TW202317798A - 鉬的沉積 - Google Patents
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Abstract
本文提供沉積鉬(Mo)膜的方法。該方法涉及沉積例如鉬氧化物、鉬氮化物、或鉬氧氮化物之含鉬(Mo)膜的薄層。然後將含Mo膜轉換成元素Mo膜。然後可將塊體Mo膜沉積在元素Mo膜上。在一些實施例中,製程在相對低溫下執行。
Description
本揭示內容有關於鉬的沉積,且尤其關於鉬的沉積方法。
本文提供的先前技術敘述係針對概括地呈現本揭示內容之脈絡的目的。就此先前技術章節中所描述者而言,目前列名之發明人的成果、以及申請時可能為以其他方式認定為先前技術的敘述態樣均不明示性或暗示性承認為相對本揭示內容的先前技術。
金屬的沉積為許多半導體製造程序的不可或缺部分。這些材料可用於水平互連、相鄰金屬層之間的通孔、以及金屬層與裝置之間的接點。然而,隨著裝置縮小及工業中使用更複雜的圖案化方案,低電阻率金屬膜的均勻沉積成為挑戰。例如3D NAND結構的複雜高深寬比結構(例如)中之沉積尤其具有挑戰性。
本文提供沉積鉬(Mo)膜的方法。該方法涉及沉積例如鉬氧化物、鉬氮化物、或鉬氧氮化物之含鉬(Mo)膜的薄層。然後將含Mo膜轉換成元素Mo膜。然後可將塊體Mo膜沉積在元素Mo膜上。在一些實施例中,製程在相對低溫下執行。
本揭示內容的一態樣有關於涉及使用第一原子層沉積(ALD)製程從第一含鉬前驅物及第一共反應物沉積含鉬(含Mo)層的方法,其中第一含Mo前驅物為鉬鹵化物或鉬鹵氧化物,第一共反應物為含氮及/或含氧,且含Mo層包含氧及/或氮;將含Mo層轉換成元素Mo層;及使用第二ALD製程從第二含鉬前驅物及氫(H
2)在元素Mo層上沉積塊體元素Mo,其中第二含鉬前驅物為鉬鹵化物或鉬鹵氧化物。
在一些實施例中,含Mo層為鉬氧氮化物、鉬氧化物、或鉬氮化物層。在一些實施例中,將含Mo層轉換成元素Mo層包含將含Mo層暴露於氫(H
2)。在一些實施例中,含Mo層為非晶層。在一些實施例中,含Mo層為多晶層。在一些實施例中,第一及第二ALD製程在相同腔室中執行並且不暴露於空氣。在一些實施例中,該方法在低於400˚C的基板溫度下執行。在一些實施例中,將含Mo層轉換成元素層係發生在第二ALD製程期間。在一些實施例中,該方法更包含重複沉積含Mo層、將含Mo層轉換成元素Mo層、以及沉積塊體元素Mo一或更多次。在一些實施例中,所轉換的元素Mo層含有小於0.5(原子)%的雜質。
在一些實施例中,第一ALD製程包含多個ALD循環,且將含Mo層轉換成元素Mo層包含在多個ALD循環之至少複數者期間將含Mo層暴露於H
2之一或更多脈衝。依據諸多實施例,第一含鉬前驅物及第二含鉬前驅物可為相同或不同的前驅物。在一些實施例中,含氮及/或含氧共反應物為含氮的。在一些如此實施例中,含氮共反應物為氨或肼。
本揭示內容的另一態樣有關於一種方法,包含:將基板暴露於第一原子層沉積(ALD)製程的多個ALD循環,第一ALD製程的各ALD循環包含一劑量之第一含鉬前驅物、一劑量之含氮及/或含氧共反應物,其中第一含鉬前驅物與含氮及/或含氧共反應物進行反應,以形成含有鉬及氮和氧中一或兩者的膜;及在第一ALD製程之後,將基板暴露於第二ALD製程的多個ALD循環,第二ALD製程的各循環包含一劑量之第二含鉬前驅物及一劑量之H
2共反應物,其中第二含鉬前驅物與H
2共反應物進行反應以形成鉬。
在一些實施例中,第一含鉬前驅物與第二含鉬前驅物相同。在一些實施例中,第一含鉬前驅物不同於第二含鉬前驅物。在一些實施例中,第二ALD製程中具有第一ALD製程中之ALD循環數之至少5倍的ALD循環數。
在一些實施例中,第一ALD製程的多個ALD循環中至少複數者更包含一劑量之氫(H
2),其中該劑量之H
2係在該循環的第一含鉬前驅物劑量及含氮及/或含氧共反應物之劑量之後。在一些實施例中,含氮及/或含氧共反應物為含氮的。在一些如此實施例中,含氮共反應物為氨或肼。
在以下敘述內容中,提出許多具體細節以提供對所呈現實施例的透徹理解。所揭示實施例可在不具有這些具體細節中之一些或全部者的情況下實施。在其他情形中,並未詳細說明眾所周知的製程操作,以免不必要地混淆所揭示的實施例。雖然將結合具體實施例來描述所揭示的實施例,但吾人將理解,其並非意圖限制所揭示的實施例。
特徵部的金屬填充係用於半導體裝置製造中以形成電接點。在一些沉積製程中,首先將金屬成核層沉積至特徵部中。一般而言,成核層為用以促進後續在其上形成塊體材料的薄保形層。成核層可沉積為保形地塗覆特徵部的表面。保形於這些表面對於支援高品質沉積來說是關鍵性的。成核層通常使用原子層沉積(ALD)方法沉積。在本文提供之敘述的脈絡中,ALD廣泛地體現依序添加反應物以用於半導體基板上之反應的任何循環式製程。並且在所揭示實施例的脈絡中,化學氣相沉積(CVD)體現其中將反應物一起引入反應器以用於氣相或表面反應的製程。ALD製程不同於CVD製程,且反之亦然。
在沉積金屬成核層之後,可沉積塊體金屬。塊體金屬膜不同於金屬成核層。如本文所用的塊體金屬係指用以填充特徵部之大部分或全部(例如特徵部的至少約50%)的金屬。與其為用以促進隨後在其上形成塊體材料之薄保形膜的成核層不同,塊體金屬係用以承載電流。與成核膜相比,其特徵可為較大的晶粒尺寸及較低的電阻率。在諸多實施例中,塊體材料係沉積到至少50Å的厚度。
在本文所述的實施例中,鉬(Mo)可為例如互連結構的主導體。由於Mo具有比例如鎢(W)之金屬更低的電子平均自由路徑,因此可獲得更低電阻率的膜。然而,使用Mo鹵化物及Mo鹵氧化物前驅物在低於550˚C的溫度下沉積Mo可能具有挑戰性。
