合物，其具有大約3 0 s c c m到大約9 0 s c c m 的流速，諸如大約6 0 s c c m，而還原劑在大約1 0 s c c m到大 約5 0 s c c m的流速下，諸如大約3 0 s c c m。停止共同流動並 且清潔處理室。隨後，將還原劑脈衝入腔室令持續大約1 秒到大約3秒的時間周期，例如大約1秒。還原劑可具有 大約1 0 s c c m到大約5 0 s c c m的流速，諸如大約3 0 s c c m。 停止還原劑的流動並且對腔室清潔大約0 · 5秒。重復迴圈 直到形成第一成核層的預定厚度。例如，重復3次該處理 以形成具有大約30A厚度的層。優選的含鎢化合物爲六氟 化鎢以及優選的還原劑爲矽烷和/或二硼烷。在第一成核層 沉積之前或之後，在浸泡處理期間可選擇性使用還原劑。 第二成核層可形成於第一成核層上。處理室可保持在 相同溫度下，但是通常會提高處理室的壓力。處理室保持 在大約 4 0 0 °C到大約 4 5 0 °C範圍内的溫度下，例如，大約 425°C並且保持壓力在大約20托到大約50托範圍内，諸如 22
200914630 大約30托。CVD處理可包括將基材暴露於 還原劑的共同流動大約4秒到大約8秒的時 大約6秒。反應物流包括含鶴化合物，其具孝 到大約7 0 s c c m範圍内的流速，諸如大約5 0 劑具有大約1 〇 s c c m到大約5 0 s c c m範圍内 大約 25 seem。第二成核層沉積於第一成核 大約50A到大約1，000A範圍内的厚度，優選： 到大約3 0 0 A的範圍内。優選的含鶴化合物 及優選的還原劑爲矽烷和/或二硼烷。在第二 前或之後，在浸泡處理期間可選擇性地使用 最後，塊層可沉積於第二成核層上。塊 的 CVD處理沉積。在一個實施例中，處理 4 0 0 °C到大約4 5 0 °C範圍内的溫度下，例如， 且保持在大約1 0 0托到大約3 5 0托範圍内的 大約200托。反應物流包括含鶴化合物，其 s c c m到大約8 0 0 s c c m範圍内的流速，諸如；λ 而還原劑具有大約2,000 seem到大約8,000 流速’諸如大約4，0 0 0 s c c m。優選的含鑛化 鎮以及優選的還原劑爲氫。 處理整合 當與傳統的塊填充技術整合以形成具有 的特徵時，以上所述的鎢成核層具有已示出 整合方案可包括ALD或脈衝-CVD處理以沉 含鶴化合物和 間周期，例如 「大約 30 seem seem，而還原 的流速，諸如 層上並且具有 地爲大約1 5 0 A 爲六氟化鶴以 成核層沉積之 還原劑。 層可通過傳統 室保持在大約 大約42 5 °C並 壓力下，諸如 具有大約200 ‘約 400 seem， seem範圍内的 合物爲六氟化 優良薄膜屬性 的特定效用。 積成核層而塊 23 200914630 層可通過CVD或PVD處理沉積。能執行該整合方案的整 合處理系統包括 ENDURA®、ENDURA SL®、CENTURA®和 PRODUCER®處理系統，每個都能從 California的 Santa Clara的Applied Materials Inc.購得。這些系統的任一個都 配置成包括：用於沉積成核層的至少一個ALD或脈衝-CVD 腔室、用於沉積塊填充（bulk fill )的至少一個CVD腔室 和/或用於其他材料的至少一個PVD腔室。
第3 A圖是示例性多腔室處理系統3 0 0的示意性頂視 圖。在共同轉讓的美國專利No.5，l 86,71 8中公開了類似的 多腔室處理系統，在此結合該專利作爲參考。系統3 00 — 般包括負載鎖定室3 02、3 04,用於傳送基材進出系統300。 通常，由於系統3 00在真空下，所以負載鎖定室302、304 可「抽真空」引入系統300的基材。第一機械臂310可在 負載鎖定室 302、3 04與第一組一個或多個基材處理室 312、314、316、318(在圖中示出四個）之間傳送基材。 處理室312、314、316、318的每一個都可配備成執行多個 基材處理操作，諸如迴圈的層沉積、CVD、PVD、蝕刻、 預清洗、去氣（de-gas)、定向（orientation)和其他基材 處理。第一機械臂310還傳送基材進/出一個或多個傳送腔 室 322 、 324 。 傳送腔室322、324用於保持超高真空條件同時允許基 材在系統300内傳送。第二機械臂330可在傳送腔室322、 324與第二組—個或多個處理室332、334、336、338之間 傳送基材。與處理室 312、314、316、318類似，處理室 24 200914630 3 3 2、3 3 4、3 3 6、3 3 8可配備成執行多種基材處理操作，諸 如迴圈沉積、CVD、PVD、姓刻、預清洗、去氣、以及定 向，例如。如果對於將被系統3 0 0執行的特定處理來說是 不必要的，則可從系統3 0 0去除任何基材處理室3 1 2、3 1 4、 316、 318、 332 ' 334 > 336 、 338 °
在一個配置中，每個處理室332和338可以爲適於沉 積成核層的迴圈沉積腔室；每個處理室334和336可以爲 適於形成塊層的迴圈沉積腔室、化學氣相沉積腔室或物理 氣相沉積腔室；每個處理室312和314可以爲適於沉積介 電層的物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室或迴圈沉積 腔室；並且每個處理室316和318可以爲蝕刻腔室，其配 備成蝕刻用於互連特徵的孔或開口。提供系統3 0 0的這一 個特定配置以示出本發明並且其並不用於限定本發明的範 圍。 另一整合系統可包括在單一腔室中的成核沉積以及塊 填充沉積。可使用配置成以迴圈沉積模式和傳統的CVD模 式兩者操作的腔室。在共同轉讓的美國專利No.6,8 78,2 0 6 中描述了該腔室的一個實施例，在此結合該專利作爲參考。 在另一整合方案中，一個或多個迴圈沉積成核腔室被 整合到第一處理系統上，同時一個或多個塊層沉積腔室被 整合到第二處理系統上。在該配置中，首先在其中成核層 沉積於基材上的第一系統中處理基材。之後，將基材移到 塊沉積發生的第二處理系統。 第3 B圖是示例性多腔室處理系統3 5 0的示意性頂視 25 200914630
