TW202233876A - 鉬之沉積方法 - Google Patents

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埃琳娜 法姆
簡 威廉 梅斯
查理斯 德茲拉
岩下伸也
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Abstract

本發明係關於在基板上沉積鉬之方法。本發明更關於一鉬層、及包含鉬層的一結構及一裝置。在此方法中，鉬係藉由一循環式沉積製程沉積於一基板上，且該方法包括在一反應室中提供一基板，以氣相方式提供一鉬前驅物至該反應室，且以氣相方式提供一反應物至該反應室，以在該基板上形成鉬。該鉬前驅物包含一鉬原子及一烴配位子，且該反應物包含一碳氫化合物，該碳氫化合物包含二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。

Description

鉬之沉積方法
本發明係關於製造半導體裝置之方法及設備。更特別地，本發明係關於一種方法及設備，用以沉積鉬於基板，並形成含有鉬的多層。
半導體裝置製造程序一般是使用先進的沉積方法來形成金屬及含有金屬的層。鉬可具有本技藝中之諸多優點。例如，它可在後段製程(BEOL)或中段製程(MEOL)的應用中、或在邏輯應用裡的埋入式電源軌或功函數層中、及在先進記憶體應用裡的字元或位元線中作為導體之用。然而，要藉由循環沉積方法沉積出高品質的鉬薄膜仍具有挑戰性，其乃由於鉬之陽電性(electropositive)的本質以及其具有形成氮化物或碳化物相之傾向。因此，本技藝中仍需要替代或改善方法，以沉積金屬鉬或含少量碳及/或氮的鉬。
本段落提出之任何討論（包括問題及解決方案的討論）僅為了提供本發明背景脈絡之目的而包括在本發明中。此類討論不應被視為承認任何或全部資訊在完成本發明時為已知或以其他方式構成先前技術。
本發明可用簡單形式介紹幾種概念，並可能詳述於後。本發明內容並非意欲用來必然地鑑定所請求之實質的關鍵技術特徵或必要技術特徵，亦非意欲用來限制所請求之實質的範疇。
本發明之各種實施例係關於沉積鉬之方法。
本發明揭示各種藉由循環式沉積製程而將鉬沉積於基板之方法。該方法包括提供基板至反應室，以氣相方式提供鉬前驅物至該反應室，及以氣相方式提供反應物至該反應室，以在該基板上形成鉬。本發明之鉬前驅物包含鉬原子及烴配位子，且該反應物包含鹵化烴，該鹵化烴具有二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。
本發明更關於藉由本發明之方法所製造的鉬層。因此，基板被提供於反應室，含有鉬原子及烴配位子 的鉬前驅物以氣相的方式被提供於該反應室，且含有碳氫化合物（又稱：烴）之反應物也被提供至該反應室，以在該基板上形成鉬，其中該碳氫化合物包含二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子附接至不同的碳原子。
在另一態樣中，本發明係關於一種結構，其包含藉由本發明之方法所沉積之鉬。該結構中所包含之鉬可被沉積為一層。換言之，其可以是鉬層。如本文所用，「結構」可以是或可包括如本文所述之基板。結構可包括披覆於該基板之一或多層（例如，根據本發明之方法所形成的一或多層）。該結構可以是例如後段製程中的通孔或線路，或是中段製程中的接觸點或局部互連。該結構亦可以是閘極電極中的功函數層，或是邏輯應用中的埋入式電源軌，以及先進記憶體應用中的字元線或位元線。
在又一態樣中，本發明係關於一種半導體裝置，其包含藉由本發明之方法所沉積之鉬。該裝置可以是例如閘極電極、邏輯或記憶體裝置。
在另一態樣中，本發明揭示一種沉積設備。該沉積設備係經建構並配置以於基板上沉積鉬。本發明用於在基板上沉積鉬之沉積設備包括一或多個經建構並配置以固持該基板之反應室，以及經建構並配置成以氣相方式提供鉬前驅物及/或反應物至該反應室的前驅物注射系統。該沉積設備更包括前驅物容器及反應物容器，該前驅物容器係經建構並配置成含有並蒸發鉬前驅物，該鉬前驅物包含鉬原子及烴配位子 ，該反應物容器係經建構並配置成含有並蒸發反應物，該反應物包含鹵化烴，該鹵化烴包含二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。該沉積設備係經建構並配置以透過該前驅物注射系統提供該鉬前驅物及/或該反應物至該反應室，以沉積鉬於該基板上。
在本發明中，變數之任兩個數字可構成該變數之可工作範圍，且所指示之任何範圍可包括或排除該些端點。此外，所指示的變數之任何數值（不管其是否以「約」來表示）可指精確值或近似值並包括等效值，且可指平均值、中間值、代表值、多數值等。進一步地，在本發明中，於一些實施例中，用語「包括(including)」、「由……構成(constituted by)」及「具有(having)」係獨立地指「一般或廣泛地包含(typically or broadly comprising)」、「包含(comprising)」、「基本上由……組成(consisting essentially of)」或「由……組成(consisting of)」。在本發明的一些實施例中，任何定義不必然排除一般及慣常的意義。
底下所提供之方法、結構、裝置、及設備之例示性實施例的描述僅係做為例示，且僅為說明之目的。底下之描述並非意欲限制本發明或申請專利範圍之範疇。此外，具有指定特徵的多個實施例的敘述並未意圖排除其他具有附加特徵的實施例，或是其他包含所述特徵的不同組合的實施例。例如，各種實施例係以多個例示性實施例闡述，並可能在多個附屬項中列述。除非另有說明，否則例示性實施例或其組件可以被結合或可彼此分開應用。
本發明係關於一種在基板上沉積鉬之方法。該方法包括提供基板至反應室，以氣相方式提供鉬前驅物至該反應室，且以氣相方式提供反應物至該反應室，以形成鉬於該基板上。在本發明中，主要是在沉積鉬，或在一些實施例中，實質上完全地或完全地作為元素金屬。元素鉬在此是指氧化態為零的鉬。本發明所沉積之鉬可包含元素鉬及其他形式的鉬。例如，本發明所沉積之鉬的氧化態可部分地為0、+2、+3、+4、+5及/或+6。在一些實施例中，至少60 %之鉬係沉積作為元素金屬。在一些實施例中，至少80 %或至少90%之鉬係沉積作為元素金屬。在一些實施例中，至少93 %或95%之鉬係沉積作為元素金屬。
用語「前驅物」及「反應物」可指參與化學反應的分子（化合物或包含單一元素的分子），該化學反應是會產生另一化合物。前驅物通常含有某些部分，其係至少部分地被納入前述化學反應所導致之化合物或元素中。此所得化合物或元素可沉積於基板上。反應物可為未顯著地納入至所得化合物或元素中之元素或化合物。