另一挑戰為達成均勻的階梯覆蓋率,尤其是在沉積到高深寬比且複雜的結構(例如3D NAND結構)中時。此係因為可能難以獲得對沉積氣體的均勻暴露,特別是在結構的一些部分更容易由沉積氣體通行時。尤其,用以沉積低電阻率膜的較低蒸氣壓金屬前驅物傾向導致不良的階梯覆蓋率。
本文提供用於純Mo膜之沉積的方法及設備。在一些實施例中,該方法涉及使用含氧前驅物及/或含氧及/或含氮共反應物。由於沉積製程期間氧及/或氮容易結合至膜中,因此從如此前驅物沉積純金屬薄膜可能具有挑戰性。若結合氧及/或氮,電阻率便增加。在一些實施例中,本文所述方法及設備可實施為沉積具有小於1原子百分比之氧及小於1原子百分比之氮的純金屬膜。
該方法和裝置可實施為形成用於邏輯和記憶體應用的低電阻金屬化堆疊結構。圖1A-1C為依據諸多實施例的包含Mo層之材料堆疊的示意性實例。圖1A及1B顯示特定堆疊中的材料順序,且可與任何適當架構及應用一起使用,如以下相關於圖2及3進一步描述。在圖1A的實例中,基板102具有Mo層108沉積於其上。基板102可為矽或其他半導體晶圓,例如200-mm晶圓、300-mm晶圓、或450-mm晶圓,包含具有一或更多層材料(例如介電、導電或半導體材料)沉積在其上的晶圓。該方法亦可應用於在例如玻璃、塑膠等其他基板上形成金屬化堆疊結構。
在圖1A中,介電層104在基板102上。介電層104可直接沉積在基板102的半導體(例如矽(Si))表面上,或者可存在任何數量的中間層。介電層的實例包含摻雜及未摻雜的矽氧化物、矽氮化物、及鋁氧化物層,其中具體實例包含摻雜或未摻雜的氧化矽(SiO
2)及氧化鋁(Al
2O
3)。並且,在圖1A中,擴散阻障層106係設置在Mo層108與介電層104之間。擴散阻障層的實例包含氮化鈦(TiN)、鈦/氮化鈦(Ti/TiN)、氮化鎢(WN)、碳氮化鎢(WCN)、及碳氮化鉬(MoCN)。(應注意,可使用任何合適的化合物膜原子比;舉例而言,WCN表示WC
xN
y化合物,其中x及y大於零)。Mo層108為結構的主導體。
圖1B顯示材料堆疊的另一實例。在該實例中,堆疊包含基板102、介電層104,且Mo層108沉積在介電層104上,而無中間的擴散阻障層。如同圖1A,任何數量的中間層可在基板102與介電層104之間。
圖1C顯示材料堆疊的另一實例。在該實例中,堆疊包含基板102、金屬層105,且Mo層108直接沉積在金屬層105上。金屬層的實例包含鎢(W)層、鈷(Co)層、鈦(Ti)層、釕(Ru)層、及其他Mo層。如上所述,任何數量的中間層可在基板102與金屬層105之間。
雖然圖1A-1C顯示金屬化堆疊的實例,但方法及所產生的堆疊並不限於此。舉例而言,在一些實施例中,Mo層可直接沉積在Si或其他半導體基板上。在一些實施例中,Mo層可沉積在例如鈦矽化物(TiSi
x)的金屬矽化物上。再進一步而言,Mo層可沉積在多個類型的材料上。
上述及以下進一步敘述的材料堆疊可用於各式各樣的實施例中。圖2A、2B、3A、3B、4A、和4B提供其中可採用含金屬堆疊之結構的實例。圖2A繪示在矽基板202中包含Mo埋入字元線(bWL)208的DRAM架構之示意性實例。Mo bWL形成於蝕刻在矽基板202中的溝槽中。鋪襯溝槽的為保形阻障層206及設置在保形阻障層206與矽基板202之間的絕緣層204。在圖2A的實例中,絕緣層204可為閘極氧化物層,其由例如矽氧化物或矽氮化物材料之高k介電材料所形成。
圖2B繪示包含Mo通孔209之通孔接點架構的實例,該Mo通孔209提供對於下方之金屬接點210的連接。Mo通孔209被介電層205包圍。可或可不將阻障層設置在Mo通孔209與介電層205之間。
圖3A繪示3D NAND結構323中之Mo字元線308的示意性實例。在圖3B中,顯示Mo填充之後部分製造之3D NAND結構的3-D特徵部之2-D渲染,包含Mo字元線308及保形阻障層306。圖3B為填充區域的剖面圖,圖中所示的柱體收縮部324表示將在平面圖而非剖面圖中可見到的收縮部。
圖4A繪示特徵部中之Mo填充後的Mo接點408之示意性實例,該特徵部包含介電質(例如SiO
2)材料404之側壁及金屬矽化物(MSi
x)407之底表面。MSi
x407連接至例如矽(Si)或矽鍺(SiGe)之半導體層406。在圖4A的實例中,介電質材料404大部分為氧化物且包含氮化物層414。金屬矽化物的實例包含鈦矽化物(TiSi
x)、鎳矽化物(NiSi
x)、鉬矽化物(MoSi
x)、鈷矽化物(CoSi
x)、鉑矽化物(PtSi
x)、釕矽化物(RuSi
x)、及鎳鉑矽化物(NiPt
ySi
x)。
圖4B繪示特徵部中之Mo填充後的Mo接點408之實例,該特徵部包含介電質(例如SiO
2)材料404之側壁411及例如矽(Si)或矽-鍺(SiGe)之半導體層406。舉例而言,圖4A及4B中的堆疊可用於電晶體接面結構中。圖2A-4B中的結構為本文所述方法可對其實施的應用之實例。
圖5為顯示沉積鉬(Mo)的方法中之操作的製程流程圖。在操作502中,藉由原子層沉積(ALD)在結構上形成含Mo襯墊層。在ALD方法中,基板可以循環方式暴露,使得基板首先暴露於合適之含Mo前驅物的脈衝,然後選用性地吹掃前驅物,接著使基板暴露於共反應物的脈衝,然後選用性地吹掃共反應物。可重複如此循環,直到在基板上形成期望厚度的成核層。可使前驅物及共反應物的順序顛倒,使得該順序可由共反應物施劑開始,後接含Mo前驅物施劑。
含鉬襯墊層包含氧(O)及氮(N)中的一或兩者。在一些實施例中,其可為鉬氧化物(MoO
