TW201819670A - 作為用於鎢原子層沉積的成核層的含鹵素矽烷基金屬矽化物 - Google Patents

作為用於鎢原子層沉積的成核層的含鹵素矽烷基金屬矽化物 Download PDF

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Abstract

在基板上形成成核層的方法。在某些具體例中，處理方法包括依序暴露至包括金屬前驅物的第一反應氣體與包括鹵化矽烷的第二反應氣體，以於基板的表面上形成成核層。

Description

作為用於鎢原子層沉積的成核層的含鹵素矽烷基金屬矽化物
本發明大體上關於沉積薄膜的方法。更明確地，本發明關於藉由原子層沉積之鎢膜的沉積處理。
金屬矽化物(WSix 與MoSix )已經被用於做為成核層以克服發現在包括Si、SiO2 、TiN、等等的各種表面沉積上之潛伏延遲(incubation delay)。金屬矽化物可藉由原子層沉積而沉積，使用金屬前驅物與矽烷(SiH4 、Si2 H6 、等等)當作共反應物。然而，矽烷基(silane-based)金屬矽化物沉積顯示出高的每個循環之成長(growth per cycle, GPC＞5 Å/循環；通常10 Å/循環)及在具有高深寬比的結構上的低階梯覆蓋。高沉積速率提供不佳的控制於膜厚度。因此，在此技術領域有著對於形成具有改良厚度控制的成核層的方法的需求。
本發明的一或多個具體例是關於處理方法，包含定位具有表面的基板於處理腔室中。基板表面被依序地暴露至第一反應氣體與第二反應氣體，以於表面上形成成核層。第一反應氣體包含金屬前驅物而第二反應氣體包含鹵化矽烷。
本發明的額外具體例是關於處理方法，包含定位具有表面的基板於處理腔室中。成核層形成在表面上，藉由重覆基板表面的依序暴露至第一反應氣體與第二反應氣體。第一反應氣體包含金屬前驅物而第二反應氣體包含鹵化矽烷，以形成預定厚度的成核層。金屬膜被塊體沉積(bulk deposited)於成核層上，藉由重覆成核層的依序暴露至第三反應氣體與第四反應氣體，以形成預定厚度的塊體金屬膜。
本發明的進一步具體例是關於處理方法，包含放置具有表面的基板進入處理腔室，此處理腔室包含複數處理區；各處理區藉由氣簾而與相鄰處理區分開。基板表面的至少一部分暴露至處理腔室的第一處理區中的第一處理狀況。此處理狀況包含金屬前驅物，此金屬前驅物包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 的一者或多者。基板表面被橫向移動通過氣簾至處理腔室的第二處理區。基板表面暴露至處理腔室的第二處理區中第二處理狀況。第二處理狀況包含鹵化矽烷，此鹵化矽烷包含化合物，此化合物具有通式Sia Hb Xc ，其中X是鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。重覆暴露至第一處理狀況與第二處理狀況以形成成核層，此成核層包含矽化鎢或矽化鉬的一者或多者，具有預定厚度在範圍為約5 Å至約100 Å於成長速率在範圍為約0.1 Å/循環至約10 Å/循環。基板表面被移動至處理腔室的第三處理區。第三處理區包含第三處理狀況，第三處理狀況包含WF6 或MoF6 的一者或多者。基板表面被移動至處理腔室的第四處理區。第四處理區包含第四處理狀況，第四處理狀況包含H2 。重覆暴露至第三處理狀況與第四處理狀況，以於成核層上形成金屬膜。
在敘述本發明的數個範例具體例之前，將理解到本發明並不侷限於在接下來說明書中說明的建構細節或處理步驟。本發明能為其他具體例且能以各種方式被實施或執行。
本文中使用的「基板」指稱任何基板或形成在基板上的材料表面，於其上在製造處理期間執行膜處理。例如，其上可執行處理的基板表面包括材料，諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、碳摻雜氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、及任何其他材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他傳導材料，取決於應用。基板包括而沒有限制於半導體晶圓。基板可暴露至預處理製程以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身表面上的膜處理，在本發明中，揭示的任何膜處理步驟亦可執行在形成於基板上的下方層之上，如之後更詳細地揭示，且用語「基板表面」是意指包括如文中所指示的此下方層。因此例如，在膜/層或部分膜/層已經被沉積在基板表面上的地方，新沉積膜/層的暴露表面成為基板表面。