如本文所用，「鉬前驅物」包括氣體或材料，其能夠變成氣態且其能夠以包含鉬的化學式來表示。在一些實施例中，鉬前驅物是以二或多種化合物之混合物的方式來提供。在混合物中，除鉬前驅物外之其他化合物可以是惰性化合物或元素。在一些實施例中，鉬前驅物係存在於組成物中而被提供。適於用作組成物之組成物可包括鉬化合物及有效劑量之一或多種穩定劑。在標準條件下，組成物可以是溶液或氣體。
在本發明之方法中，鉬前驅物包含鉬原子及烴配位子。在一些實施例中，該鉬前驅物包含金屬有機物，該金屬有機物包含鉬。因此，該鉬前驅物是一種金屬有機前驅物（metal-organic precursor）。「金屬有機前驅物」在本文中意指包含鉬原子及烴配位子之鉬前驅物，其中該鉬原子係不直接地鍵結至碳原子。在一些實施例中，金屬有機前驅物包含鉬原子，該鉬原子不直接地與碳原子鍵結。在一些實施例中，金屬有機前驅物包含二或多個鉬原子，該些鉬原子均未直接地鍵結至碳原子。在一些實施例中，金屬有機前驅物包含二或多個金屬原子，其中至少一個金屬原子不直接地鍵結至碳原子。
在一些實施例中，鉬前驅物包含有機金屬化合物，該有機金屬化合物包含鉬。因此，鉬前驅物是一種有機金屬前驅物（organometallic precursor）。「有機金屬前驅物」在本文中意指包含鉬原子及烴配位子之鉬前驅物，其中該鉬原子係直接地鍵結至碳原子。在有機金屬前驅物包含二或多個金屬原子的實施例中，所有的金屬原子係直接地與碳原子鍵結。在一些實施例中，鉬前驅物僅包含鉬、碳及氫。換言之，鉬前驅物不包含氧、氮或其他附加元素。在一些實施例中，鉬前驅物包含至少兩個烴配位子。在一些實施例中，鉬前驅物包含至少三個烴配位子。在一些實施例中，鉬前驅物包含四個烴配位子。在一些實施例中，鉬前驅物包含烴配位子及氫化物配位子。在一些實施例中，鉬前驅物包含烴配位子及二或多個氫化物配位子。在一些實施例中，鉬前驅物包含兩個烴配位子及兩個氫化物配位子。
在一些實施例中，鉬前驅物包含環狀的部分。例如，該鉬前驅物可包含一或多個苯環。在一些實施例中，該鉬前驅物包含兩個苯環。該兩苯環的其中之一或全部可包含烴取代基。在一些實施例中，該鉬前驅物之每一苯環包含烷基取代基。烷基取代基可以是甲基、乙基或包含三個、四個、五個或六個碳原子之直鏈或支鏈的烷基。舉例而言，苯環之烷基取代基可以是正丙基或異丙基。此外，該烷基取代基可以是正、異、三級或二級-形式的丁基、戊基或己基部分。在一些實施例中，該鉬前驅物包含雙（乙苯）鉬、基本上由其組成、或由其組成。
在一些實施例中，鉬前驅物包含環戊二烯基(cyclopentadienyl, Cp)配位子。例如，該鉬前驅物可包含下列、基本上由其組成、或由其組成：MoCp 2Cl 2、MoCp 2H 2、Mo(iPrCp) 2Cl 2、Mo(iPrCp) 2H 2、或Mo(EtCp) 2H 2。
在一些實施例中，該鉬前驅物包含一個含有羰基之配位子。例如，該鉬前驅物可包含下列、基本上由其組成、或由其組成：Mo(CO) 6、Mo(1,3,5-環庚三烯)(CO) 3。此外，在一些實施例中，該鉬前驅物包含一個含有亞硝基(nitrosyl)之配位子。例如，該鉬前驅物可包含MoCp(CO) 2(NO)、基本上由其組成、或由其組成。
在本發明之方法中，反應物包含鹵化烴，該鹵化烴含有二或多個鹵素原子。該反應物之至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。該反應物包含碳水化合物，其含有至少兩個彼此連接之碳原子。該反應物亦可包含三個碳原子。再者，反應物可包含四個、五個或六個碳原子。該反應物可包含直鏈狀、支鏈狀、環狀及/或芳香族的碳鏈。例如，該反應物可包含鹵化乙烷、丙烷、2-甲基丙烷、2,2-二甲基丙烷(新戊烷)、正丁烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丁烷、正戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、或正己烷。
該反應物包含二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。該鹵素原子可以是相同的鹵素，例如溴、碘、氟或氯。或者，該些鹵素可以是不同的鹵素，例如碘及溴、溴及氯、氯及碘。該反應物可包含連接至不同的碳原子的兩個鹵素原子。該反應物可包含各自附接至不同的碳原子之三個鹵素原子。該反應物可包含四個鹵素原子，各自附接至不同的碳原子。或者，在該反應物包含三個、四個或更多個鹵素原子之實施例中，某些碳原子可連接至兩個或三個鹵素原子。
在一些實施例中，該反應物中之兩個鹵素原子係連接至該碳水化合物之相鄰碳原子。因此，該反應物可包含兩個相鄰的碳原子，各具有至少一個鹵素取代基。在一些實施例中，每一相鄰的碳原子僅具有一個鹵素取代基。或者，附接至鹵素的一或兩個碳原子可具有兩個與其連接之鹵素原子。亦可設想在其他的實施例中，附接至鹵素的一或兩個碳原子具有三個與其連接之鹵素原子。該兩個碳原子在碳鏈中的位置可以變化。在一些實施例中，它們處於碳鏈之末端，但在一些實施例中，它們係遠離碳鏈之末端。如熟悉本技藝者能輕易明白，碳鏈中之給定碳原子的位置會限制可用之潛在取代基的數目。
例如，在一些實施例中，其中該反應物包含兩個碳原子，至少一個鹵素原子係連接至各個碳。若一個雙碳的反應物包含兩個鹵素原子，則其每一者係附接至不同的碳原子。在該反應物包含兩個碳原子及三個鹵素之實施例中，其中之一的碳原子係被鹵素雙重地取代。在該反應物包含兩個碳原子及四個鹵素之實施例中，該兩碳原子皆可被鹵素雙重地取代。或者，一個碳原子可具有一個鹵素取代基，而該第二個碳原子可具有三個。
同樣地，在該反應物包含三個碳原子及兩個鹵素原子之實施例中，每一鹵素原子係附接至不同的碳原子。因此，存在一個碳原子不具有與其連接之鹵素原子。兩個鹵素原子可附接至相鄰的碳原子（亦即，碳鏈中彼此相鄰的碳原子）。或者，在鹵化碳原子之間可存在一個碳原子。例如，反應物可包含下列、基本上由其組成、或由其組成：1,2-二鹵丙烷或1,3-二鹵丙烷，例如：1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烷、1,2-二碘丙烷或1,3-二碘丙烷、1,2-二氟丙烷或1,3-二氟丙烷。
在該反應物包含三個碳原子及三個鹵素原子之實施例中，每一碳原子可具有與其連接的鹵素原子。或者，該三個碳原子中之任一者可具有二個附接其上之鹵素原子，且無論是位於碳鏈末端或位於碳鏈中間的一個碳原子可以沒有鹵素。經雙重取代之碳原子可位於碳鏈末端或位於碳鏈中間。另一替代方式是在一些實施例中，三碳反應物可含有四個鹵素原子。在這些實施例中，每一碳可具有附接的鹵素原子，且碳鏈末端或碳鏈中間的一個碳可具有附接的額外的鹵素原子。又一替代方式是，其中兩個碳可具有兩個附接的鹵素原子，然而碳鏈末端或碳鏈中間的一個碳原子可以沒有鹵素。在一些實施例中，該反應物包含1,2-二鹵烷、1,2-二鹵烯、1,2-二鹵炔、或1,2-二鹵芳烴，其中該些鹵素係連接至相鄰的碳原子。