x)、鉬氮化物(MoN
y)、或鉬氮氧化物(MoO
xN
y),其中x及y為非零數。在一些實施例中,氧(O)在含Mo襯墊層的1與35原子百分比之間。在相同或其他實施例中,氮(N)在含Mo襯墊層的5與50原子百分比之間。如以下進一步說明,含Mo襯墊層的組成可藉由使用溫度及還原劑加以調整。
在一些實施例中,共反應物為還原劑。為了形成MoN
y或MoO
xN
y,而使用含氮還原劑。實例包含氨(NH
3)及肼(N
2H
4)。NH
3在介電質上的化學吸附比例如氫(H
2)之其他還原劑在介電質上的化學吸附更有利。NH
3與鉬氯氧化物及金屬氯化物反應而不解離。此與例如使用H
2作為還原劑之來自金屬氯氧化物的ALD相反;H
2在表面上解離而形成吸附的原子氫,其導致在介電表面上金屬之初始成核期間的極低反應性物種濃度及低表面覆蓋率。藉由使用NH3及鉬氯氧化物或鉬氯化物前驅物,在比相同含Mo前驅物之H
2還原所使用者低達數百度的沉積溫度下,使成核延遲減少或消除。
在一些實施例中,還原劑可為含硼或含矽還原劑,例如乙硼烷(B
2H
6)或矽烷(SiH
4)。這些還原劑可與金屬氯化物前驅物一起使用;然而,在金屬氯氧化物的情況下,B
2H
6及SiH
4將與ALD製程期間形成為副產物的水反應並形成固態B
2O
3及SiO
2,其為絕緣性且將留在膜中,而增加電阻率。與B
2H
6及SiH
4ALD製程相比,在包含Al
2O
3的若干表面上,使用NH
3亦具有改善的黏著性。
在一些實施例中,共反應物為氧化劑。舉例而言,為了沉積MoO
x,可使用含氧共反應物,實例包含水(H
2O)。
含Mo前驅物為鉬鹵化物前驅物或Mo鹵氧化物前驅物。鉬鹵化物前驅物由化學式MoX
z表示,其中X為鹵素(氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、或碘(I)),z為2、3、4、5、或6。MoX
z前驅物的實例包含氟化鉬(MoF
6)、五氟化鉬(MoF
5)。在一些實施例中,使用非含氟MoX
z前驅物以防止氟蝕刻或結合。在一些實施例中,使用非含溴及/或非含碘MoX
z前驅物以防止蝕刻或溴或碘結合。鉬氯化物前驅物可有助於其中氟、溴、或碘結合是考量點的實施例。鉬氯化物前驅物的實例包含二氯化鉬(MoCl
2)、三氯化鉬(MoCl
3)、四氯化鉬(MoCl
4)、五氯化鉬(MoCl
5)、及六氯化鉬(MoCl
6)。在一些實施例中,使用MoCl
5或MoCl
6。
鉬鹵氧化物前驅物由化學式MoO
yX
z表示,其中X為鹵素(氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、或碘(I)),y及z為大於0的數字,使得MoO
yX
z形成穩定的化合物。鉬鹵氧化物的實例包含二氯二氧化鉬(MoO
2Cl
2)、四氯氧化鉬(MoOCl
4)、四氟氧化鉬(MoOF
4)、二溴二氧化鉬(MoO
2Br
2)、及鉬碘化物MoO
2I及Mo
4O
11I。MoO
yX
z前驅物可用以例如與含氮還原劑一起形成MoO
xN
y膜。
鉬鹵化物或鉬鹵氧化物前驅物亦可為具有二或更多鹵素的混合鹵化物前驅物。
如以上所指出,所得的含Mo襯墊層並非元素膜,且在一些實施例中為鉬氮化物、鉬、或鉬氧氮化鉬的化合物膜。在一些實施例中,可能有來自沉積的殘留氯、氟、或其他鹵素,尤其是若沉積在低溫下進行。在一些實施例中,存在不超過痕量(trace amount)的殘留鹵素。
依據諸多實施例,含Mo襯墊層可為非晶層或多晶層。舉例而言,MoO
xN
y膜為非晶的,而MoN
y薄膜傾向為多晶的。雖然MoN
y膜具有比MoO
xN
y膜更低的電阻率,但階梯覆蓋率可利用MoO
xN
y膜加以改善。舉例而言,當使用含氧含Mo前驅物(例如MoO
2Cl
2或MoOCl
4)以及含氮還原劑時,溫度可用以控制膜組成及膜形態。舉例而言,非晶膜可在不超過約450˚C(例如300˚C-450˚C)的基板溫度下沉積。多晶膜可在高於450˚C(例如高達700˚C)的更高溫度下沉積。取決於反應條件,MoO
x膜亦可為非晶的。
圖4C顯示含Mo襯墊層415之沉積後的特徵部實例。含Mo襯墊層的例示厚度在沉積完成時為5-40Å、或20-30Å。舉例而言,取決於溫度,此可為約5-50個ALD循環。含Mo襯墊層大致上保形於下方表面,然而在一些實施例中,其厚度可能橫跨結構之不同部分而變化。如以下進一步敘述,低溫可用以改善階梯覆蓋率。在後續的處理期間,含Mo襯墊層被轉換成純(或較不含雜質的)元素Mo膜,該元素Mo膜亦保形於下方表面。在一些實施例中,厚度可能由於轉換而減小。
基板溫度範圍可例如在從300˚C-700˚C的範圍內。藉由ALD的元素Mo膜之沉積通常使用此範圍之較高端的溫度(例如500˚C)。對於低熱預算應用而言,此可能高得無法接受。在本文所述方法的一些實施例中,可使用低溫。如此溫度可低於500˚C、低於550˚C、低於450˚C、低於400˚C、或低於350˚C。低溫可用於改善階梯覆蓋率。此外,低溫可能會增加所沉積之Mo襯墊層的非晶特性。
含Mo襯墊層沉積於其上的表面係取決於特定應用,如以上相關於圖1A-4B所述。在一些實施例中,其係直接沉積在介電質(例如矽氧化物、鋁氧化物、矽氮化物等)表面上。在一些實施例中,其係直接沉積在鈦氮化物表面上。再進一步而言,在一些實施例中,其係直接沉積在金屬表面或半導體表面上。藉由執行操作502,可在任何表面上執行後續的元素Mo沉積。