圖。系統3 5 0 —般包括負載鎖定室3 5 2、3 5 4，用於傳送基 材進出系統3 5 0。通常，由於系統3 5 0在真空下，所以負 載鎖定室3 5 2、3 5 4可對引入系統3 5 0的基材「抽真空」。 機械臂 360可在負載鎖定室352、354與基材處理腔室 362、364、366、368、3 70和3 72之間傳送基材。處理室 362、364、366、368、370和372的每一個都可配備成執 行多個基材處理操作，諸如迴圈層沉積、CVD、PVD、蝕 刻、預清洗、去氣、定向和其他基材處理。機械臂3 60還 傳送基材進/出傳送腔室3 5 6。如果對於將被系統3 5 0執行 的特定處理來說是不必要的，則可去除任何基材處理室 362 、 364 、 366 、 368 ' 370 和 372 ° 在一個配置中，每個處理室364和370可以爲適於沉 積成核層的迴圈沉積腔室；每個處理室366和368可以爲 適於形成塊填充沉積層的迴圈沉積腔室、化學氣相沉積腔 室或物理氣相沉積腔室。提供系統3 5 0的這一個特定配置 以示出本發明並且其並不用於限定本發明的範圍。 或者，在單一腔室中具有多個操作臺（station)的轉 盤式批次處理系統可適於將成核和塊層沉積結合於單一處 理系統。在該處理系統中，潔淨氣體幕（curtain )，諸如氬 氣幕，可以設於在每個操作臺處，以在每個操作臺處産生 微型或小型環境。隨後將基材載入系統中並且接著旋轉通 過每個操作臺以及至少部分地在每個操作臺處進行處理。 例如，基材可在第一操作臺處暴露於迴圈沉積成核步驟以 及隨後在每個後續操作臺處暴露於局部塊填充 CVD步 26 200914630 驟。或者，成核可在多個操作臺處發生並且塊填充可在一 個或多個操作臺處發生。再者，可在分離的轉盤式系統中 沉積成核層和塊層。在另一方案中，浸泡和成核步驟在一 個轉盤中完成，而塊填充步驟在另一轉盤上進行，其中兩 個轉盤是同一處理系統的一部分。可以溫控每個壓板 (p 1 a t e η )以提供在每個操作臺處的至少部分處理控制。 然而，通常在操作臺之間保持相同的處理壓力，原因在於 操作臺被容納在單一腔室中。由於惰性氣體幕，每個台處 的微型或小型環境可能具有部分壓力控制。 不管整合方案，成核層可具有在大約2Α到大約200A 範圍内的厚度，例如，大約5 A到大約1 0 0 A，並且塊層可 具有大約1 0 0 A到大約1 0,0 0 0 A範圍内的厚度，例如大約 1，0 0 0 A到大約5，0 0 0 A。然而，這些薄膜的厚度根據指定應 用的特徵尺寸和深寬比（aspect ratio)而有所變化。因此， 適當地設計這些薄膜的尺寸以符合指定應用的幾何結構。 以下是一些示例性的幾何結構和應用，可受益於根據在此 所述的實施例而沉積的成核層。以下的描述僅意欲示意性 目的，並且不意欲限定本發明的使用。 第4 A-4C圖示出了半導體特徵的橫截面視圖，其該處 理的一個實施例用於填充通孔（via ) 460。在第4A圖中， 基材450包括至少一個通孔460。阻擋層451可通過ALD、 C V D或P V D技術沉積到具有通孔4 6 0的基材4 5 0。阻檔層 4 5 1可包含鈦、鈦氮化物、组、组氮化物、鎮、鶴氮化物、 其硼化物、其矽化鎢、其合金及其組合。在鎢層4 5 2成核 27 200914630 Γ 之前，如 浸泡處理 從而粘附 度生長鶴 的生長與 已經沉積 以處理鎢 時更平滑 例中，在 層。在另 處理用於 積鎢成核 中，脈衝 用於沉積 沉積鱗成 第4Β圖所示，可對 于阻擋層451執行浸泡處 塗抹（render )通？丨 4 6 0内阻擋層4 5 1的側 並以與通孔4 6 0外卸^ .^ , 的阻播層451大約相同 層4 5 2。當省略浸油 ^ ^ 4fin .. 處理時，在側壁上的鎢層 在通孔460外部 碼層452的生長不一致。 鴿層452的晶核L 長不致 # 」執仃二次浸泡或後浸泡 β 4 5 2。後夂泡處 i. Μ ^ . 蛟理使鎢層452在填充通孔 地繼續生長’如在 弟4C圖中示出。在一個 沉積鎢成核層之接 1之後’繼續ALD處理以沉積 —實施例中，AT Γ» * 、 处理用於沉積鎢成核層而 沉積鎢塊層。在s 另—實施例中，ald處理用 層而 PVD處田# 爽理用於沉積鎢塊層。在另一實 -CVD處理用；^、ν接抽丄、， 儿積鶴成核層而傳統的CVD 鶴龙層在另-實施例中，脈衝- CVD處理 核層而PVD處理用於沉積鎢塊層。 嫠金屬柵梓 第5圖不出了利用根據在此所述的實施例沉積的 層的不例性金屬氧化物栅極元件_的橫截面視圖。 〇般包括由間隔墊（spacer )4 1 6圍繞的暴露的柵拐 和在基材表面4 1 2内形成的矽源極/汲極區域420。間 416通常包括諸如二氣化矽的氧化物，或諸如氮化矽 化物。 金屬柵極4 1 0包括氧化物層4 1 1、多晶矽層4 1 4、 理。 壁 ， 的速 452 一旦 處理 460 實施 鎢塊 CVD 於沉 施例 處理 用於 成核 元件 410 隔墊 的氮 鈦氤 28
200914630 化物阻播層415和鶴層422。氧化物層411將基材 多晶矽層4 1 4分離。氧化物層4 1 1和多晶矽層4 1 4 統的沉積技術進行沉積。 鈦氮化物阻擔層415沉積於多晶石夕層414上。 物阻擋層4 1 5可以爲通過沉積P V D鈦層以及隨後通 鈦氮化物層形成的雙層疊層。鈦氮化物阻擋層415 用迴圈沉積技術進行沉積，諸如在2001年12月21 並公開爲U S 2 0 0 3 - 0 1 1 6 0 8 7的共同轉讓的美國專利 No.10/032，293中示出並描述的處理，在此結合該 爲參考。 對於基材表面執行浸泡處理。浸泡包括矽烷化 硼烷化合物以及至少一種載氣。優選的矽烷化合 烷，優選的硼烷化合物爲二硼烷以及優選的載氣爲 氣、氮氣和/或氬氣。在一個態樣中，矽烷具有在b s c c m到大約5 0 0 s c c m範圍内的流速，以及氫氣具 約2 0 0 s c c m到大約7 0 0 s c c m範圍内的流速。浸泡 以下條件下執行：大約1 〇 〇 °C到大約5 0 0 °C範圍内 下，優選地在大約3 0 0的溫度下；大約1托到大約 範圍内的壓力下，優選地大約3 0托到大約1 2 0托， 續大約1秒到大約9 0秒的時間周期。在另一態樣中 烧具有大約2 5 s c c m到大約5 0 0 s c c m範圍内的流i| 氣和/或就氣具有大約200 seem到大約700 seem範 流速。浸泡處理在以下條件下執行：在大約1 〇 〇 °C 500°C範圍内的溫度下，優選地在大約300°C下；大 412與 利用傳 鈥氮化 過CVD 還可使 日提交 序列號 專利作 合物或 物爲矽 任一氫 -、約 2 5 有在大 處理在 的溫度 1 50托 以及持 ，二棚 .，而氫 圍内的 到大約 約1托 29