在一些實施例中，反應物具有通式X aR bC—(CX cR’’ d) n–CX aR’ b，其中X為鹵素；R、R'及 R''獨立地為H或烷基；a及b獨立地為1或2，以使各碳原子a + b = 3；n為0、1、2、3、4或5；且c及d獨立地為0、1或2，以使各碳原子c + d = 2。
在一些實施例中，反應物具有通式X aR bC–CX aR’ b，其中X為鹵素，R及R’獨立地為H或烷基，a及b獨立地為1、2或3，以使各碳原子a + b = 3。
在該反應物包含四個碳之實施例中，可存在兩個、三個、四個、五個或六個鹵素取代基附接至該些碳。例如，該反應物可具有化學式：CH 3-CXH-CH 2-CXH 2、CH 3-CH 2-CXH-CXH 2、CH 3-CXH-CXH-CH 3或H 2CX-CH 2-CH 2-CXH 2。在該四碳鹵素包含三個碳之實施例中，該反應物可具有化學式，例如：H 2CX-CXH-CH 2-CXH 2、H 2CX-CXH-CXH-CH 3、HCX 2-CXH-CH 2-CH 3、HCX 2-CH 2-CXH-CH 3、HCX 2-CH 2-CH 2-CXH 2、或CH 3-CXH-CX 2-CH 3。在該化學式中，X代表鹵素。此類反應物之實例為1,2-二鹵丁烷、1,3-二鹵丁烷及1,4-二鹵丁烷。
環狀或芳香族反應物也可應用在一些實施例中。在一些實施例中，反應物包含環狀或芳香族化合物。反應物可包含二鹵化苯環。該苯環可包含二或多個鹵素。該苯環可含有額外的取代基，例如前述的一或多個烷基。反應物可包含下列、基本上由其組成、或由其組成：二鹵化苯，例如1,2-二溴苯、1,2-二碘苯或1,2-二氯苯。該二鹵化苯亦可以是1,3-二鹵化苯或1,4-二鹵化苯。再者，三鹵化苯（例如1,2,3-或1,2,4-鹵化苯）也是可能的。芳香族反應物可包含四個、五個或六個鹵素。環狀反應物可包含例如環戊烷或環己烷。環狀反應物可包含二或多個鹵素。舉例而言，環己烷可含有多達十二個鹵素，其可相同或不同。該些鹵素可位於順式或反式組態中。環己烷中之鹵素可位於碳位置1及2、1及3、1及4、或1,2,3、或1,2,4。環狀反應物的例子是1,2-二碘環己烷、1,3-二碘環己烷、1,4-二碘環己烷、1,2-二溴環己烷、1,3-二溴環己烷、1,4-二溴環己烷、1,2-二氟環己烷、1,3-二氟環己烷、1,4-二氟環己烷。
在一些實施例中，該反應物具有通式X aR bC —CX aR’ b，其中X為鹵素，R及R’獨立地為H或烷基，a及b獨立地為1或2，使得各碳原子a + b = 3。在一些實施例中，X為碘。在一些實施例中，X為溴。在一些實施例中，X為氯。在一些實施例中，兩個碳原子之a皆為1。在一些實施例中，一個碳原子為1，而另一碳原子為2。在一些實施例中，R及R’皆為H。
在一些實施例中，鉬可沉積於基板上作為一層。在這樣的實施例中，鉬形成鉬層。如本文所用，「鉬層」可以是含有鉬的材料層。如本文所用，用語「層」及/或「膜」可指任何連續或不連續的結構及材料，例如本文揭示之方法所沉積之材料。舉例來說，層及/或膜可包括二維材料、三維材料、奈米粒子，或甚至是部分或完整的分子層、部分或完整的原子層、或原子及/或分子團簇。膜或層可包含具有針孔的材料或層，其可以是至少部分連續的。種晶層可以是不連續層，用以增加另一材料的成核率。然而，該種晶層亦可以實質上或完全地是連續的。
本發明不受限於任何特定理論，在一些實施例中，是有可能製造出具有低電阻率之鉬層。根據本發明，鉬層之電阻率可以是從約5微歐姆·厘米至約300微歐姆·厘米、約5微歐姆·厘米至約100微歐姆·厘米、或約5微歐姆·厘米至約50微歐姆·厘米，例如約10微歐姆·厘米、15微歐姆·厘米、20微歐姆·厘米、或30微歐姆·厘米。在其他實施例中，鉬層之電阻率可以是約50微歐姆·厘米、100微歐姆·厘米、150微歐姆·厘米、或200微歐姆·厘米。
鉬可以至少部分地以元素形式呈現。因此，鉬之氧化態可以是零。鉬層可包括例如氮、碳、及/或氧之額外元素。其他額外或替代的元素也是可行的。在一些實施例中，鉬層可包含除鉬以外顯著比例之其他元素。然而，在一些實施例中，鉬層可實質上僅含有鉬。因此，鉬層可包含鉬、基本上由鉬組成或由鉬組成。在一些實施例中，該鉬層可以是種晶層。種晶層可用以增進另一層之沉積。
在一些實施例中，鉬層可包含例如約60至約99原子百分比（at.%）的鉬，或約75至約99 at.%的鉬，或約75至約95 at.%的鉬，或約80至約95 at.%的鉬。藉由本發明之方法所沉積之鉬層可包含例如約80 at.%、約83 at.%、約85 at.%、約87 at.%、約90 at.%、約95 at.%、約97 at.%或約99 at.%的鉬。在一些實施例中，鉬層可基本上由鉬組成，或由鉬組成。在一些實施例中，鉬層可基本上由鉬組成，或由鉬組成。由鉬組成的層可包括可接受量的雜質，例如氧、碳、氯、或其他鹵素、及/或氫，其可源自於沉積鉬層所使用的一或多個前驅物。
在一些實施例中，該鉬層可包含小於約30 at.%、小於約20 at.%、小於約10 at.%、小於約8 at.%、小於約7 at.%、小於約5 at.%、或小於約2 at.%的氧。在一些實施例中，該鉬層可包含小於約20 at.%、小於約15 at.%、小於約10 at.%、小於約8 at.%、小於約6 at.%、小於約5 at.%、小於4.5 at.%、或小於約3 at.%的碳。
該基板可以是任何單一或多種底層材料用以形成（或在其上形成）結構、裝置、電路、或層。基板可包括塊材，諸如矽（例如單晶矽）、其他IV族材料（諸如鍺）或其他半導體材料（諸如II-VI族或III-V族半導體材料），且可包括上覆或下伏於塊材的一或多個層。再者，該基板可包括各種特徵，例如形成在基板之層的至少一部份之內或之上的凹部、突起部及類似者。例如，基板可包括半導體塊料，及覆蓋在該半導體塊料之至少一局部上的絕緣或介電材料層。基板可包括氮化物（例如：氮化鈦）、氧化物、絕緣材料、介電材料、導電材料、金屬（例如：鎢、釕、鉬、鈷、鋁或銅）、或金屬物質、結晶材料、磊晶材料、異質磊晶材料及/或單晶材料。在本發明之一些實施例中，該基板包含矽。除矽之外，該基板可包含其他材料，如上所述。該些其他材料可形成多層。