當用於本說明書與隨附申請專利範圍時，用語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」及類似物可交換地使用，以指稱可與基板表面反應的任何氣體物種。
圖1顯示處理腔室100的截面，包括氣體分配組件120，亦被指稱為噴射器或噴射器組件，及基座組件140。氣體分配組件120為使用在處理腔室中的任何形式的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括面向基座組件140的前表面121。前表面121可具有任何數目或變化的開口以輸送氣體流朝向基座組件140。氣體分配組件120亦包括外周圍邊緣124，其在具體例中顯示為實質圓形。
使用的氣體分配組件120的具體類型可變化，取決於使用的特定處理。本發明的具體例可以任何類型的處理系統使用，其中基座與氣體分配組件之間的間隙被控制。雖然可使用各種類型的氣體分配組件(例如噴淋頭)，本發明的具體例會特別有用於具有複數實質上平行氣體通道的空間氣體分配組件。當在本說明書與隨附申請專利範圍中使用時，用語「實質上平行」意味氣體通道的延長軸延伸在相同的一般方向。氣體通道的平行度可有些微差異。在二元反應中，複數實質上平行氣體通道可包括至少一第一反應氣體A通道、至少一第二反應氣體B通道、至少一淨化氣體P通道及/或至少一真空V通道。從第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道及淨化氣體P通道流動的氣體被引導朝向晶圓的頂表面。某些氣流水平地移動跨越晶圓表面，且通過淨化氣體P通道離開處理區。從氣體分配組件的一端移動至另一端的基板會依次地暴露至各處理氣體，於基板表面上形成一層。
在某些具體例中，氣體分配組件120是由單一噴射器單元製成的剛性固定主體。在一或多個具體例中，氣體分配組件120是由複數獨立部分(例如噴射器單元122)所構成，如圖2所示。單一片主體或多部分主體任一者可被用於本發明所述的各種具體例。
基座組件140定位在氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141與頂表面141中的至少一凹部142。基座組件140亦具有底表面143與邊緣144。凹部142可為任何合適外形與尺寸，取決於被處理的基板60的外形與尺寸。在圖1所示的具體例中，凹部142具有平坦底部以支撐晶圓的底部；然而，凹部的底部可改變。在某些具體例中，凹部具有環繞凹部的外周圍邊緣的階梯區，其尺寸製成以支撐晶圓的外周圍邊緣。被階梯所支撐的晶圓的外周圍邊緣的數量可改變，取決於例如晶圓的厚度與已經呈現於晶圓的背側上的特徵的存在。
在某些具體例中，如圖1所示，在基座組件140的頂表面141中的凹部142的尺寸被製成使得支撐在凹部142中的具有頂表面61的基板60與基座140的頂表面141實質上共面。當使用在本說明書與隨附申請專利範圍中時，用語「實質上共面」意味晶圓的頂表面與基座組件的頂表面是共面在±0.2 mm之內。在某些具體例中，該等頂表面是共面在±0.5 mm之內、±0.4 mm之內、±0.35 mm之內、±0.30 mm之內、±0.25 mm之內、±0.20 mm之內、±0.15 mm之內、±0.10 mm之內或±0.05 mm之內。
圖1的基座組件140包括支撐柱160，其能夠升高、降低與旋轉基座組件140。基座組件可包括在支撐柱160的中心內的加熱器、或氣體管線、或電子部件。支撐柱160可為主要手段，以增加或減少基座組件140與氣體分配組件120之間的間隙，移動基座組件140至適合位置。基座組件140亦可包括微調致動器162，其可做出微調整至基座組件140，以創造在基座組件140與氣體分配組件120之間的預定間隙170。
在某些具體例中，間隙170距離是在範圍為約0.1 mm至約5.0 mm、或在範圍為約0.1 mm至約3.0 mm、或在範圍為約0.1 mm至約2.0 mm、或在範圍為約0.2 mm至約1.8 mm、或在範圍為約0.3 mm至約1.7 mm、或在範圍為約0.4 mm至約1.6 mm、或在範圍為約0.5 mm至約1.5 mm、或在範圍為約0.6 mm至約1.4 mm、或在範圍為約0.7 mm至約1.3 mm、或在範圍為約0.8 mm至約1.2 mm、或在範圍為約0.9 mm至約1.1 mm、或約1 mm。