200914630 到大約1 2 0托範圍内的壓力下，優選地爲大約 5 0托；以及大約1秒到大約9 0秒的時間周期 於大約60秒。 在一個實施例中，利用浸泡處理處理基材 成核層417隨後迴圈沉積於阻擋層415之上。 中，利用六氟化鎢和二硼烷的交替脈衝迴圈 417。六氟化鎢被脈衝入腔室中，並且基材暴 s c c m到大約1 0 0 s c c m範圍内的流速下，優選 s c c m到大約5 0 s c c m，持續大約0 · 3秒。載氣， 與六氟化鶴一起以大約1 0 0 s c c m到大約1,0 0 0 爲大約1 0 0 s c c m到大約5 0 0 s c c m範圍内的流 硼烷（例如，在Η 2中的5 % )可被脈衝入腔室 暴露在大約50 seem到大約1,000 seem範圍内 優選地爲大約 1 0 〇 s c c m到大約 4 0 0 s c c m，相 秒。氫氣可被脈衝入腔室内並且基材暴露在大 大約2 0 s 1 m範圍内的流速下，優選地爲大約3 1 5 s 1 m，以及更優選地爲大約5 s 1 m到大約1 ( 可保持在：大約1 00°C和大約400°C之間的温肩 爲在大約3 0 0 °C ;大約1托和大約1 2 0托之間 在大約5托和大約5 0托之間的腔室壓力下。在 二硼烷的脈衝之間，將氫氣脈衝入並持續〇 . 5 或否則從處理室去除任何活性化合物。 在另一實施例中，成核層41 7利用六氟化 交替脈衝迴圈沉積。六氟化鎢如上所述與氬氣 5托到大約 ，優選爲小 表面之後， 在一個態樣 沉積成核層 露在大約1 地爲大約5 諸如氬氣， seem，優選 速提供。二 中並且基材 的流速下， F續大約0.3 約1 slm到 slm到大約 > slm。基材 :下，優選地 ，優選地爲 六氟化鶴和 秒，以潔淨 鎮和碎烧的 一起脈衝大 30
200914630 約0 _ 5秒。石夕院以大約1 s c c m到大約1 0 0 s c c m，諸 約5 s c c m到大約5 0 s c c m之間的流速脈衝大約Ο · 5 氣，諸如氫氣，與石夕烧一起以大約1 Ο 〇 s c c m和大約 seem，諸如在大約100 seem和大約500 seem之間 提供。氫氣可脈衝入腔室並且基材暴露於在大約1 大約2 0 s 1 m的範圍内，優選地大約3 s 1 m到大約1 5 及更優選地大約5 s 1 m到大約1 0 s 1 m範圍内的流速 材保持在大約1 00°C和大約400°C之間優選地在大麥 的温度下，並保持在大約1托和大約3 0托之間的腔 下。 在另一實施例中，利用浸泡處理處理基材表面 成核層417通過脈衝- CVD處理沉積於阻擋層415 衝- CVD處理包括在大約300°C到大約500°C，優選 4 0 0 °C到大約 4 5 0 °C範圍内的一溫度下共同流入 B2H6或WF6和SiH4。脈衝-CVD處理在大約0.5秒 3秒，優選地爲大約1.5秒的時間周期下脈衝共同 前驅物。 對於基材表面執行第二浸泡處理或後浸泡處理 處理包括還原劑，諸如石夕院化合物或砸烧化合物以 一種載氣。優選地，還原劑爲二硼烷以及優選地載 氣、氮氣和/或氬氣。在一個實施例中，在氫氣中έ 體積比二硼烷的還原氣體具有大約 100 seem到大 seem範圍内的流速，優選爲大約300 seem。在一些 中，基材可暴露於氫氣以及還原氣體，該氫氣具有 如在大 秒。載 1,000 的流速 slm到 slm以 下。基 ]3 00°C 室壓力 之後， 上。脈 地大約 WF6和 到大約 流入的 。浸泡 及至少 氣爲氫 ，括5 % 約 5 00 實施例 大約1 31 200914630 slm到大約20 slm範圍内的流度，優選地，大約3 slm到 大約1 5 s 1 m，以及更優選地大約5 s 1 m到大約1 0 s 1 m。浸 泡處理在以下條件下執行：大約1 0 0 °C到大約5 0 0 °C範圍内 的溫度下，優選地在大約3 0 0 °C下；在約1托到大約1 2 0 托範圍内的壓力下，優選地大約1 0托到大約5 0托的範圍 内；以及持續大約1秒到大約9 0秒的時間周期，優選地爲 小於大約3 0秒。
利用浸泡處理形成的成核層相對於不用浸泡處理形成 的成核層具有優點。鎢薄膜展示出對於整合薄膜較小的應 力，以及在成核層介面處較少的氟含量。同樣，在浸泡之 後沉積的成核層具有較高的均勻覆蓋率並且由於減短孕育 期而較快沉積。 鎢塊填充4 2 2隨後沉積於已處理的鎢成核層 4 1 7之 上。儘管可使用任何金屬沉積處理，諸如傳統的化學氣相 沉積或物理氣相沉積，但是可通過交替地吸收以上所述的 含鎢化合物和還原化合物而沉積鎢塊填充4 2 2。可在公共 轉讓的美國專利No.6，878, 206和在2002年2月20日提 交並公開爲US 2003 -0 1 57760的共同轉讓的美國專利序列 號No. 1 0/082,048中發現利用迴圈沉積技術的鎢沉積的更 詳細描述，在此結合以上兩個專利的全部内容作爲參考。 與不使用浸泡處理、後鎢塊填充而沉積的鎢薄膜相比，幾 乎沒有易爆發區（v ο 1 c a η 〇 )出現於利用浸泡處理沉積的鎢 薄膜表面上。 在沉積之後，可平坦化所産生結構4 0 0的頂部分。可 32 200914630 使用化學機械研磨（CMP )設備，諸如可從位於California 的 Santa Clara 的 Applied Materials Inc.購得的 MIRRA® 系 統。從結構頂部去除將部分鎢塊填充4 2 2 ’留下完全平坦 的表面。可選擇性地，可在以上所述的後續層的沉積之間 平坦化結構的中間表面。