本發明之沉積鉬的方法包括提供基板於反應室。換言之，基板被置入一個沉積條件可控制的空間中。該反應室可以是多腔式製程設備（cluster tool）的一部分，該多腔式製程設備是用來進行不同製程以形成積體電路。在一些實施例中，該反應室可以是流動型反應器，例如交叉流反應器。在一些實施例中，該反應室可以是噴淋頭反應器。在一些實施例中，該反應室可以是空間分隔反應器。在一些實施例中，該反應室可以是單晶圓原子層沉積(ALD)反應器。在一些實施例中，該反應室可以是高容量製造單晶圓ALD反應器。在一些實施例中，該反應室可以是批式反應器，用於同時製造多個基板。
在本發明之方法中，當處於該反應室時，該鉬前驅物可以是以氣相存在。該鉬前驅物在被提供至該反應室之前的某些時間點可以是部分氣態或液態，或甚至是固態。舉例而言，在前驅物容器或其他容器遞送至反應室之前，鉬前驅物可以是固態、液態或氣態。當遞送至反應室進行時，各種可使該前驅物進入氣相的手段皆可被運用。此類手段可包括例如：加熱器、蒸發器、氣流或施加降低的壓力、或其任何組合。因此，本發明之方法可包括在鉬前驅物被提供至反應室之前加熱該鉬前驅物。在一些實施例中，鉬前驅物在容器中被加熱到至少100°C、至少110°C、至少120°C、至少130°C、或至少140°C。此外，該注射系統也可被加熱以改善該鉬前驅物被氣相遞送至反應室的情況。
在本發明中，「氣體」可包括在常溫及常壓(NTP)下為氣體、汽化的固體及/或汽化的液體等之材料，並可取決於上下文由單一氣體或氣體混合物構成。鉬前驅物可以氣相方式提供至該反應室。用語「惰性氣體」可指一種氣體，其不參與化學反應及/或不會在可察覺的程度上變成層的一部分。例示性的惰性氣體包括氦、氬及其任何組合。在某些實例中，分子氮及/或氫可以算是惰性氣體。除製程氣體外之氣體（亦即，不通過前驅物注射系統、其他氣體分配裝置或類似者引入之氣體）可用於例如密封該反應室，且可包括密封氣體。
在本發明之方法中，該反應物可與包含化學吸附著鉬前驅物之該基板接觸。由鉬前驅物至鉬之間的轉換可在該基板表面進行。在一些實施例中，該轉換可至少部分地於氣相中進行。
在本發明中，該沉積製程可包括循環式沉積製程，例如原子層沉積(ALD)製程或循環式化學氣相沉積(VCD)製程。用語「循環式沉積製程」可指將前驅物及/或反應物循序引入反應室，以在基板上沉積例如鉬之材料。循環式沉積包括例如原子層沉積(ALD)、循環化學氣相沉積(循環式CVD)、及結合ALD組分及循環式CVD組分之混合型循環式沉積製程等加工技術。該製程可包括在提供多種前驅物之間、或提供前驅物及反應物之間時對反應室進行吹洗。
該製程可包括一或多個循環階段。在一些實施例中，該製程包括一或多個非循環階段。在一實施例中，該沉積製程包括至少前驅物之連續流。在一些實施例中，反應物係持續地被提供至該反應室。在此一實施例中，該製程包括反應物之連續流。
用語「原子層沉積(ALD)」可指氣相沉積製程，其中沉積循環（例如：複數個接續的沉積循環）係在反應室中進行。當執行前驅物/反應物及選擇性吹洗氣體的交替脈衝時，用語原子層沉積在本文中也指包括由相關用語所指定的製程，例如化學氣相原子層沉積。通常對ALD製程而言，在每一循環期間，前驅物會被引入反應室，並被化學吸附至沉積表面（例如，可包括來自先前ALD循環的先前沉積的材料，或是其他材料的基板表面），形成尚未預備好與額外的前驅物起反應的約一單層材料或次單層材料（亦即，自我局限反應）。隨後在一些情況下，反應物（例如，另一前驅物或反應氣體）可接著被引入至該製程室中，用以在該沉積表面上將該被化學吸附之前驅物轉化為所需之材料。該反應物能夠進一步與該前驅物起反應。可在一或多個循環期間（例如在每一循環之每一階段期間）利用吹洗作業來移除該製程室中任何過多的前驅物，及/或移除該反應室中任何過多的反應物及/或反應副產物。
化學氣相沉積(CVD)型製程一般涉及二或多個反應物之間的氣相反應。該前驅物及反應物可同時被提供至該反應空間或基板，或以部分或完全分開的脈衝方式提供。該基板及/或反應室可被加熱以促進氣態反應物之間的反應。在一些實施例中，該前驅物及反應物係不斷地被提供直至沉積出具有所需厚度之層為止。在一些實施例中，循環式CVD製程可以多個循環來使用，以沉積具有所需厚度的薄膜。在循環式CVD製程中，反應物可以不重疊的脈衝、或者以部分或完全重疊的脈衝方式被提供至反應室。
在一些實施例中，鉬前驅物、反應物或兩者係以脈衝方式被提供至該反應室。舉例來說，鉬前驅物脈衝或反應物脈衝之長度可以是從約0.01秒至約60秒。例如：從約0.01秒至約5秒、從約1秒至約20秒、從約0.5秒至約10秒、從約5秒至約15秒、從約10秒至約30秒、從約10秒至約60秒、或從約20秒至約60秒。鉬前驅物或反應物脈衝之長度可以是例如：0.03秒、0.1秒、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒、3秒、4秒、5秒、8秒、10秒、12秒、15秒、25秒、30秒、40秒、50秒、或60秒。在一些實施例中，鉬前驅物脈衝時間可以是至少5秒、至少10秒、至少20秒、或至少30秒。在一些實施例中，鉬前驅物脈衝時間可至多5秒、至多10秒、至多20秒、或至多30秒。在一些實施例中，反應物脈衝時間可以是至少15秒、至少30秒、至少45秒、或至少60秒。在一些實施例中，反應物脈衝時間可至多15秒、至多30秒、至多45秒、或至多60秒。
鉬前驅物及反應物之脈衝時間會根據當下製程而各自改變。適當脈衝時間之選擇可視基板構造而定。對於較高的深寬比結構，可能需要較長的脈衝時間以在高的深寬比結構之不同區域獲得足夠的表面飽和狀態。此外，所選之鉬前驅物及反應物之化學組成也可能會影響適合的脈衝時間。為製程最佳化之目的，只要能達成適當的層之特性，脈衝時間較短為佳。 在一些實施例中，鉬前驅物之脈衝時間長於反應物之脈衝時間。在一些實施例中，反應物之脈衝時間長於鉬前驅物之脈衝時間。在一些實施例中，鉬前驅物之脈衝時間相同於反應物之脈衝時間。
在一些實施例中，在反應物被脈衝送至該反應室之前，鉬前驅物可被脈衝不只一次，例如兩次、三次或四次。同樣地，在鉬前驅物被脈衝（即被提供）至該反應室之前，可存在不只一次脈衝（例如：兩次，三次或四次脈衝）的反應物。
在一些實施例中，該方法包括在提供該反應物至該反應室之前，先藉由惰性氣體將該反應室中過多的鉬前驅物移除。在一些實施例中，在提供鉬前驅物至反應室與提供反應物至該反應室之間對該反應室進行吹洗。在一些實施例中，每一脈衝之間進行一次吹洗。因此，該反應室亦可在相同化學物（例如：一鉬前驅物或反應物）之兩個脈衝之間進行吹洗。