顯示於圖式中的處理腔室100是旋轉料架型腔室，其中基座組件140可固持複數基板60。如圖2所示，氣體分配組件120可包括複數分開的噴射器單元122，各噴射器單元122能夠沉積一膜於晶圓上，於晶圓被移動至噴射器單元下方時。兩個派形噴射器單元122被顯示定位在基座組件140的大致相對的側上且在基座組件140上方。所顯示噴射器單元122的此數量是僅為說明性目的。將理解到可包括更多或更少的噴射器單元122。在某些具體例中，有著足夠數量的派形噴射器單元122，以形成順應於基座組件140的外形的形狀。在某些具體例中，各獨立的派形噴射器單元122可被獨立地移動、移除及/或取代，而不影響任何的其他噴射器單元122。例如，一片段可被提升以允許機器人進出基座組件140與氣體分配組件120之間的區域，以載入/載出基板60。
具有多個氣體噴射器的處理腔室可用於同時處理多個晶圓，使得該等晶圓經歷同樣的處理流程。例如，如圖3所示，處理腔室100具有四個氣體噴射組件與四個基板60。在處理開始時，基板60可定位在氣體分配組件120之間。以旋轉17，將基座組件140旋轉45°，會造成在氣體分配組件120之間的各基板60被移動至氣體分配組件120進行膜沉積，如繪示為在氣體分配組件120下方的虛線圓形。額外的45°旋轉會將基板60移動離開氣體分配組件120。基板60的數目與氣體分配組件120的數目可為相同或不同。在某些具體例中，有著與氣體分配組件相同數目的晶圓被處理。在一或多個具體例中，被處理的晶圓的數目是氣體分配組件的數目的分數或是整數倍。例如，若有四個氣體分配組件，被處理的晶圓有4x個，其中x是大於或等於一的整數值。在一範例具體例中，氣體分配組件120包括被氣簾分開的八個處理區，而基座組件140可固持六個晶圓。
圖3所示的處理腔室100僅為代表一種可能組態，且不應被視為限制本發明的範疇。在此，處理腔室100包括複數氣體分配組件120。在顯示的具體例中，有著四個氣體分配組件(亦被稱為氣體分配組件120)平均地分隔圍繞處理腔室100。處理腔室100顯示為八邊形；然而，此技術領域的熟習技藝者將理解到此為一種可能外形，且不應視為限制本發明的範疇。氣體分配組件120顯示為梯形，但可為單一圓形部件或由複數派形片段所構成，類似圖2所示。
圖3所示的具體例包括負載鎖定腔室180，或諸如緩衝站的輔助腔室。腔室180連接至處理腔室100的一側，以容許例如基板(亦指稱基板60)被載入/載出處理腔室100。晶圓機器人可定位在腔室180中以移動基板到基座上。
旋轉料架(例如基座組件140)的旋轉可為連續的或間歇的(不連續的)。在連續處理中，晶圓被不斷地旋轉，使其依序暴露至各噴射器。在不連續處理中，晶圓可移動至噴射區並停止，然後到噴射器間的區84並停止。例如，旋轉料架可旋轉，使晶圓從噴射器間區移動跨越噴射器(或停止鄰近於噴射器)並到下一個噴射器間區上，在此旋轉料架可再次暫停。在噴射器間的暫停可提供時間進行在各層沉積之間的額外處理步驟(例如暴露至電漿)。
圖4顯示氣體分配組件220的片段或部分，其可被指稱為噴射器單元122。噴射器單元122可單獨地使用或結合其他噴射器單元使用。例如，如圖5所示，四個圖4的噴射器單元122被結合以形成單一氣體分配組件220。(不顯示分開四個噴射器單元的線段以明瞭)雖然圖4的噴射器單元122具有第一反應氣體埠125與第二氣體埠135兩者，加上淨化氣體埠155與真空埠145，噴射器單元122不需要該等部件的全部。
參照圖4與圖5兩者，根據一或多個具體例的氣體分配組件220可包含複數片段(或噴射器單元122)，各片段為相同或不同的。氣體分配組件220定位在處理腔室內且包含複數延長氣體埠125、135、155與真空埠145於氣體分配組件220的前表面121中。複數延長氣體埠125、135、155與真空埠145從鄰近內周圍邊緣123的區域延伸朝向鄰近氣體分配組件220的外周圍邊緣124的區域。顯示出的複數氣體埠包括第一反應氣體埠125、第二氣體埠135、圍繞各第一反應氣體埠與第二反應氣體埠的真空埠145、及淨化氣體埠155。
參照圖4或圖5所示的具體例，當說明該等埠是從至少約內周圍區延伸到至少約外周圍區時，然而，該等埠可更加延伸而不是僅徑向地從內部至外部區。該等埠可切線地延伸，於真空埠145圍繞反應氣體埠125與反應氣體埠135。在圖4與圖5所示的具體例中，楔形反應氣體埠125、135在所有的邊緣(包括鄰近內周圍區與外周圍區)上被真空埠145所圍繞。
參照圖4，當基板沿路徑127移動時，基板表面的各部分暴露至各種反應氣體。隨著路徑127，基板將暴露至或「看見」淨化氣體埠155、真空埠145、第一反應氣體埠125、真空埠145、淨化氣體埠155、真空埠145、第二氣體埠135與真空埠145。因此，在圖4所示的路徑127的終點，基板已經暴露至來自第一反應氣體埠125的第一反應氣體與來自第二反應氣體埠135的第二反應氣體，以形成一層。顯示的噴射器單元122構成四分之一圓，但可為更大或更小。圖5所示的氣體分配組件220可視為四個圖4的噴射器單元122的串連結合。