第6圖是傳統的DRAM元件的橫載面視圖，其具有在 溝道電容器5 3 0頂部分鄰近設置的電晶體520。用於DRAM
元件510的存取電晶體（access transistor)520鄰近溝道電 晶體530的頂部分設置。優選地，存取電晶體52〇包含具 有源極區522、柵極區524和汲極區526的η-ρ-η電晶體。 柵極區524是設置在Ρ +基材上方的ρ_摻雜矽磊晶層。存 取電晶體520的源極區522是設置在柵極區524第一側上 的Ν +推雜材料，以及汲極區526是設置在與源極區522 相對的柵極區524第二側上的ν +摻雜材料。 源極區5 2 2和漏極區5 2 4連接到鎢插栓5 6 〇。每個鎢 插栓560包括鈦襯墊562、鎢成核層564和塊鎢填充566。 鈇襯墊562可以爲包含PVD鈦以及隨後cvd鈦氮化物的 雙層疊層。或者，鈦禰執 规翌* 5 62可以爲包含ALD沉積的鈦以 及隨後ALD沉積的敍n # & t必 欽81化物的雙層疊層。鎢成核層564 可通過使用如上所述的潯 <的α /包處理以及ALD處理或浸泡處 理和脈衝-CVD處理形成。鱗塊填充5“可利用後浸泡處 理和任何傳統的沉積技術包括cvd進行沉積。 溝道電容器530 —般句化姑 奴5*括第一電極532、第二電極534 和設置在其之間的電介曾从止丨 質材料536。Ρ +基材用作溝道電容 33 200914630 器530的第一電極532並且連接到接地連接54卜溝道538 形成於P +基材中並且由用作溝道電容器530的第二電極 534的重摻雜N+多晶矽填充。電介質材料536設置在第一 電極532 (即，P +基材）和第二電極534 (即，N+多晶矽） 之間。
溝道電容器530還包括設置在電介質材料536和第一 電極532之間的第一鎢氮化物阻擋層54〇。優選地，第二 鎢氮化物阻擋層542設置在電介質材料53 6和第二電極 534之間。可選地，阻擋層 540、542是組合薄膜，諸如 W/WN。 儘管以上所述的DRAM元件利用n-p-n電晶體、作爲 第一電極的P+電極和作爲電容器第二電極的N +電極，但 是可通過本發明預期其他電晶體設計和電極材料用於形成 DRAM元件。另外，可通過在此所述的實施例預期其他元 件，諸如例如冠形（crown)電容器。 在此使用的「基材表面」或「基材」指形成於基材之 上並且在製造期間在其上執行薄膜處理的任何基材或材料 表面。例如，在其上執行處理的基材表面包括諸如單晶矽、 多晶矽或非晶矽、應變矽、矽上絕緣體（S ΟI )、摻雜的矽、 矽鍺、鍺、砷化鎵 '玻璃、藍寶石、矽氧化物、矽氮化物、 矽氧氮化物和/或碳摻雜的矽氧化物，諸如Si〇xCy，例如， 可從位於 California 的 Santa Clara 的 Applied Materials Inc.購得的BLACK DIAMOND®低-k電介質。基材可具有各 種幾何尺寸，諸如200mm或300mm直徑的晶圓以及矩形 34 200914630 或正方形塊。除非另有說明’在此所述的實施例和實施例 執行於具有200mm直控或300mm直徑的基材上， 更佳地執行於3 〇〇nm直徑的基材上。在此所述的處理的實 施例在多個基材和表面’特別是在阻擋層、粘結層或傳導 層上’儿積金屬鎢、鎢氮化物、鎢硼化物、鎢矽化物、及其 衍生物 、其合金，以及其他含鎢材料。在其上可使用本發 的實施例的基材包括（但是不限於）半導體晶片，諸如單 夕（例如，Si<l〇〇>或Si<lll>)、矽氧化物、應變矽、 /雜或未摻雜的多晶矽 '摻雜或未摻雜的矽晶圓和 構圖或未構圖的晶®。基材可暴露於預處理製程以研磨、 触刻、透；5 « „ 遇原、氧化、羥化、退火和/或烘焙基材表面。 在此使用的「原子層沉積」或「迴圈沉積」指連績引 十 々 ° 種活性化合物以在基材表面之上沉積材料的 層。兩種、-你> 二種或夕種反應化合物可交替地引入處理室的 反應區。 ’母種反應化合物通過時間延遲分離以允許 ,1物在基材表面上粘結和/或反應。在一個態樣中， 第前驅物或化合物八被脈衝入反應區，之後爲第一時間 延遲。接-p h *' ，第二前驅物或化合物B被脈衝入反應區， 之後爲笛 乐二延遲。在每個時間延遲期間，潔淨氣體，諸如 何殘留I :處理室以潔淨反應區或者否則從反應區去除任 潔淨氣體化。物或副產物。或者，在整個沉積處理期間， 延遲績流心使得在活性化合物脈衝之間的時間 亦可以爲# ^淨乳體流入。在替代實施例中，潔淨氣體 •"還原試劑’諸如氫氣、二㈣切烧。反應化合 35 200914630
物交替地脈衝直到在基材表面之上形成預期的薄膜或薄膜 厚度。在任一情形中，脈衝化合物A、潔淨氣體、脈衝化 合物B和潔淨氣體的 ALD處理是一迴圈。迴圈可開始於 任一化合物A或化合物B並且持續迴圈的各個次序直到完 成具有預期厚度的薄膜。在另一實施例中，包含化合物A 的第一前驅物、包含化合物B的第二前驅物和包含化合物 C的第三前驅物每個都分離地並交替地脈衝入處理室。或 者，包含化合物A的第一前驅物和包含化合物B的第二前 驅物每個都分離地且交替地脈衝入處理室，而包含化合物 C的第三前驅物連續地流入處理室。或者，第一前驅物的 脈衝與第二前驅物的脈衝時間重疊，而第三前驅物的脈衝 時間不與第一和第二前驅物的任一脈衝重疊。 在此使用的「脈衝」意欲指特定化合物的量，其間歇 地或非連續地被引入處理室的反應區。在每個脈衝内特定 化合物的量根據脈衝的持續時間可隨時間改變。根據多個 因素，諸如例如所採用的處理室的容量、耦合到處理室的 真空系統和特定化合物自身的揮發性/活性，每個脈衝的持 續時間是可變的。在此使用的「半-反應」指前驅物的脈衝， 之後爲潔淨步驟。 實施例 以下的實施例對包含沉積於表面上的阻擋層的基材執 行。阻擋層通過利用PVD處理首先在300 mm基材表面之 上沉積鈦層至大約1 0 0 A的厚度而形成。隨後，鈦氮化物 36 200914630 層通過CVD處理利用TDMAT前驅物之後爲H2/N2電漿處 理沉積於鈦層。鈦氮化物層沉積至大約50A的厚度。在大 部分隨後的實施例中，二硼烷氣體通常包含作爲載氣的氫 氣（H2)。然而，載氣可以爲氮氣（N2)或氬氣。 實施例 f