在含Mo襯墊層的沉積之後,其在操作504中轉換成元素鉬。此亦可特性化為去除雜質,亦即N、O、或任何其他非Mo成分。所得之層可能具有比後續沉積之塊體Mo層更多的雜質,但其被充分去除,使得堆疊電阻率與具有相同厚度之純Mo堆疊相同或相似。厚度亦將減少;舉例而言,30Å的沉積完成MoO
xN
y膜可對堆疊貢獻約10Å的Mo。
依據諸多實施例,操作504可涉及氫(H
2)沉浸及使用H
2共反應物的塊體元素Mo之ALD沉積其中一或兩者。如以下進一步討論,在一些實施例中,使操作502及504執行多次,其中在每一迭代中沉積及轉換含Mo襯墊層的一部分。如本文所述的元素Mo為至少98%原子Mo。在一些實施例中,純度可更高,例如不超過1%、0.5%、0.1%(原子)之不純度。在一些實施例中,塊體層可具有較低的純度位準,例如95% Mo。以下參照圖6-8提供轉換製程的進一步討論。在一些實施例中,操作504在例如60托(Torr)的相對高壓力下執行。
在操作506中,執行Mo的塊體沉積。此可藉由使用含Mo前驅物及還原劑的ALD製程來執行。含Mo前驅物可與操作502中使用的含Mo前驅物相同或不同。在一些實施例中,舉例而言,含鉬襯墊層係使用MoX
z前驅物加以沉積,且塊體Mo層係使用MoO
xX
z前驅物加以沉積。依據諸多實施例,塊體沉積期間的基板溫度可與含Mo襯墊層之沉積期間的基板溫度相同或不同。在操作506之後,圖4C所示的特徵部以鉬填充,例如圖4B所示。
在一些實施例中,操作504在其中H
2作為還原劑之ALD製程期間發生。並且如以下進一步討論,在一些實施例中,將操作502-506執行多次,其中在每一迭代中,使含Mo襯墊層之一部分沉積及轉換且使塊體層之一部分沉積。在一些實施例中,所得的經轉換襯墊層及塊體Mo層可各特性化為具有少於1%原子的雜質。
在一些實施例中,操作504為發生在全厚度之含Mo襯墊層之沉積後的氫沉浸。舉例而言,可在操作502中沉積30Å MoN
y或MoO
xN
y層,後接操作504中的H
2沉浸。H
2沉浸的持續時間可取決於基板溫度、H
2的分壓、及膜組成。
操作504期間的例示基板溫度可在300˚C至700˚C的範圍內。MoN
y、MoO
xN
y、或MoO
x的轉換為熱反應,因此較高的溫度有助於轉換。在一些實施例中,可在較高溫度下使用短持續時間及/或較低的分壓。在一些實施例中,可使用低於500˚C、或不超過450˚C、不超過400˚C、或不超過350˚C、或低於350˚C的溫度。
例示腔室壓力可在從10托到70托的範圍內,例如30托。在一些實施例中,使用至少50托的腔室壓力。在一些實施例中,H
2的濃度可為100%,使得H
2的分壓為腔室壓力。在較高的溫度下,可利用例如氬(Ar)之惰性氣體稀釋H
2達50%。例示H
2分壓可在從10托至70托的範圍內。高分壓可促進轉換。在一些實施例中,可使用至少30托、至少40托、或至少50托的H
2分壓。
取決於溫度及含Mo襯墊層的厚度,例示沉浸持續時間可在從30秒到10分鐘的範圍內。H
2分壓及膜組成亦可能影響足以轉換整個層的持續時間。依據諸多實施例,H
2沉浸可為連續流或脈衝式。
在一些實施例中,操作506可使用CVD製程,其中含鉬前驅物及H
2或其他共反應物在腔室中同時處於氣相以進行反應。
如上所述,在一些實施例中,可重複操作502及504。舉例而言,在一些實施例中,可將一或更多H
2脈衝結合到各ALD循環中。一實例相關於圖6而提供。在圖6的實例中,NH
3為含Mo襯墊層之沉積期間的共反應物。其他共反應物可用於如上所述的其他實施例中。NH
3可以100:0至25:75之範圍內的例示NH
3:H
2體積比而在具有或不具有H
2的情況下提供。在操作602中,提供一劑量的NH
3。可將其提供至容納鉬將沉積於其上之基板的腔室。如以下進一步敘述,在一些實施例中,該劑量可使用充填容器(charge vessel)來提供。
然後在操作604中,以氬(Ar)吹掃腔室。可使用其他吹掃氣體,且在一些實施例中,可省略操作604。在一些實施例中,可使用一或更多充填容器來執行吹掃。
在操作606中,提供含Mo前驅物劑量。其係提供至容納基板的腔室。如上所述,含Mo前驅物可為鉬鹵化物或鉬鹵氧化物前驅物。其後接操作608中的Ar吹掃。如同操作604,吹掃可使用不同的氣體、或加以省略。操作602-608為含Mo襯墊層之沉積循環的一部分。在各沉積循環中可沉積大約一單層。在操作610中,將基板暴露至H
2劑量。此可後接操作612中的Ar吹掃。可省略操作612,或可使用另一氣體。
在一些實施例中,操作610及612完成沉積/轉換循環,程序返回到操作602以進行另一循環。在其他實施例中,在操作614中,將操作610及612重複一或更多次。操作610之一或更多迭代中的總H
2暴露可足以將該循環中所沉積的含Mo襯墊層完全轉換成元素Mo。舉例而言,一循環中的總H
2暴露時間可在1至60秒的範圍內。如上所述,用以轉換含Mo襯墊層的H
2暴露時間可取決於溫度、H
2分壓、及膜組成。然後,可在操作616中重複操作602-614,直到形成元素Mo襯墊的完整厚度。
在一些實施例中,將含Mo襯墊層轉換為元素Mo涉及藉由使用H
2作為共反應物之ALD的Mo之塊體沉積。圖7顯示使用含Mo襯墊層之ALD沉積及元素Mo層之ALD沉積的重複循環之製程實例。首先在操作702,執行使用含Mo前驅物及含N及/或含O共反應物之ALD製程的多個循環。在一實例中,將藉由吹掃分隔的交替氨脈衝及鉬氯氧化物脈衝之5個循環用以沉積約5Å的MoN
y襯墊層。然後,在操作704,執行使用含Mo前驅物及H
2(無額外共反應物)之ALD製程的多個循環。此具有兩個功效:將5Å 的MoN