圖4的噴射器單元122顯示出分開反應氣體的氣簾150。用語「氣簾」是用於敘述分開反應氣體避免混合的氣流或真空的任何結合。圖4所示的氣簾150包含緊鄰第一反應氣體埠125的真空埠145的部分、在中間的淨化氣體埠155及緊鄰第二氣體埠135的真空埠145的一部分。此氣流與真空的結合可用於避免或最小化第一反應氣體與第二反應氣體的氣相反應。
參照圖5，來自氣體分配組件220的氣流與真空的結合形成分隔於複數處理區250中。處理區大略地定義成環繞單獨氣體埠125、135，帶有250之間的氣簾150。圖5所示的具體例構成在八個分開氣簾間的八個分開處理區250。處理腔室可具有至少兩個處理區。在某些具體例中，有著至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個或12個處理區。
基板在處理期間可暴露至超過一個處理區250於任何給定時間。然而，暴露至不同處理區的該等部分會具有分開兩個部分的氣簾。例如，若基板前緣進入包括第二氣體埠135的處理區，基板的中間部分會在氣簾150下方，且基板後緣會在包括第一反應氣體埠125的處理區中。
工廠界面280，可例如為負載鎖定腔室，被顯示為連接至處理腔室100。基板60被顯示為疊加在氣體分配組件220上方，以提供參考架構。基板60可通常座落在基座組件上，以被固持接近氣體分配組件120的前表面121。基板60經由工廠界面280被載入處理腔室100中於基板支撐件或基座組件上(見圖3)。基板60可被顯示定位在處理區內，因為基板位於鄰近第一反應氣體埠125與兩個氣簾150a、150b之間。沿著路徑127旋轉基板60會將基板逆時針旋轉環繞處理腔室100。因此，基板60會暴露於第一處理區250a直到第八處理區250h，包括之間所有的處理區。
本發明的具體例關於處理方法，包含具有複數處理區250a–250h的處理腔室100，帶有各處理區藉由氣簾150與相鄰區分開。例如，圖5所示的處理腔室。處理腔室內的氣簾與處理區的數目可為任何適合數目，取決於氣流的佈置。圖5所示的具體例具有八個氣簾150與八個處理區250a–250h。
複數基板60定位在基板支撐件上，例如圖1與圖2所示的基座組件140。複數基板60被旋轉環繞處理區以進行處理。大體上，氣簾150在整個處理中被運用(氣體流動與抽真空)，包括當沒有反應氣體流入腔室的期間。
因此，本發明的一或多個具體例關於處理方法，利用類似圖5所示的批次處理腔室。基板60被放置入處理腔室，其具有複數部分或處理區250，各部分藉由氣簾150與相鄰部分分開。
本發明的某些具體例有利地提供形成具有改良的每個循環成長控制的金屬矽酸鹽成核層的方法。某些具體例有利地提供形成具有出色階梯覆蓋的成核層的方法。一或更多具體例有利地提供鎢ALD處理方法，包括但不限於，3D-NAND字元線、用於1x/y/z世代的DRAM埋入式字元線、用於10/7/5 nm技術節點的CMOS中源極/汲極接點與閘極金屬。
本發明的一或多個具體例關於處理方法，包含將具有表面的基板定位在處理腔室中。在此使用上，「定位」基板可為任何處理或步驟，其放置將被處理的基板於處理腔室中。定位可為手動或自動的。
一般而言，矽烷用於作為金屬鹵化物(MF6 、MCl5 、MCl6 ；其中M=W及/或Mo)的還原劑。由於不完全反應，副產物經常是含H氟矽烷(SiHx Fy )，其為高度反應性且可再沉積於基板上，造成非共形成核層形成。因此，本發明的具體例有利地提供含鹵素矽烷作為還原劑。含鹵素矽烷(或鹵化矽烷)具有相較於矽烷較少的每分子的氫，降低不完全反應的機率，且鹵化矽烷具有相較於矽烷較低的反應性，所以成長控制是更加可行的。含鹵素矽烷可提供改良的階梯覆蓋與更好的成長控制。
某些具體例關於W及Mo ALD處理的處理整合方案。沉積WSix (或MoSix )成核層是藉由ALD使用金屬前驅物與含鹵素矽烷作為共反應物。W(或Mo)膜可沉積在成核層上，藉由ALD使用金屬前驅物與H2 作為共反應物。
基板依序暴露至第一反應氣體與第二反應氣體，以形成成核層於基板表面上。在此使用上，「依序」暴露意味反應氣體被暴露至基板表面為一個接一個。在依序暴露中，有著很少或沒有反應氣體的氣相混合。