實施例 1 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： B 2 Η 6 ; 壓力： 大約1 5托； 溫度： 大約3 7 5 °C ; 流速： H2中5%的B2H6爲大約200 seem以及H2 爲大約 8,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 0秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝· C V D處理，鎢 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中的阻擋層 上： 反應物： WF6、B2H6和H2 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約3 7 5 °C ; 流速： W F 6大約6 0 s c c m，Η 2中5 %的B 2 Η 6大約 lOOseem，以及 Η2 大約 6,000 sccm; 氫氣/氫化物流速比率：大約1，2 2 0 : 1 ;以及 37 200914630 持續時間： 大約1. 5秒。 持續脈衝-C V D處理直到成核層具有大約 2 5 A的厚 度。之後，基材保持在沉積腔室中並在以下條件下暴露於 第二浸泡處理： 反應物： B2H6和H2 ; 壓力： 大約30托； 溫度： 大約3 7 5 °C ; 流速： H2中5%的B2He大約200 seem，以及H2 大約 8,000 sccm; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約3 0秒。 隨後，利用 CVD處理在大約3 7 5 °C下，使用 WF6-H2 在成核層上沉積塊鎢層至大約500A的厚度。 實施例 2 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理：
反應物： SiH4 ; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： SiHU大約200 seem ;以及 持續時間： 大約24秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-CVD處理，鎢 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中的阻擋層 上： 38 200914630 反應物： WF6、B2H6和H2 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約400°C ; 流速： W F 6大約6 0 s c c m，Η 2中5 %的B 2 Η 6大約 100 seem，以及 Η〗大約 6,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約1,2 2 0 : 1 ;以及 脈衝持續時間： 大約1.5秒。
持續脈衝-CVD處理直到成核層具有大約 25A的厚 度。之後，基材保持在沉積腔室中並在以下條件下暴露於 第二浸泡處理： 反應物： B 2 Η 6和Η 2 ; 壓力： 大約30托； 溫度： 大約4 0 0 °C ; 流速： H2中5%的B2H6大約200 seem，以及Η〗 大約 8,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約2 0秒。 隨後，利用 CVD處理在大約400°C下，使用 WF6-H2 在第二成核層上沉積塊鎢層至大約500A的厚度。 實施例 3 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： SiH4 ; 壓力： 大約90托； 39 200914630
溫度： 大約400°C ; 流速： SiH4大約200 seem ;以及 持續時間： 大約24秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中 上： 反應物： WF6和SiH4 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約400°C ; 流速： W F 6大約6 0 s c c m以及S i Η 4大約 以及 脈衝持續時間： 大約1.5秒。 持續脈衝-CVD處理直到成核層具有大約 度。之後，基材保持在沉積腔室中並在以下條件 第二浸泡處理： 反應物： Β2Η6和Η2 ; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： H2中5%的B2H6大約200 seem 大約 8,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約20秒。 隨後，利用脈衝-C V D處理形成另一鎢成核 成核層具有大約40人的總厚度。使用以下條件： 處理，鎢 的阻擋層 3 0 seem ； 20A的厚 下暴露於 ，以及H2 層，直到 40 200914630 反應物： wf6 和 SiH4 ; 壓力： 大約 5托； 溫度： 大約 400°C ； 流速： wf6 大約60 seem以及SiH4大約30 see 以及 脈衝持續時間： 大約1.5秒。 隨後，利用 CVD處理在大約400°C下，使用 WF6-H2 在第二成核層上沉積塊鎢層至大約500A的厚度。