y襯墊層轉換成元素Mo,且將塊體Mo沉積在元素Mo上。在一實例中,操作704涉及沉積50Å的塊體Mo。在許多實施例中,操作704中的循環數大於操作702中的循環數。操作704對由操作702及704形成的Mo之總厚度的貢獻大於操作702。在一些實施例中,操作704沉積操作702之至少約2、5、或10倍的膜量。在其他實施例中,操作704可沉積約與操作702相同的膜量。然後在操作706中,重複操作702及704一或更多次。在一實例中,將操作702及704重複四次,其中針對約220Å之總厚度的Mo,每一重複沉積轉換成元素鉬的5Å之含鉬襯墊層及50Å之塊體鉬。然後,在操作708中,執行使用含Mo前驅物及H
2(無額外共反應物)之ALD製程的多個循環。以此方式,塊體沉積可繼續,以完成特徵部填充或以其他方式達到塊體層的全厚度。在一些實施例中,操作708涉及繼續操作706之最後一次迭代中開始的ALD製程。在一些實施例中,可省略操作706,而僅執行單一含Mo襯墊層沉積。
在一些實施例中,可在圖7所示的方法中執行一或更多H
2沉浸。舉例而言,操作702的ALD製程可包含一或更多如圖6所示的H
2脈衝。在另一實例中,H
2沉浸可在操作702與704之間及/或操作704之後執行。
圖8顯示可用以沉積鉬的另一製程之實例。在圖8的實例中,在多個含Mo襯墊層沉積循環之後執行H
2沉浸。首先,在操作802中,執行使用含Mo前驅物及含N及/或含O共反應物之ALD製程的多個循環。在一實例中,將由吹掃分隔的交替氨脈衝及鉬氯氧化物脈衝之5個循環用以沉積約5Å的MoN
y襯墊層。然後,在操作804,如上述執行H
2沉浸。H
2劑量可為連續式或脈衝式,且可足以完全轉換含Mo襯墊層的下方部分。在操作806中,將操作802及804重複一或更多次,以沉積含Mo襯墊層並將其轉換成元素Mo襯墊層。然後,在操作808中,執行使用含Mo前驅物及H
2(無額外共反應物)之ALD製程的多個循環。操作808可繼續以完成特徵部填充或以其他方式達到塊體層的全厚度。
在替代實施例中,取代ALD或除了ALD之外,操作808或上述其他塊體沉積操作可涉及CVD(前驅物及共反應物的共同流)或脈衝式CVD(前驅物或共反應物或兩者之脈衝,其之間具有或不具有吹掃)。還原劑共反應物的實例包含例如矽烷(SiH
4)之氫(H
2)含矽還原劑、例如二硼烷(B
2H
6)之含硼還原劑、及例如鍺烷(GeH
4)之含鍺還原劑。在一些實施例中使用H
2,因為與其他還原劑相比,H
2較不易受到其組成原子之結合的影響,且/或形成電阻較低的膜。
圖9A及9B顯示含Mo襯墊層在H
2沉浸之前及之後的應有片電阻降低。參照圖9A,含Mo襯墊層係於350˚C下沉積,隨後亦在350˚C下進行H
2沉浸。在沉浸約5分鐘後,電阻降低約50%。參照圖9B,含Mo襯墊層係於450˚C下沉積,隨後亦在450˚C下進行H
2沉浸。在沉浸約5分鐘後,電阻下降超過50%。
雖然以上敘述主要關於鉬沉積,但本文所述方法亦可用於其他金屬的沉積,包含鎢(W)、鉻(Cr)、釩(V)、及銥(Ir)。金屬鹵化物及金屬鹵氧化物前驅物包含具有M
xO
yX
z形式者,其中M為目標金屬(例如W、Cr、V、或Ir),X為鹵化物(例如氟(Fl),氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)),且x、y、及z為可形成穩定分子的大於零之任何數字。如此前驅物的具體實例包含:四氟氧化鎢(WOF
4)、四氯氧化鎢(WOCl
4)、二氯二氧化鎢(WO
2Cl
2)、二氯二氧化鉻(CrO
2Cl
2)、二氯二氧化銥(IrO
2Cl
2)、及三氯氧化釩(VOCl
3)。金屬鹵化物及金屬鹵氧化物前驅物亦可為具有二或更多鹵素的混合鹵化物前驅物。特徵部填充可包含金屬氮氧化物、金屬氮化物、或金屬氧化物膜的沉積、使用H
2沉浸之轉換或基於H
2之塊體沉積、以及金屬的塊體沉積。
進一步而言,雖然以上敘述主要關於熱(非電漿)沉積及沉浸製程,但在一些實施例中,亦可針對這些製程使用電漿增強ALD(PEALD)及/或含H電漿。
設備
可使用任何合適的腔室來實施所揭示的實施例。例示沉積設備包含諸多系統,例如可從Fremont, California的Lam Research Corp.取得的ALTUS
®及ALTUS
®Max、或諸多市售處理系統中的任何者。在一些實施例中,該製程可在多個沉積站上並行執行,或可在多個沉積站上依序執行。
圖10繪示具有用於維持低壓環境之製程腔室1002的ALD製程站1000之實施例的示意圖。在一些實施例中,複數個ALD製程站可包含在共同的低壓製程工具環境中。舉例而言,以下進一步敘述的圖11繪示多站處理系統1100的實施例。在一些實施例中,ALD製程站1000的一或更多硬體參數(包含以下詳細討論者)可藉由一或更多電腦控制器1050以編程方式加以調整。在一些其他實施例中,製程腔室可為單站腔室。
ALD製程站1000與反應物輸送系統1001a流體連通,以供將製程氣體輸送到分配噴淋頭1006。反應物輸送系統1001a包含混合容器1004,以用於混合及/或調節製程氣體,例如含Mo前驅物的氣體、含氫氣體、氬或其他載氣、或其他含反應物的氣體,以供輸送到噴淋頭1006。一或更多混合容器入口閥1020可控制製程氣體向混合容器1004的引入。在諸多實施例中,初始含Mo襯墊層的沉積係於製程站1000中執行,且在一些實施例中,例如H
2沉浸及Mo塊體沉積的其他操作可在多站處理系統1100的相同或另一站中執行,如以下相關於圖11進一步敘述。