第一反應氣體包含金屬前驅物。合適的金屬前驅物包括但不限於WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 。在某些具體例中，第一反應氣體包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 及/或MoF6 的一或多者。在某些具體例中，第一反應氣體基本上由選自以下群組的物種所構成，此群組由WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 及MoF6 所組成。在此使用上，「基本上由…所構成」意味大於或等於約95%的第一反應氣體中的反應物種是該等指明物種。第一反應氣體可包括稀釋劑氣體與載體氣體，同時仍基本上由該等指明物種所構成。
在某些具體例中，金屬前驅物包含鎢原子或鎢物種及包含矽化鎢的成核層。在某些具體例中，金屬前驅包含鉬原子或鉬物種及包含矽化鉬的成核層。
某些具體例的第二反應氣體包含鹵化矽烷。合適的鹵化矽烷可包括具有矽與鹵素原子的任何化合物。在某些具體例中，鹵化矽烷包含化合物，具有通式Sia Hb Xc ，其中X是鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。在某些具體例中，鹵化矽烷具有各X獨立地選自由Cl與F所構成的群組，a在範圍為約1至約2，而c大於1。在某些具體例中，鹵化矽烷包含實質上無Br或I原子。在此使用上，「實質上無」意味有著在基於鹵素原子的總數上，少於或等於約5原子%Br與I。
在某些具體例中，第二反應氣體基本上由化合物所構成，具有通式Sia Hb Xc ，其中X是鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。在此使用上，「基本上由…所構成」意味大於或等於約95%的第二反應氣體中的反應物種具有所指明的通式。第二反應氣體可包括稀釋劑氣體、載體氣體或惰性氣體，同時仍基本上由該等指明物種所構成。
在一或多個具體例中，第二反應氣體進一步包含矽烷或惰性氣體。合適的矽烷包括但不限於，SiH4 , Si2 H6 、Si3 H8 、Si4 H10 、Si5 H12 及更高階的矽烷，具有通式Six H2x+2 。
在某些具體例中，成核層具有成長速率在範圍為約0.1至約10 Å/循環。在一或更多具體例中，成核層具有成長速率大於或等於約0.1 Å/循環及小於或等於約10、9、8、7、6、5、4、3、2或1 Å/循環。
某些具體例進一步包含重覆依序暴露至第一反應氣體與第二反應氣體以成長目標或預定厚度的成核層。成核層的目標或預定厚度在範圍為5 Å至約100 Å、或在範圍為約6 Å至約90 Å、或在範圍為約7 Å至約70 Å、或在範圍為約8 Å至約50 Å、或在範圍為約9 Å至約30 Å。
成核層可形成於任何合適溫度與壓力。在某些具體例中，成核層形成於溫度在範圍為約100℃至約700℃、或在範圍為約200℃至約600℃、在範圍為約350℃至約550℃、在範圍為約400℃至約500℃。在某些具體例中，成核層形成於壓力在範圍為約0.01托至約100托、或在範圍為約1托至約75托、或在範圍為約10托至約50托、或在範圍為約20托至約40托。
在成核層形成後，某些具體例進一步包含執行塊體金屬沉積於成核層上。某些具體例的塊體金屬沉積包含依序暴露至第三反應氣體與第四反應氣體。
在某些具體例中，第三反應氣體包含WF6 或MoF6 的一者或多者，而第四反應氣體包含H2 。在一或多個具體例中，第四反應氣體包含電漿，諸如氫電漿。
本方法的某些具體例包含將其上具有特徵的基板表面暴露至沉積環境以沉積膜。在此使用上，「沉積環境」包含單獨或依序沉積膜的一或更多處理區或處理狀況。
在一範例處理中，基板表面的至少一部分暴露至處理腔室的第一處理區250a中的第一處理狀況。某些具體例的第一處理狀況包含金屬前驅物。某些具體例的金屬前驅物包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 的一者或多者。
基板表面被橫向移動通過氣簾150至第二處理區250b，並暴露至第二處理區250b中的第二處理狀況。第二處理狀況包含鹵化矽烷。在某些具體例中，鹵化矽烷包含化合物，具有通式Sia Hb Xc ，其中X是鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。
可重覆暴露至第一處理狀況與第二處理狀況以形成具有預定厚度的成核層。例如，參照圖5，第一處理區250a、第三處理區250c、第五處理區250e與第七處理區250g可包含第一處理狀況；第二處理區250b、第四處理區250d、第六處理區250f與第八處理區250h可包含第二處理狀況。在此佈置中，基板的每次旋轉形成四層。此技術領域的熟習技藝者會理解到使用序數，諸如「第一」與「第二」以說明處理區，不意味著處理腔室內的特定位置，或處理腔室內的暴露次序。