實施例 4 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： b2h6和h2 ; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： H2中5%的B2H6大約200 seem，以及Η〗 大約 8,000sccm; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 5秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D處理，鎢 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中的阻擋層 上： 反應物： WF6和SiH4 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約400°C ; 41 200914630 流速： W F 6大約6 0 s c c m以及S i Η 4大約3 0 s c c m ; 以及 脈衝持續時間： 大約1 .5秒。 持續脈衝-CVD處理，直到成核層具有大約50A的厚 度。 隨後，利用CVD處理在大約40(TC下，在第二成核層 上沉積塊鎢層至大約1，Ο Ο Ο A的厚度。
實施例 5 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： SiH4和H2; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： S i Η 4大約2 0 0 s c c m ;以及 持續時間： 大約24秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D處理，鎢 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中的阻擋層 上： 反應物： WF6、B2H6 和 SiH4 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約400°C ; 流速： WF6大約60 seem以及H2中5%的B2H6大 約 100 seem，和 H2 大約 6,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約1，200 : 1 ;以及 42
200914630 脈衝持續時間： 大約1 .5秒。 持續脈衝- CVD處理，直到成核層具有大約 度。 隨後，利用CVD處理在大約400°C下，在第 上沉積塊鎢層至大約1，0 0 0 A的厚度。 實施例 6:基材被放置入沉積腔室中並且在 下暴露於浸泡處理： 反應物： b2h6和h2; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約4 0 0 °C ; 流速： Η 2中5 %的B 2 Η 6大約2 0 0 s c c m 大約 8,000 sccm; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 5秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D 成核層形成於來自之前浸泡處理的沉積腔室中 上： 反應物： WF6和SiH4 ; 壓力： 大約5托； 溫度： 大約400°C ; 流速： W F 6大約6 0 s c c m以及S i Η 4大約 以及 脈衝持續時間： 大約1 · 5秒。 25人的厚 二成核層 以下條件 ，以及Η2 處理，鎢 的阻擋層 3 0 seem ； 43 200914630 持續脈衝-CVD處理，直到成核層具有大約 度。之後，基材保持在沉積腔室中並且第二成核 第一成核層上。第二成核層通過傳統的CVD處理 件下沉積至大約200A的厚度： 反應物： WF6和SiH4 ; 壓力： 大約3 0托； 溫度： 大約400°C ;以及 流速： W F 6大約6 0 s c c m以及S i Η 4大約 隨後，利用C V D處理在大約4 0 0 °C下，在第 上沉積塊鶴層至大約2,000A的厚度。 50A的厚 層沉積於 在以下條
實施例 7:基材被放置入沉積腔室中並且在 下暴露於浸泡處理： 反應物： B2H6和H2; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： Η 2中5 %的B 2 Η 6大約2 0 0 s c c m 大約 8，0 0 0 s c c m ; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約20秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D 成核層形成於之前使用的沉積腔室中的阻擋層上 反應物： WF6、B2H6和H2 ; 壓力： 大約5托； 3 0 sccm ° 二成核層 以下條件 ’以及Η 2 處理，鎢 44 200914630 溫度： 大約4 0 0 °C ; 流速： WF6大約60 seem，B2H6大約30 seem以 及Η〗大約4,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約1 3 3 : 1 ;以及 脈衝持續時間： 大約1.5秒。 持續脈衝-CVD處理，直到成核層具有大約25 A的厚 度。之後，基材保持在沉積腔室中並且第二成核層沉積於 第一成核層上。第二成核層通過傳統的CVD處理在以下條 件下沉積至大約1 5 Ο A的厚度： 反應物： WF6、B2H6和H2 ; 壓力： 大約30托； 溫度： 大約400°C ;以及 流速： W F 6大約6 0 s c c m，B 2 Η 6大約3 0 s c c m以 及Η〗大約4,000 seem;以及 氫氣/氫化物流速比率：大約1 3 3 : 1。