如本文所用，用語「吹洗」可指自該基板表面移除汽相前驅物及/或汽相副產物的程序。例如，藉由用真空泵排空該反應室，及/或藉由惰性或實質上惰性的氣體（例如氬氣或氮氣）置換掉反應室中之氣體。吹洗在彼此起反應的兩氣體脈衝之間可能會受影響。然而，吹洗在不彼此起反應的兩個振動氣體之間也可能會受影響。例如，吹洗(purge)或驅氣(purging)可在兩個前驅物的脈衝之間，或在前驅物與反應物之間進行。吹洗可避免或至少降低彼此反應的兩氣體之間可能存在之氣相干擾。應當理解的是，吹洗也會受時間、空間或兩者影響。例如，在依照時間吹洗的情況下，吹洗可被用於例如依照時序來：提供第一前驅物至反應室、提供吹洗氣體至該反應室、及提供第二前驅物至該反應室，其中供沉積一層的該基板是固定不動的。例如，在依照空間吹洗之情況下，吹洗可採取以下形式：透過吹洗氣簾，將基板從連續供應第一前驅物的第一位置移動到連續供應第二前驅物的第二位置。吹洗時間可以是例如：從約0.01秒至約20秒、從約1秒至約20秒、從約0.5秒至約10秒、或在約1秒至約7秒之間，例如：5秒、6秒或8秒。然而，如有必要，可採用其他的吹洗時間，例如在極高的深寬比結構或具有複雜表面形貌(morphology)的其他結構上需要高度保形步階覆蓋(conformal step coverage)的情況下，或者在特定反應器類型（例如：批式反應器）可被使用的情況下。
在一些實施例中，本發明之方法包括熱沉積製程。在熱沉積中，化學反應藉由與環境溫度相關的溫度增加而得到促進。一般而言，溫度增加可提供在無其他外部能量源（例如：電漿、自由基、或其他形式的輻射）下形成鉬所需的能量。在一些實施例中，本發明之方法是電漿輔助沉積方法，例如：PEALD或PECVD。
鉬前驅物或反應物之流量（亦即，各別之鉬前驅物及反應物的流量）可自約5 sccm至約20 slm變化。該鉬前驅物或該反應物之流量可小於3,000 sccm、小於2,000 sccm、小於1,000 sccm、或小於600 sccm。在一些實施例中，鉬前驅物或反應物之流量可以更低，例如自約5 sccm至約50 sccm或自約10 sccm至約500 sccm。例如，該鉬前驅物或該反應物之流量可以是500 sccm、600 sccm、700 sccm、800 sccm、900 sccm、1,000 sccm、或1,100 sccm。在一些實施例中，可採用較高的流量。例如，鉬前驅物或反應物之流量可以是5 slm或更高。在一些實施例中，鉬前驅物或反應物之流量可以是10 slm、12 slm、15 slm、或20 slm。
在一些實施例中，鉬可於約150°C至約400°C之溫度下被沉積。 例如，鉬可於約200°C至約400°C、或在約250°C至約350°C之溫度下被沉積。在本發明之一些實施例中，鉬可於約260°C至約330°C之溫度下、或在約270°C至約330°C之溫度下被沉積。在一些實施例中，鉬可於約150°C至約200°C之溫度下、約300°C至約400°C之溫度下、或約280°C至約320°C之溫度下被沉積。例如，鉬可於約210°C、約225°C、約285°C、約290°C、約310°C、約315°C、約325°C、約375°C、約380°C、約385°C、或約390°C之溫度下被沉積。
反應室中之壓力可針對不同的製程階段而獨立地被選定。在一些實施例中，在鉬前驅物脈衝期間可使用第一壓力，而在反應物脈衝期間可使用第二壓力。此外，可於吹洗或其他製程階段的期間採用第三壓力或更進一步的壓力。在一些實施例中，沉積製程期間之反應室的壓力是小於760托，或其中該沉積製程期間之反應室的壓力是介於0.2托與760托之間、介於1托與100托之間、或介於1托與10托之間。在一些實施例中，沉積製程期間之反應室的壓力是小於約0.001托、小於0.01托、小於0.1托、小於1托、小於10托、小於50托、小於100托、或小於300托。在一些實施例中，在實施本發明之至少部分方法的期間，反應室的壓力小於約0.001托、小於0.01托、小於0.1托、小於1托、小於10托、小於50托、小於100托、或小於300托。例如，在一些實施例中，第一壓力可以是約0.1托、約0.5 托、約1托、約5托、約10托、約20托、或約50托。在一些實施例中，第二壓力是約0.1托、約0.5托、約1托、約5托、約10托、約20托、或約50托。
本發明藉由底下圖式所繪之例示性實施例來作進一步解釋。本文呈現的圖式並非意指任何特定材料、結構、或裝置的實際視圖，而僅係用以描述本發明之實施例的示意圖。值得注意的是，圖式中之元件是為了簡明及清楚起見而繪示，且不必然按比例繪製。例如，圖式中之一些元件的尺寸可相對於其他元件誇大，以幫助對本發明所繪示實施例之理解。圖式中描繪之結構及裝置可能包含額外元件及細節，但為了清楚而被省略。
圖1之區塊A、B及C繪示根據本發明的方法100之例示性實施例。方法100可用於形成包含鉬之層，即鉬層。該鉬層可在結構或裝置（例如本文所述之結構或裝置）之形成期間使用。然而，除非另有註明，方法不受限於這類應用。
在階段102期間，提供基板至反應器的反應室。該反應室可成為原子層沉積(ALD)反應器的一部分。該反應器可以是單晶圓反應器。或者，該反應器可以是批式反應器。方法100之各種階段可在單一反應室中進行，或者它們可在多個反應器腔室中進行，例如：多腔式製程設備之多個反應室。在一些實施例中，該方法100係在多腔式製程設備之單一反應室中進行，但該結構或裝置之其他先前或後續製造階段係於同一個多腔式製程設備之一額外的反應室中進行。選擇性地，包含有反應室之反應器可設有加熱器，以提高基板及/或反應物及/或前驅物中之一或多個溫度，從而活化該反應。
在階段102期間，該基板可被帶至所期望的溫度及壓力，以在反應室中提供鉬前驅物104及/或在反應室中提供反應物106。反應室的溫度（例如：基板或基板支撐物的溫度）可以是例如：約150°C至約400°C、或約250°C至約350°C。作為進一步的例子，反應室之溫度可以是約275°C至約325°C、或約280°C至約320°C。該反應室之例示性溫度可以是225°C、250°C、275°C、285°C、300°C、310°C、320°C及330°C。
反應室之壓力可小於760托，例如：400托、100托、50托或20托、5托、托或0.1托。不同製程階段可採用不同的壓力。
鉬前驅物係被提供至含有該基板之該反應室104。本發明不受任何特定理論限制，在提供鉬前驅物至該反應室的期間，鉬前驅物可化學吸附於該基板上。在提供鉬前驅物至該反應室的期間（鉬前驅物脈衝時間）可以是例如：0.01秒、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒、3秒、3.5秒、4秒、4.5秒或5秒。在一些實施例中，在提供鉬前驅物至該反應室的期間（鉬前驅物脈衝時間）可大於5秒、或大於10秒、或約20秒。