在成核層形成後，在第一處理狀況與第二處理狀況的反應氣體可被改變，以容許塊體沉積金屬膜於成核層上。在某些具體例中，塊體沉積包含移動基板表面至處理腔室的第三處理區，包含第三處理狀況，金屬前驅物。在某些具體例中，第三處理狀況包含WF6 或MoF6 的一者或多者。
基板表面被橫向移動通過氣簾150至第四處理區250d，並暴露至第四處理狀況。第四處理狀況包含氫氣。在某些具體例中，第四處理狀況包含氫電漿。
可重覆暴露至第三處理狀況與第四處理狀況以形成具有預定厚度的膜。例如，參照圖5，在改變第一處理狀況與第二處理狀況後，第一處理區250a、第三處理區250c、第五處理區250e與第七處理區250g可包含第三處理狀況；第二處理區250b、第四處理區250d、第六處理區250f與第八處理區250h可包含第四處理狀況。在此佈置中，基板的每次旋轉形成四層。此技術領域的熟習技藝者會理解到使用序數，諸如「第一」與「第二」以說明處理區，不意味著處理腔室內的特定位置，或處理腔室內的暴露次序。
根據一或多個具體例，在形成此層之前及/或之後，基板接受處理。此處理可在相同的腔室或在一或多個分開處理腔室中執行。在某些具體例中，基板從第一腔室移動至分開的第二腔室以進行其他處理。基板可直接從第一腔室移動至分開的處理腔室，或可從第一腔室移動到一或多個移送腔室，然後移動到分開的處理腔室。因此，處理設備可包含以移送站連通的多個腔室。這種設備可被指稱為「叢集工具」、「叢集系統」及類似物。
大體上，叢集工具是模組系統，包含多個腔室，其執行各種功能，包括基板中心找尋與定向、退火、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個具體例，叢集工具包括至少一第一腔室與一中央移送腔室。中央移送腔室可收納機器人，其可在處理腔室與負載鎖定腔室之間與之中搬運基板。移送腔室通常維持在真空狀況並提供中間階段以搬運基板從一腔室至另一腔室及/或至定位在叢集工具前端的負載鎖定腔室。可被採用於本發明的兩種廣為人知的叢集工具是Centura®與Endura®，兩者皆可從加州聖克拉拉的應用材料公司取得。然而，腔室確切的佈置與組合可由於執行本文所述處理的特定步驟而改變。可使用的其他處理腔室包括但不限於，週期層沉積(cyclical layer deposition, CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、諸如RTP的熱處理、電漿氮化、退火、定向、羥化及其他基板處理。藉由執行叢集工具上腔室中的處理，可避免帶有大氣雜質的基板的表面汙染，而不用在沉積後續膜之前的氧化。
根據一或多個具體例，基板連續地處於真空或「負載鎖定」狀況，且當從一腔室移動到下一個腔室時，不暴露至周圍空氣。移送腔室因此在真空下且被「抽氣」於真空壓力下。惰性氣體可存在於處理腔室或移送腔室中。在某些具體例中，惰性氣體用於作為淨化氣體，以移除某些或全部的反應物。根據一或多個具體例，淨化氣體被注射於沉積腔室的出口，以避免反應物從沉積腔室移動至移送腔室及/或額外處理腔室。因此，惰性氣體的流動形成簾幕於腔室的出口。
可在單一基板沉積腔室中處理基板，其中在處理另一個基板之前，單一基板被載入、處理及載出。基板亦可以連續方式處理，類似於輸送系統，其中多個基板被獨立地載入腔室的第一部分，移動通過腔室並從腔室的第二部分載出。腔室與相關輸送系統的外形可形成直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可為旋轉料架，其中多個基板繞著中心軸移動並貫穿旋轉料架路徑暴露至沉積、蝕刻、退火、清洗、等等的處理。
在處理期間，基板可被加熱或冷卻。此加熱或冷卻可藉由任何合適方式而完成，包括但不限於，改變基板支撐件的溫度及流動加熱的或冷卻的氣體到基板表面。在某些具體例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，其可被控制以傳導地改變基板溫度。在一或多個具體例中，所利用的氣體(反應氣體或惰性氣體的任一者)被加熱或冷卻，以局部地改變基板溫度。在某些具體例中，加熱器/冷卻器定位在腔室內，鄰近於基板表面以對流地改變基板溫度。
在處理期間，基板亦可為固定的或被旋轉。旋轉的基板可被連續地旋轉或以分離階段旋轉。例如，基板可被旋轉貫穿整個處理，或基板可被小量地旋轉於暴露至不同反應氣體或淨化氣體之間。在處理期間旋轉基板(連續地或階段地的任一者)可助於產生更均勻的沉積或蝕刻，藉由最小化例如氣流幾何形狀中局部變化的效應。