實施例 8 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： b2h6和h2; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約400°C ; 流速： Η 2中5 %的B 2 Η 6大約2 0 0 s c c m，以及Η 2 大約 8,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 ·· 1 ;以及 45 200914630 持續時間： 大約1 5秒。 接 下 來 在以 下 條件下 通 過 利用 脈衝 -CVD 處 理 鶴 成 核 層 形 成 於 浸泡 處 理期間 使 用 的相 同沉 積腔室 中 的 阻 擋 層 上 • 反 應 物 • wf6 和 SiH4 壓 力 大 約 30托； 溫 度 大 約 40 0°C 流 速 ; WF6大約60 seem 以及 SiH4大約 30 S ccm ； 以 及 脈 衝 持 續 時間 : 大爹 1 1 • 5 秒。 持 續 脈 衝 -C V D處理，直到 成 核層 具有 大約 l 50A 的 厚 度 〇 之 後 基 材保 持 在沉積 腔 室 中並 且在 以下條 件 下 暴 露 於 第 二 浸 泡 處 理： 反 應 物 b2 h6 和H2 ; 壓 力 大 約 90托； 溫 度 大 約 40 0。。 流 速 h2 中 5 %的 b2 h6 大約 200 seem 5 以 及 h2 大 約 8 000 seem ； 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 5秒。 最後，基材保持在沉積腔室中，並且利用C V D處理在 大約400°C下，塊鎢層在成核層上沉積至大約2,000人的厚 度。 46 200914630 實施例 9 :基材被放置入沉積腔室中並且在以下條件 下暴露於浸泡處理： 反應物： B2H6和h2 ; 壓力： 大約90托； 溫度： 大約4 0 0 °C ; 流速： H2中5%的B2H6大約200 seem，以及H2 大約 8,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約8 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 5秒。 接下來，在以下條件下通過利用脈衝-C V D處理，鎢 成核層形成於先前浸泡處理期間使用的沉積腔室中的阻擋 層上： 反應物： WF6、B2H6和H2; 壓力： 大約3 0托； 溫度： 大約400°C ; 流速： W F 6大約6 0 s c c m，B 2 Η 6大約3 0 s c c m以 及 H2 大約 6,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約200 : 1 ;以及 脈衝持續時間： 大約1.5秒。 持續脈衝-CVD處理，直到成核層具有大約1 00A的厚 度。之後，基材保持在沉積腔室中並且在以下條件下暴露 於第二浸泡處理： 反應物： B2H6和H2 ; 壓力： 大約1 5托； 47 200914630 溫度： 大約4 0 0 °C ; 流速： H2中5%的B2H6大約200 seem，以及Η: 大約 6,000 seem; 氫氣/氫化物流速比率：大約6 2 0 : 1 ;以及 持續時間： 大約1 0秒。
最後，基材保持在沉積腔室中，並且利用CVD處理在 大約400 °C下，在成核層上沉積塊鎢層至大約2,0 00A的厚 度。 雖然前述針對本發明的實施例，但是在不脫離本發明 的基本範圍下，可承認本發明的其他和進一步的實施例， 並且本發明的範圍由以下的申請專利範圍所確定。 【圖式簡單說明】 因此爲了更詳細地理解本發明的以上所述特徵，將參 照附圖中示出的實施例對以上簡要所述的本發明進行更具 體描述。然而，應該注意，附圖中只示出了本發明典型的 實施例，因此不能認爲是對本發明範圍的限定，本發明可 以允許其他等同的有效實施例。 第1圖示出根據在此描述的一個實施例使用迴圈沉積 技術形成鎢層的處理順序； 第2圖示出根據在此描述的一個實施例形成含鎢材料 的處理順序； 第3 A圖示出示例性的整合處理平臺； 第3 B圖示出另一示例性整合處理平臺； 48 200914630 第4A-4C圖示出通孔、成核的通孔和填充的通孔的橫 截面視圖； 第5圖示出根據本發明的實施例形成的示例性金屬氧 化物柵極元件的橫截面視圖； 第6圖示出根據本發明的實施例形成的傳統DRAM元 件的橫截面視圖。 【主要元件符號說明】
300、350 多腔室處理系統 302 、 304 、 352 、 354 負載鎖定室
310 第一機械臂 312 、 314 、 316 、 318 、 332 366 、 368 、 370 、 372 處理 322 、 324 ' 356 傳送腔室 360 機械臂 410 柵極 412、450 基材 415 鈦氮化物阻擋層 417 成核層 422、5 66 鎢塊填充 452 鎢層 510 DRAM 元件 522 源極區 5 2 6 及極區 334 、 336 、 338 、 362 、 364 、 室 330 第二機械臂 400 金屬氧化物柵極元件 411 氧化物層 414 多晶矽層 416 間隔墊 420 源極/汲極區域 45 1 阻擋層 460 通孔 520 存取電晶體 5 2 4 棚極區 5 3 0 溝道電容器 49 200914630 532 第 一 電 極 534 第 二 電 極 536 電 介 質 材 料 538 溝 道 540 第 一 鎢 氮 化 物 阻 擋 層 541 接 地 連 接 542 第 二 鶴 氮 化 物 阻 擋 層 560 鎢 插 栓 562 鈦 襯 墊 564 鎢 成 核 層 f j 50

Claims (1)