舉例而言,圖10的實施例包含用於使待供給至混合容器1004之液體反應物汽化的汽化點1003。在一些實施例中,汽化點1003可為經加熱的汽化器。在一些實施例中,液體前驅物或液體反應物可在液體注射器(未顯示)汽化。舉例而言,液體注射器可將液體反應物之脈衝注射到混合容器1004上游的載氣流中。在一實施例中,液體注射器可藉由將液體從較高壓力快速移動到較低壓力來汽化反應物。在另一實例中,液體注射器可將液體霧化成分散的微滴,該等微滴隨後在經加熱的輸送管中汽化。較小液滴可比較大液滴汽化得更快,而減少液體注射與完全汽化之間的延遲。更快的汽化可減少汽化點1003下游的管線長度。在一情形中,液體注射器可直接安裝至混合容器1004。在另一情形中,液體注射器可直接安裝至噴淋頭1006。
在一些實施例中,可設置汽化點1003上游的液體流量控制器(LFC),以控制用於汽化及對製程腔室1002輸送的液體之質量流量。舉例而言,LFC可包含位於LFC之下游的熱質量流量計(MFM)。然後,可響應於由與MFM電連通的比例-積分-微分(PID)控制器提供之反饋控制訊號,而調整LFC的柱塞閥。然而,使用反饋控制來穩定液體流動可能需要一秒鐘以上。此可能延長施用液體反應物的時間。因此,在一些實施例中,LFC可在反饋控制模式與直接控制模式之間動態切換。在一些實施例中,此可藉由停用LFC之感測管及PID控制器來執行。依據諸多實施例,一或更多充填容器可連接到製程氣體供應器,如以下相關於圖12所述。
噴淋頭1006向基板1012分配製程氣體。在圖10所示的實施例中,基板1012位於噴淋頭1006下方,且顯示為置放在台座1008上。噴淋頭1006可具有任何合適的形狀,且可具有任何合適數量及配置之埠口,以供將製程氣體分配到基板1012。
在一些實施例中,可使台座1008升高或降低,以將基板1012暴露於基板1012與噴淋頭1006之間的容積。在一些實施例中,台座1008可經由加熱器1010進行溫度控制。在執行諸多所揭示實施例的操作期間,可將台座1008設定成任何合適的溫度,例如在約300˚C與約500˚C之間。吾人將察知,在一些實施例中,台座高度可藉由適當的電腦控制器1050以編程方式加以調整。在製程階段的結束時,可在另一基板轉移階段期間使台座1008降低,以容許基板1012從台座1008移除。
在一些實施例中,噴淋頭1006的位置可相對於台座1008加以調整,以改變基板1012及噴淋頭1006之間的容積。進一步而言,吾人將察知,可藉由本揭示內容之範圍內的任何合適機構改變台座1008及/或噴淋頭1006的垂直位置。在一些實施例中,台座1008可包含用於旋轉基板1012之方向的旋轉軸。在一些實施例中,這些例示調整中的一或更多者可由一或更多合適的電腦控制器1050以編程方式執行。電腦控制器1050可包含以下相關於圖10之控制器1050所述的特徵中之任何者。
若在沉積或轉換期間使用電漿,則噴淋頭1006及台座1008與射頻(RF)電源1014及匹配網路1016電連通,以對電漿供電。在一些實施例中,可藉由控制製程站壓力、氣體濃度、RF源功率、RF源頻率、及電漿功率脈衝時序其中一或更多者來控制電漿能量。舉例而言,RF電源1014及匹配網路1016可在任何合適功率下操作,以形成具有所需自由基物種組成的電漿。類似地,RF電源1014可提供具有任何合適頻率的RF功率。在一些實施例中,RF電源1014可配置成彼此獨立地控制高頻RF電源及低頻RF電源。例示低頻RF頻率可包含但不限於0 kHz與900 kHz之間的頻率。例示高頻RF頻率可包含但不限於1.8 MHz與2.45 GHz之間、或大於約13.56 MHz、或大於27 MHz、或大於80 MHz、或大於60 MHz的頻率。吾人將察知,可離散地或連續地調制任何合適的參數,以提供用於表面反應的電漿能量。
在一些實施例中,可藉由一或更多個電漿監測器原位監測電漿。在一情形中,電漿功率可由一或更多電壓、電流感測器(例如VI探針)加以監測。在另一情形中,電漿密度及/或製程氣體濃度可藉由一或更多光學發射光譜感測器(OES)來測量。在一些實施例中,一或更多電漿參數可基於來自如此原位電漿監測器之測量值而以編程方式加以調整。舉例而言,OES感測器可用於反饋迴路中,以提供電漿功率的程式化控制。吾人將察知,在一些實施例中,可使用其他監測器來監測電漿及其他製程特性。如此監測器可包含但不限於紅外線(IR)監測器、聲學監視器、及壓力換能器。
在一些實施例中,用於控制器1050的指令可經由輸入/輸出控制(IOC)排序指令來提供。在一實例中,用於設定製程階段之條件的指令可包含在製程配方的相應配方階段中。在一些情形中,製程配方階段可按順序排列,使得用於製程階段的所有指令與該製程階段同時執行。在一些實施例中,用於設定一或更多反應器參數的指令可包含在配方階段中。舉例而言,第一配方階段可包含用於設定惰性氣體及/或反應物氣體(例如Mo前驅物)之流率的指令、用於設定載氣(例如氬)之流率的指令、及用於第一配方階段的時間延遲指令。後續的第二配方階段可包含用於調節或停止惰性氣體及/或反應物氣體之流率的指令、及用於調節載氣或吹掃氣體之流率的指令、以及用於第二配方階段的時間延遲指令。第三配方階段可包含用於調節H
2之流率的指令、用於調節載氣或吹掃氣體之流率的指令、以及用於第三配方階段的時間延遲指令。後續的第四配方階段可包含用於調節或停止惰性氣體及/或反應物氣體之流率的指令、及用於調節載氣或吹掃氣體之流率的指令、以及用於第四配方階段的時間延遲指令。吾人將察知,這些配方階段可在本揭示內容的範圍內以任何合適的方式進一步細分及/或迭代。