在原子層沉積型腔室中，基板可暴露至第一與第二前驅物，於空間地分開或時間地分開任一者的處理。時間性ALD是傳統處理，其中第一前驅物流入腔室以與表面反應。在流動第二前驅物之前，第一前驅物從腔室排出。在空間性ALD中，第一與第二前驅物兩者同時流入腔室，但為空間上分開的，使得有著在流動之間的區域，防止前驅物的混合。在空間性ALD中，基板相對於氣體分配板移動，或是相反過來。
在具體例中，方法的一或多個部分發生在一腔室中，此處理可為空間性ALD處理。雖然上述一或多個化學品可不為相容的(即造成除了在基板表面上及/或沉積在腔室上的反應)，空間性分隔確保試劑不以氣相方式彼此暴露。例如，時間性ALD涉及淨化沉積腔室。然而，在實例中，有時不可能在流入額外試劑之前，將過量試劑淨化出腔室。因此，在腔室中的任何殘餘試劑會反應。以空間性分隔方式，過量試劑不需要被淨化，且交互汙染被限制。再者，淨化腔室會使用許多時間，且因而藉由消除淨化步驟，可增加產量。
貫穿本說明書的參照「一具體例(one embodiment)」、「某些具體例」、「一或多個具體例」或「一具體例(an embodiment)」意味著以此具體例敘述的特定特徵、結構、材料、或性質是包括在本發明的至少一個具體例中。因此，出現於本說明書的各種地方的片語，諸如「在一或多個具體例中」、「在某些具體例中」、「在一具體例中(in one embodiment)」或「在一具體例中(in an embodiment)」不必然指稱本發明的同一個具體例。再者，特定特徵、結構、材料、或性質可以任何合適方式組合於一或多個具體例中。
雖然在此已經參照特定具體例而描述本發明，將理解到該等具體例僅為本發明的原理與應用的說明。在不悖離本發明的精神與範疇之情況下，可對本發明的方法與設備進行各種修改與變化，其對於此技術領域的熟習技藝者而言是顯而易見的。因此，意於本發明包括在隨附申請專利範圍及其等效物的範疇中的修改與變化。
17‧‧‧旋轉
60‧‧‧基板
61‧‧‧頂表面
84‧‧‧區
100‧‧‧處理腔室
120‧‧‧氣體分配組件
121‧‧‧前表面
122‧‧‧噴射器單元
123‧‧‧內周圍邊緣
124‧‧‧外周圍邊緣
125‧‧‧第一反應氣體埠
127‧‧‧路徑
135‧‧‧氣體埠
140‧‧‧基座組件
141‧‧‧頂表面
142‧‧‧凹部
143‧‧‧底表面
144‧‧‧邊緣
145‧‧‧真空埠
150‧‧‧氣簾
155‧‧‧氣體埠
160‧‧‧支撐柱
162‧‧‧致動器
170‧‧‧間隙
180‧‧‧負載鎖定腔室
250、250a、250b、250c、250d、250e、250f、250g、250h‧‧‧處理區
280‧‧‧工廠界面
為了使本發明的上述特徵可被詳細地理解，可藉由參照具體例，其一部分繪示於隨附圖式中，而獲得簡短總結於上的本發明更明確的說明。然而將注意到，隨附圖式僅繪示本發明的典型具體例，且因此不被認為限制本發明的範疇，由於本發明可容許其他等效具體例。
圖1顯示根據本發明的一或多個具體例的批次處理腔室的剖面視圖；
圖2顯示根據本發明的一或多個具體例的批次處理腔室的部分透視圖；
圖3顯示根據本發明的一或多個具體例的批次處理腔室的圖解視圖；
圖4顯示根據本發明的一或多個具體例的使用在批次處理腔室中的楔形氣體分配組件的一部分的圖解視圖；以及
圖5顯示根據本發明的一或更多具體例的批次處理腔室的圖解視圖；以及
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (20)

  1. 一種處理方法，包含以下步驟： 將具有一表面的一基板定位在一處理腔室中；以及依序地將該基板表面暴露至一第一反應氣體與一第二反應氣體，以於該表面上形成一成核層，該第一反應氣體包含一金屬前驅物而該第二反應氣體包含一鹵化矽烷。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該金屬前驅物包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 的一者或多者。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該鹵化矽烷包含一化合物，該化合物具有通式Sia Hb Xc ，其中X是一鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該鹵化矽烷具有各X為獨立選自由Cl與F所構成的群組，a是在範圍為約1至約2，而c是大於1。