  1. 200914630 十、申請專利範圍： 1. 一種用於在一基材上形成一含鎢材料的方法，包括： 在一處理室内放置一基材，其中該基材包括一配置於 其上的下覆層（underlayer); 在一原子層沉積處理期間將該基材依序暴露於一鶴前 驅物和一還原氣體以在該下覆層上沉積一鎢成核層，其中 該還原氣體包括氫氣和一氫化物，並具有一約500: 1或更 高的氫氣/氫化物流速比；以及 在該鶴成核層上沉積一鶴塊層（bulk layer)。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氫化物係選 自矽烷、二矽烷、二硼烷、磷化氫、其衍生物和其組合所 構成之群組。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該還原氣體包 括二硼烷。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該還原氣體包 括矽烷或二矽烷。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該還原氣體的 氫氣/氫化物流速比係約800 : 1或更高。 51 200914630 6.如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該還原氣體的 氫氣/氫化物流速比係約1 〇〇〇 ·· 1或更高。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氫化物係以 約1 seem到約40 seem之一範圍内的一流速提供給該處理 室。 8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該氫氣係以約 1 slm到約20 slm之一範圍内的一流速提供給該處理室。 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該氫化物的流 速係在約3 s c c m到約3 0 s c c m之一範圍内而該氫氣的流速 係在約3 s 1 m到約1 5 s 1 m之一範圍内。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該氫化物的流 速係在約5 s c c m到約1 5 s c c m之一範圍内而該氫氣包括之 一流速係在約5 s 1 m到約1 0 s 1 m之一範圍内。 11.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材係加熱 至約3 5 0 ° C到約4 2 0 ° C之一範圍内的一溫度。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括在一預 浸泡處理期間將該下覆層暴露於一包括該還原試劑的預浸 52 200914630 泡氣體，其中該下覆層暴露於該還原試劑持續約5秒到約 6 0秒的一時間週期。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該時間週期 係在約1 0秒到約3 0秒的一範圍内。 1 4 _如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括在一後 浸泡處理期間將該鎢成核層暴露於一包括該還原試劑的後 浸泡氣體，其中該鎢成核層暴露於該還原試劑持續約5秒 到約6 0秒的一時間週期。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該時間週期 係在約1 0秒到約3 0秒的一範圍内。
    1 6.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該鎢塊層橫 跨該基材所測得之一電阻率係約1 0 Ωμ-cm或更低。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該電阻率係 約8 Ωμ-cm或更低。 1 8 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該下覆層是一 阻擋層並包括一選自金屬鈦、鈦氮化物、金屬钽、钽氮化 物、釕、鎳、钻、金屬鶴、鎮氮化物、其梦化物、衍生物、 53 200914630 合金和其組合所構成之群組的材料。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中該鎢塊層係 藉由一化學氣相沉積處理而沉積。 20. —種用於在一基材上形成一含鎢材料的方法，包括： 在一處理室内放置一基材，其中該基材包括一配置於 其上的下覆層； 在一原子層沉積處理期間將該基材依序暴露於一鶴前 驅物和一還原氣體以在該下覆層上沉積一鎢成核層，其中 該還原氣體包括氳氣和二硼烷並具有約100:1或更高的氫 氣/二硼烷流速比；以及 在該鎢成核層上沉積一鎢塊層。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中該還原氣體 的氫氣/二硼烷流速比係約8 0 0 : 1或更高。 22 _ —種用於在一基材上形成一含鎢材料的方法，包括： 在一處理室内放置一基材，其中該基材包括一配置於 其上的下覆層； 在一預浸泡處理期間將該下覆層暴露於一包括二硼烷 的預浸泡氣體； 在一原子層沉積處理期間將該基材依序暴露於一鎢前 54 200914630 驅物和一還原氣體以在該下覆層上沉積一鎢成 該還原氣體包括氫氣和二硼烷並具有約40: 1 氣/二硼烷流速比；以及 在一後浸泡處理期間將該基材暴露於一包 後浸泡氣體；以及 在該鎢成核層上沉積一鎢塊層。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中 的氫氣/二硼烷流速比係約1 〇 〇 : 1或更高。 24·如申請專利範圍第23項所述之方法，其中 的氫氣/二硼烷流速比係約5 0 0 : 1或更高。 2 5 ·如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中 的氫氣/二硼烷流速比係約800 : 1或更高。 1. 核層，其中 或更高的氫 括二硼烷的 該還原氣體 該還原氣體 該還原氣體 55
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