當反應物被提供至該反應室時106，它可與該經化學吸附的鉬前驅物或其衍生物反應以形成鉬。在提供反應物至反應室的期間（反應物脈衝時間）可以是例如：0.5秒、1秒、2秒、3秒、3.5秒、4秒、5秒、6秒、7秒、8秒、10秒、12秒、15秒、30秒、40秒、50秒或60秒。在一些實施例中，在提供反應物至反應室的期間是少於15秒、少於10秒或約3秒。
在一些實施例中，鉬前驅物可在其被提供至反應室之前，先行加熱。在一些實施例中，該反應物可在其被提供至反應室之前，先行加熱。在一些實施例中，該反應物可在其被提供至反應室之前，維持在室溫。
階段104及106以任何順序執行皆可形成沉積循環，導致鉬之沉積。在一些實施例中，鉬沉積之兩個階段（亦即，提供該鉬前驅物及該反應物至該反應室（104及106））可以被重複執行（迴路108）。這種實施例含有若干沉積循環。可藉由調整沉積循環之數目來調節所沉積之鉬的厚度。該沉積循環（迴路108）可被重複多次，直至達成所欲之鉬厚度為止。例如，沉積循環可進行約50、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、1,200、或1,500次。
在循環期間（每一循環的生長）所沉積之鉬量視製程條件而定，且可以是例如自約0.3埃/循環至約4.5埃/循環，比如：約0.5埃/循環至約3.5埃/循環，或約1.2埃/循環至約3.0埃/循環。舉例來說，生長速率可以是約1.0埃/循環、1.2埃/循環、1.4埃/循環、1.6埃/循環、1.8埃/循環、2埃/循環、2.2埃/循環、2.4埃/循環。所沉積之鉬層具有各種的厚度，取決於沉積條件、沉積循環次數等。例如，鉬層或含鉬的層之厚度介於約0.2奈米 與60奈米之間、介於約1奈米與50奈米之間、介於約0.5奈米與25奈米之間、介於約1奈米與50奈米之間、或介於約10奈米與60奈米之間。鉬層之厚度例如：約0.2奈米、0.3奈米、0.5奈米、1奈米、1.5奈米、2奈米、2.5奈米、3奈米、3.5奈米、4奈米、4.5奈米、5奈米、6奈米、8奈米、10奈米、15奈米、20奈米、25奈米、30奈米、35奈米、40奈米、50奈米、70奈米、85奈米、或100奈米。可根據當下之應用來選擇所需之厚度。
鉬前驅物及反應物可分開提供至反應室（104及106）。圖1B繪示本發明之實施例，其中階段104及106被吹洗階段105及107分隔開來。在這種實施例中，沉積循環包括一或多個吹洗階段103、105。在吹洗階段期間，前驅物及/或反應物可藉由惰性氣體（例如：氬氣(Ar)、氮氣(N 2)或氦氣(He)及/或真空壓力）暫時地彼此分開。或者，鉬前驅物及反應物之間可以是空間上的分開。
吹洗該反應室103、105可防止或減輕鉬前驅物與反應物之間的氣相反應，並實現可能的自飽和表面反應。在使該基板與下一反應性化學物質接觸之前，可先行自該基板表面移除過剩的化學物質及反應副產物（若有的話），例如藉由吹洗該反應室或藉由移動該基板。然而在一些實施例中，可移動該基板以個別地接觸前驅物及反應物。在一些實施例中，由於反應會發生自飽和的關係，故而對基板進行嚴格的溫度控制及對該前驅物進行精確的劑量控制可就非必要了。然而，該基板溫度較佳是能使入射氣體物質不會冷凝至單層或多重單層，亦不會在表面上熱分解。
當執行該方法100時，鉬係沉積於該基板上。該沉積製程可以是循環式沉積製程，且可包括循環式CVD、ALD、或混合型循環式CVD/ALD製程。例如，在一些實施例中，特定ALD製程的生長速率可能較CVD製程的生長速率為低。一項增加生長速率的方法可以是在高於一般ALD製程使用的沉積溫度下進行操作，結果會造成一部分的化學氣相沉積製程，但仍利用到循序引入鉬前驅物及反應物的優點。這樣的製程可稱之為循環式CVD。在一些實施例中，循環式CVD製程可包含將二或多個前驅物引入至該反應室，其中在反應室中可能存在二或多個前驅物之間發生時間段重疊，結果造成兼具該沉積的ALD組分及該沉積的CVD組分。此稱之為混合式製程。根據進一步的例子，循環式沉積製程可包括一個反應物/前驅物的連續流，以及其他化學組分進到該反應室之週期性脈衝。在階段104的期間，反應室的溫度及/或壓力可相同於或類似於前述關於階段102所提及之壓力及溫度。
在一些實施例中，該鉬前驅物被帶往與基板表面接觸104，過多的鉬前驅物係藉由惰性氣體或真空而部分地或實質上完全地被移除105，且反應物被帶往與包含有鉬前驅物之基板表面接觸。鉬前驅物可以一或多個脈衝的方式被帶往與該基板表面接觸104。換言之，可重複該鉬前驅物之脈衝104。該基板表面上之鉬前驅物可與反應物反應，以在基板表面上形成鉬。亦可重複該反應物之脈衝106。在一些實施例中，可先提供反應物至反應室106。其後，該反應室可被吹洗105，且鉬前驅物以一或多個脈衝的方式被提供至該反應室104。
舉例而言，若鉬層在溫度270至310°C之間沉積，且沉積循環（提供鉬前驅物及反應物，並以吹洗方式分開之）重複100與200次之間，則有可能獲得厚度介於約10奈米與40 奈米之間的鉬層，例如：20奈米或30奈米。
在一些實施例中，本發明之鉬層之電阻率可以是自約5微歐姆·厘米至約300微歐姆·厘米。例如，本發明的鉬層之電阻率可以是10微歐姆·厘米、15微歐姆·厘米、20微歐姆·厘米、50微歐姆·厘米、100微歐姆·厘米、150微歐姆·厘米、或200微歐姆·厘米。具該電阻率之層的厚度可以是例如：10奈米、20奈米、30奈米、40奈米、50奈米、或60奈米。
鉬層之電阻率可藉由使用後沉積退火來降低。退火可在沉積鉬層之後直接進行，亦即不沉積額外的層。或者，退火可在已沉積額外的層之後進行。鉬層可在退火之前進行包覆(capped)。包覆層可包含氮化矽、或基本上由其組成、或由其組成。可使用約320°C至約470°C之退火溫度。例如，退火溫度可以是330°C、350°C、380°C、400°C、430°C或450°C。 退火可在氣體環境中進行，該氣體環境包含下列、或基本上由其組成、或由其組成：氬、氬氫混合物、氫、氮、或氮氫混合物。退火的持續時間可以是約1分鐘至約60分鐘，例如5分鐘、20分鐘、30分鐘、或45分鐘。退火可在0.05至760托之壓力下進行。例如，退火期間的壓力可以是約1托、約10托、約100托、或約500托。