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該金屬前驅物包含鎢且該成核層包含矽化鎢。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該金屬前驅物包含鉬且該成核層包含矽化鉬。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該第二反應氣體進一步包含一矽烷或一惰性氣體。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該成核層具有一成長速率在範圍為約0.1至約10 Å/循環。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該鹵化矽烷包含實質上無Br或I原子。
  10. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：重覆該依序暴露至該第一反應氣體與該第二反應氣體的步驟，以成長一目標厚度的一成核層。
  11. 如請求項10所述之方法，進一步包含以下步驟：於該成核層上執行一塊體金屬沉積(bulk metal deposition)。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該塊體金屬沉積包含依序暴露至一第三反應氣體與一第四反應氣體，該第三反應氣體包含WF6 或MoF6 的一者或多者，而該第四反應氣體包含H2 。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該第四反應氣體是一電漿。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該成核層形成在一溫度於範圍為約350℃至約550℃。
  15. 一種處理方法，包含以下步驟： 將具有一表面的一基板定位在一處理腔室中； 在該表面上形成一成核層，藉由使該基板表面重覆依序暴露至一第一反應氣體與一第二反應氣體，該第一反應氣體包含一金屬前驅物而該第二反應氣體包含一鹵化矽烷，以形成一預定厚度的一成核層；以及 在該成核層上塊體沉積一金屬膜，藉由使該成核層重覆依序暴露至一第三反應氣體與一第四反應氣體，以形成一預定厚度的一塊體金屬膜。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該金屬前驅物包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 的一者或多者。
  17. 如請求項15所述之方法，其中該鹵化矽烷包含一化合物，該化合物具有通式Sia Hb Xc ，其中X是一鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2。
  18. 如請求項15所述之方法，其中該成核層具有一成長速率在範圍為約0.1至約10 Å/循環。
  19. 如請求項15所述之方法，其中該第三反應氣體包含WF6 或MoF6 的一者或多者，而該第四反應氣體包含H2 。
  20. 一種處理方法，包含： 將具有一表面的一基板放置進入一處理腔室，該處理腔室包含複數處理區，各處理區藉由一氣簾而與相鄰的處理區分開； 在該處理腔室的一第一處理區中，將該基板表面的至少一部分暴露至一第一處理狀況，該第一處理狀況包含一金屬前驅物，該金屬前驅物包含WCl5 、WCl6 、WF6 、MoCl5 、MoCl6 或MoF6 的一者或多者； 橫向地移動該基板表面通過一氣簾至該處理腔室的一第二處理區； 在該處理腔室的該第二處理區中，將該基板表面暴露至一第二處理狀況，該第二處理狀況包含一鹵化矽烷，該鹵化矽烷包含一化合物，該化合物具有通式Sia Hb Xc ，其中X是一鹵素，a是1至5，c是至少為1，而b與c的總和等於2a+2； 重覆暴露至該第一處理狀況與該第二處理狀況之步驟，以形成一成核層，該成核層包含矽化鎢或矽化鉬的一者或多者，具有一預定厚度在範圍為約5 Å至約100 Å於一成長速率在範圍為約0.1 Å/循環至約10 Å/循環； 移動該基板表面至該處理腔室的一第三處理區，該第三處理區包含一第三處理狀況，該第三處理狀況包含WF6 或MoF6 的一者或多者； 移動該基板至該處理腔室的一第四處理區，該第四處理區包含一第四處理狀況，該第四處理狀況包含H2 ； 重覆暴露至該第三處理狀況與該第四處理狀況之步驟，以在該成核層上形成一金屬膜。
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