進一步而言,在一些實施例中,製程站1000的壓力控制可由蝴蝶閥1018提供。如圖10的實施例中所示,蝴蝶閥1018節流由下游真空泵(未顯示)所提供的真空。然而,在一些實施例中,製程站1000的壓力控制亦可藉由改變引入製程站1000之一或更多氣體之流率來加以調整。
圖11A及11B顯示處理系統的實例。圖11A顯示包含多個腔室的處理系統之實例。系統1100包含轉移模組1103。轉移模組1103提供清潔的真空環境以使正受處理的基板在其於諸多模組之間移動時的污染風險減至最小。安裝在轉移模組1103上的是能夠執行上述ALD及/或沉浸製程的多站腔室1109。初始含Mo襯墊層沉積可在與後續轉換及/或Mo塊體沉積相同或不同的站或腔室中執行。
腔室1109可包含多個站1111、1113、1115、及1117,其可依據所揭示的實施例依序地執行操作。舉例而言,腔室1109可配置成使得站1111使用鉬鹵化物前驅物及含O或含N共反應物來執行ALD沉積,站1113執行後續的H
2沉浸,且站1115及1117使用鉬鹵氧化物前驅物及H
2執行塊狀Mo的ALD。在另一實例中,腔室1109可配置成使得站1111執行清潔,站1113執行含Mo襯墊層的ALD,且站1115及1117沉積塊體Mo。在另一實例中,腔室1109可配置成進行基板的並行處理,其中各站依序執行多個製程。
多站腔室中可包含二或更多站,例如2-6個,其中使操作適當地分佈。舉例而言,雙站腔室可配置成在第一站中執行含Mo襯墊層的ALD,後接第二站中的塊體鉬之ALD。站可包含經加熱台座或基板支撐件、一或更多氣體入口或噴淋頭或分散板。
亦安裝在轉移模組1103上的可為一或更多單站或多站模組1107。在一些實施例中,可在模組1107中執行如上所述的預清潔,之後在真空下將基板轉移至另一模組(例如另一模組1107或腔室1109)以供ALD。
系統1100亦包含一或更多個晶圓來源模組1101,晶圓在處理之前及之後係儲存於該處。大氣轉移腔室1119中的大氣機器人(未示出)可首先將晶圓從來源模組1101移至裝載鎖1121。轉移模組1103中的晶圓轉移裝置(通常為機械臂單元)使晶圓從裝載鎖1121移動至在安裝在轉移模組1103上之模組、及在該等模組之間移動。
在一些實施例中,Mo的ALD在可為如系統1100之系統之一部分的第一腔室中進行,而W或Mo或其他沉積作為覆蓋層之傳導性材料的CVD或PVD在另一腔室中執行,其可能不耦接至共同轉移模組,而是另一系統的一部分。
圖11B為具有晶圓來源模組1101、轉移模組1103、大氣轉移腔室1119、及裝載鎖1121的系統1100之實施例,如以上參照圖11A所述。圖11B中的系統具有三個單站模組1157a-1157c。系統1100可配置成依據所揭示實施例依序執行操作。舉例而言,單站模組1157可配置成使得第一模組1157a執行ALD沉積,第二模組1157b執行H
2沉浸,且第三模組1157c執行塊體Mo的ALD。如參照圖10所述,站可包含經加熱台座或基板支撐件、一或更多氣體入口或噴淋頭或分散板。進一步而言,在一些實施例中,該站可配備有一或更多充填容器。如上所述,至少H
2沉浸可能涉及充填容器。例示設備係顯示於圖12中,其中四個氣體源(前驅物、NH
3共反應物、H
2、及吹掃氣體)係各連接至充填容器1201。依據諸多實施例,這些氣體源的全部或僅有子集可連接至充填容器。充填容器1201係用以建構一加壓體積的氣體,然後該氣體流至製程腔室中。來自充填容器1201的氣體被加壓(例如至300托-700托)並經由噴淋頭1206進入腔室。亦顯示用於支撐晶圓的台座1208。
返回圖11A及11B,在諸多實施例中,將系統控制器1129用以控制沉積期間的製程條件。控制器1129通常將包含一或更多個記憶體裝置及一或更多處理器。處理器可包含CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接部、步進馬達控制器板等。
控制器1129可控制設備的所有活動。系統控制器1129執行系統控制軟體,包含用於控制特定製程之時序、氣體混合物、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、射頻(RF)功率位準、晶圓卡盤或台座位置、及其他參數的指令集。在一些實施例中,可採用儲存在關聯於控制器1129之記憶體裝置上的其他電腦程式。
通常,將具有與控制器1129相關聯的使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、設備及/或製程條件的圖形軟體顯示器、以及例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等的使用者輸入裝置。
系統控制邏輯可以任何合適的方式加以配置。一般而言,邏輯可在硬體及/或軟體中設計或配置。用於控制驅動電路的指令可為硬編碼或提供作為軟體。指令可藉由「程式化」來提供。如此程式化被理解為包含任何形式的邏輯,包括數位訊號處理器、專用積體電路、及其他具有實施為硬體之特定演算法的裝置中之硬編碼邏輯。程式化亦被理解為包含可在通用處理器上執行的軟體或韌體指令。系統控制軟體可以任何合適的電腦可讀程式語言加以編碼。
用於控制Mo前驅物脈衝、氫脈衝、及氬脈衝、以及製程序列中之任何其他製程的電腦程式編碼可以任何習知電腦可讀程式語言加以編寫:例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran等等。編譯後的目標編碼或腳本由處理器執行,以執行程式中所標識的任務。並且如所指出,程式編碼可為硬編碼。