圖1C描繪本發明之類似於圖1B的實施例，其中該方法包含不同組態之沉積循環。該方法始於提供基板至該反應室102，如上文所述。該第一組態（＂起始者循環(initiator cycles)＂）之階段104a至107a可如上所述地進行，但可延長提供反應物至該反應室106a之脈衝時間。該起始者循環中之反應物脈衝的長度可加以選定，以在隨後之沉積循環中改善沉積速率。在一些實施例中，在階段106a之反應物脈衝時間係至少3秒，或介於約3秒與約60秒之間，例如：約5秒、約10秒、約15秒、約30秒、或約45秒。該起始者循環可被重複（迴路108a）。在一些實施例中，該起始者循環進行至少約5次，例如約10次、約20次、約25次、或約30次。在一些實施例中，該反應物脈衝106a之持續時間約10秒，且該起始者循環進行約20次。在對當下應用進行該起始循環足夠多次之後，如前所述地進行階段104至107，並重複108。然而，在一些實施例中，經由使用起始者循環來達到目標鉬層厚度，其所需之沉積循環數目可被降低至少10%、至少50%、或至少60%。為了比較，跟在起始者循環108a之後，該沉積循環108中的反應物脈衝時間可短於約3秒，例如：約1秒或約2秒。因此，在一些實施例中，本發明之方法包括兩種不同長度之反應物脈衝。
圖2係繪示根據本發明之例示性實施例之結構或裝置200的一部份。裝置或結構200的部分包括基板202、鉬層204及選擇性的底層206，該底層206介於（例如：與其一或兩者接觸）基板202及鉬層204之間。基板202可以是或包括本文所述之任何基板材料，例如：介電或絕緣層。舉例來說，介電或絕緣層可以是高k(介電常數)材料，例如金屬氧化物。在一些實施例中，該高k材料之介電常數高於氧化矽的介電常數。例示性的高k材料包括下列之一或多者：氧化鉿(HfO 2)、氧化鉭(Ta 2O 5)、氧化鋯(ZrO 2)、氧化鈦(TiO 2)、矽酸鉿(HfSiOx)、氧化鋁(Al 2O 3)、氧化鑭(La 2O 3)、氮化鈦、及包含一或多種這類層之混合物/多層結構。或者，基板材料可包含金屬。
鉬層204可根據本文所述之方法形成。在形成底層206的實施例中，該底層可採用循環式沉積製程來形成。在一些實施例中，鉬層204可以是鉬金屬。在一些實施例中，鉬層可以是直接地沉積於該基板上。在這類實施例中，不存在底層。作為另一替代，本發明的結構或裝置可包含在基板與鉬層之間的額外層。
圖3係繪示本發明之沉積設備300。沉積設備300可用以執行如本文所述之方法，及/或形成如本文所述之結構、裝置、或其部分。
在所繪示例子中，沉積設備300包括一或多個反應室302、前驅物注射系統301、鉬前驅物容器304、反應物容器306、吹洗氣體源308、排氣源310、及控制器312。
反應室302可包括任何合適的反應室，例如：ALD或CVD反應室。
該鉬前驅物容器304可包括容器及一或多個如本文所述之鉬前驅物，其單獨存在或是與一或多種載流（例如惰性）氣體混合。反應物容器306可包括容器及一或多個如本文所述之反應物，其單獨存在或是與一或多種載流氣體混合。吹洗氣體源308可包括一或多種如本文所述的惰性氣體。儘管繪示有三個源容器304-308，但沉積設備300可包括任何合適數目之源容器。源容器304-308可經由管線314-318結合至反應室302，該些管線可各自包括流量控制器、閥、加熱器及類似者。在一些實施例中，該前驅物容器中之鉬前驅物可以被加熱。在一些實施例中，該容器係經加熱，使得該鉬前驅物之溫度達到約60°C與約160°C之間，例如在約100°C與約145°C之間，比如85°C、100°C、110°C、120°C、130°C、或140°C。
排氣源310可包括一或多個真空泵。
控制器312包括電子電路系統和軟體，以選擇性地操作閥、歧管(manifolds)、加熱器、泵和包含在該沉積設備300中的其他組件。這種電路系統及元件運作以從對應的源304-308導入前驅物、反應物及吹洗氣體。控制器312可控制氣體脈衝序列的時序、該基板及/或反應室302的溫度、該反應室302的壓力及各種其他操作，以提供該沉積設備300合宜的操作。控制器312可包括控制軟體，用以電子控制或氣動控制多個閥，從而控制前驅物、反應物及吹洗氣體進出該反應室302的流動。控制器312可包括進行某些任務之模組，例如軟體或硬體組件。模組可被配置以常駐在該控制系統的可定址儲存媒體上，且被配置以執行一或多個製程。
沉積設備300之其他組態是可行的，包括不同數目及種類的前驅物及反應物源以及吹洗氣體源。再者，應理解的是，閥、導管、前驅物源及吹洗氣體源有許多種佈局方式，這些可用以實現將氣體選擇性地並協調地送入反應室302的目標。此外，如沉積設備的示意圖，為了簡化示意說明已省略許多組件，且這些組件可包括例如：各種閥、歧管、純化器、加熱器、容器、通風孔、及/或分路。
在沉積設備300之操作期間，基板（例如：半導體晶圓（未繪示））係從例如基板搬運系統傳送至反應室302。一旦（多個）基板被轉移至反應室302，來自氣體源304-308之一或多種氣體（例如：前驅物、反應物、載流氣體及/或吹洗氣體）即被引入反應室302中。
圖4繪示半導體裝置400中之線路406及通孔404。該裝置係設於半導體基板402上。該基板可含有本發明中所描述的任何基板材料。額外功能性的層（未繪示於圖面）可存在於該基板402上。通孔404係與該基板及線路406接觸。該通孔404可包含本發明所沉積之鉬、基本上由其組成、或由其組成。該線路406可包含本發明所沉積之鉬、基本上由其組成、或由其組成，或者它可包含另一金屬（例如：銅）、基本上由其組成、或由其組成。該通孔404及該線路406係由低k材料包圍。
圖5之區塊A至D例示本發明所沉積之鉬在不同接觸的應用。在所有區塊中，基板係以數字502表示、源極以數字504表示、汲極以數字506表示、閘極以數字508表示、接觸點以數字512表示。在區塊A中，本發明所沉積的鉬係用於源極接點510及汲極接點514。在區塊B中，本發明所沉積的鉬係用於閘極接點510，而在區塊C中，是在閘極508與源極504之間的局部互連510中。在區塊D中，鉬係用於通孔與接觸點512之間的連接510中。
圖6描繪包含本發明所沉積之鉬的埋入式電源軌602及鰭式場效電晶體（FinFET）結構604。
圖7從圖5所描繪的類似裝置中繪示閘極702，其中功函數層704包含本發明所沉積之鉬、基本上由其組成、或由其組成。
圖8為三維反及閘式快閃記憶體（3D NAND）800之圖示，其中字元線804包含本發明所沉積之鉬、基本上由其組成、或由其組成。該圖式顯示通道806、隧道氧化物808、電荷陷阱層810及阻擋氧化物812之例示性實施例，以供參考。
圖9繪示具有埋入式字元線906之動態隨機存取記憶體（DRAM）900的例示性實施例。在該圖中，902代表源極，904代表閘極，910代表位元線。埋入式字元線906包含本發明所沉積之鉬、基本上由其組成、或由其組成。
上述本發明的例示性實施例並未限制本發明的範疇，因為這些實施例僅是本發明之多個實施例的示例，其係由文後之申請專利範圍及其法律上均等請求項所限定。任何等效實施例均意欲在本發明的範圍內。實際上，除本說明書所示及所述者以外，熟習該項技藝者可由本說明書明白本發明之各種修改（例如所述元件之替代可用組合）。這類修改及實施例亦意欲落在隨附之請求項的保護範疇內。
100:方法 102:階段(提供基板至反應室) 104、104a:階段(提供鉬前驅物至反應室) 105、105a:階段(吹洗反應室) 106、106a:階段(提供反應物至反應室) 107、107a:階段(吹洗反應室) 108、108a:迴路 200:裝置 202:基板 204:鉬層 206:底層 300:沉積設備 301:前驅物注射系統 302:反應室 304:鉬前驅物容器 306:反應物容器 308:吹洗氣體源 310:排氣源 312:控制器 314:管線 316:管線 318:管線 400:半導體裝置 402:半導體基板 404:通孔 406:線路 502:基板 504:源極 506:汲極 508:閘極 510:源極接點、閘極接點、局部互連、連接 512:接觸點 514:汲極接點 602:埋入式電源軌 604:鰭式場效電晶體結構 702:閘極 704:功函數層 800:三維反及閘式快閃記憶體 804:字元線 806:通道 808:隧道氧化物 810:電荷陷阱層 812:阻擋氧化物 900:動態隨機存取記憶體 902:源極 904:閘極 906:埋入式字元線
隨附的圖式係用以提供對本發明進一步的瞭解並構成本說明書的一部分，描繪多個例示性的實施例，並配合文字描述共同用以解釋本發明之原理。在圖式中 圖1之區塊A及B係繪示本發明之方法的兩個例示性實施例。 圖2係繪示本發明包含鉬層的例示性結構。 圖3係繪示本發明的沉積設備。 圖4係繪示包含本發明所沉積之鉬的例示性裝置。 圖5之區塊A至D係繪示包含本發明所沉積之鉬的多個裝置。 圖6係呈現包含有本發明所沉積之鉬的埋入式電源軌。 圖7係繪示包含功函數層的裝置，其中該功函數層包含本發明所沉積之鉬。 圖8係繪示包含本發明所沉積之鉬的三維反及閘式快閃記憶體（3D NAND）中之多個字元線。 圖9顯示DRAM中之字元線的例示性實施例，其中該DRAM包含本發明所沉積之鉬。
100:方法
102:階段(提供基板至反應室)
104:階段(提供鉬前驅物至反應室)
105:階段(吹洗反應室)
106:階段(提供反應物至反應室)
107:階段(吹洗反應室)
108:迴路

Claims (21)

  1. 一種藉由循環式沉積製程將鉬沉積於基板之方法，該方法包括： 提供一基板於一反應室； 提供一氣相的鉬前驅物至該反應室；及 提供一氣相的反應物至該反應室，以形成鉬於該基板上；其中 該鉬前驅物包含一鉬原子及一烴配位子，且該反應物包含一鹵化烴，該鹵化烴具有二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該鉬前驅物包含一有機金屬化合物，該有機金屬化合物僅包含有鉬、碳及氫。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該鉬前驅物包含雙(乙基苯)鉬。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該反應物中之該兩鹵素原子係連接至該烴之相鄰的碳原子。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該反應物包含1,2-二鹵烷、1,2-二鹵烯、1,2-二鹵炔、或1,2-二鹵芳烴。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該反應物具有通式 X aR bC—(CX cR'' d) n—CX aR' b，其中X為鹵素；R、R'及R''獨立地為H或烷基；a及b獨立地為1或2，以使各碳原子a + b = 3；n為0、1、2、3、4或5；且c及d獨立地為0、1或2，以使各碳原子c + d = 2。
  7. 如請求項1所述之方法，其中，該反應物具有通式X aR bC —CX aR' b，其中X為鹵素，R及R’獨立地為H或烷基，a及b獨立地為1或2，以使各碳原子a + b = 3。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該反應物之該兩鹵素原子為相同的鹵素。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該反應物之該兩鹵素原子為碘。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該反應物包含1,2-二碘乙烷。
  11. 如請求項1所述之方法，其中該鉬前驅物係以脈衝方式供應，反應物以脈衝方式供應，且在鉬前驅物及反應物的連續脈衝之間，將該反應室進行吹洗。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該方法包括兩個不同長度之反應物脈衝。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該反應室之壓力係介於0.1與100托之間。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該製程溫度係介於約200°C與400°C之間。
  15. 如請求項1所述之方法，其中該循環式沉積製程包括一原子層沉積製程或一化學氣相沉積製程。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該循環式沉積製程包括一熱沉積製程。
  17. 一種根據請求項1之方法所製造之鉬層。
  18. 如請求項17所述之層，其電阻率為約15微歐姆·厘米至約300微歐姆·厘米，例如20微歐姆·厘米、50微歐姆·厘米、100微歐姆·厘米、150微歐姆·厘米或200微歐姆·厘米。
  19. 一種半導體結構，其包含根據請求項1所述的方法所沉積之鉬。
  20. 一種半導體裝置，其包含根據請求項1所述的方法所沉積之鉬。
  21. 一種用於在基板上沉積鉬之沉積設備，其包括： 一或多個反應室，其經建構並配置以固持該基板； 一前驅物注射系統，其經建構並配置成提供一氣相的鉬前驅物及/或一氣相的反應物至該反應室； 其中，該沉積設備包括一前驅物容器，其經建構並配置成含有並蒸發一鉬前驅物，該鉬前驅物包含一鉬原子及一烴配位子；及 一反應物容器，其經建構並配置成含有並蒸發一反應物，該反應物包含一鹵化烴，該鹵化烴包含二或多個鹵素原子，且至少兩個鹵素原子係連接至不同的碳原子；及 該設備係經建構並配置以透過該前驅物注射系統提供該鉬前驅物及/或該反應物至該反應室，以在該基板上沉積鉬。
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