控制器參數相關於製程條件,例如製程氣體組成及流率、溫度、壓力、冷卻氣體壓力、基板溫度、及腔室壁溫度。這些參數係以配方的形式提供給使用者,且可利用使用者介面輸入。
用於監測製程的訊號可由系統控制器1129的類比及/或數位輸入連接部提供。用於控制製程的訊號係於沉積設備的類比及數位輸出連接部上輸出。
系統軟體可以許多方式加以設計或配置。舉例而言,諸多腔室部件子程式或控制物件可編寫成控制依據所揭示實施例執行沉積製程所必需的腔室部件之操作。針對此目的之程式或程式片段的實例包含基板定位編碼、製程氣體控制編碼、壓力控制編碼、及加熱器控制編碼。
在一些實施例中,控制器1129為系統的一部分,該系統可為上述實例的一部分。如此系統可包含半導體處理設備,包括一或更多處理工具、一或更多腔室、一或更多處理用平台、及/或特定處理部件(晶圓台座、氣流系統等)。這些系統可與電子元件整合,以在半導體晶圓或基板之處理之前、期間、及之後控制其操作。該等電子元件可稱為「控制器」,其可控制一或更多系統的諸多部件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型,可將控制器1129程式化以控制本文所揭示製程的任何者,包括處理氣體的輸送、溫度設定(例如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、一些系統中的射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、定位及操作設定、進出工具及與特定系統連接或介接之其他轉移工具及/或裝載鎖的晶圓轉移。
廣泛而言,可將控制器定義為具有諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子元件,其接收指令、發出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點測量等。積體電路可包含儲存程式指令的韌體形式之晶片、數位訊號處理器(DSP)、定義為特定應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如軟體)的微控制器。程式指令可為以諸多單獨設定(或程式檔案)之形式連通至控制器的指令,其定義用於在半導體晶圓上或針對半導體晶圓或對系統執行特定製程的操作參數。在一些實施例中,操作參數可為製程工程師所定義之配方的一部分,以在晶圓的一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒之製造期間完成一或更多處理步驟。
在一些實施例中,控制器1129可為電腦的一部分或耦合至電腦,該電腦係與系統整合、耦合至系統、以其他方式網路連結至系統、或其組合。舉例而言,控制器1129可在「雲端」中或工廠主機系統的全部或一部分中,此可允許晶圓處理的遠端存取。電腦可實現對系統的遠端存取以監測製造操作的當前進度、檢查過去製造操作的歷史、檢查來自複數個製造操作的趨勢或效能度量,以改變當前處理的參數、將處理步驟設定成依循當前處理、或開始新製程。在一些實例中,遠端電腦(例如伺服器)可通過網路向系統提供製程配方,該網路可包含區域網路或互聯網。遠端電腦可包含實現參數及/或設定之輸入或程式化的使用者介面,然後該參數及/或設定從遠端電腦連通至系統。在一些實例中,控制器接收資料形式的指令,該指令指定用於將在一或更多操作期間執行之處理步驟之各者的參數。該等參數可專用於待執行製程的類型、及控制器配置成與之介接或控制之工具的類型。因此,如上所述,控制器可為分散式,例如藉由包含以網路連結在一起且朝共同目的(例如本文所述製程及控制)運作的一或更多分立控制器。針對如此目的之分散式控制器的實例將為與遠端定位(例如平台層級或作為遠端電腦之一部分)之一或更多積體電路通訊的腔室上之一或更多積體電路,該等積體電路結合以控制腔室上的製程。
在不受限制的情況下,例示系統可包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬鍍覆腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、PVD腔室或模組、CVD腔室或模組、ALD腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子佈植腔室或模組、軌道腔室或模組、以及任何可相關於或用於半導體晶圓之製造及/或製作的其他半導體處理系統。
如上所述,取決於待由工具執行的一或更多製程步驟,控制器可與下列之一或更多者通訊:其他工具電路或模組、其他工具部件、叢集工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、位於工廠各處的工具、主電腦、另一控制器、或將晶圓容器載送往來半導體製造工廠中之工具位置及/或裝載埠的材料運輸用工具。
控制器1129可包含諸多程式。基板定位程式可包含程式碼,用於控制用以將基板裝載至台座或卡盤上及控制基板與腔室之其他部件(例如氣體入口及/或目標)之間之間距的腔室部件。製程氣體控制程式可包含編碼,用於控制氣體組成、流率、脈衝時間,且可選地用於在沉積之前使氣體流入腔室中以穩定腔室中之壓力。壓力控制程式可包含編碼,用於藉由調節例如腔室之排氣系統中的節流閥來控制腔室中的壓力。加熱器控制程式可包含編碼,用於控制通往用以加熱基板之加熱單元的電流。或者,加熱器控制程式可控制例如氦之熱傳氣體向晶圓卡盤的輸送。
可在沉積期間加以監測的腔室感測器之實例包含質量流量控制器、例如壓力計之壓力感測器、及位於台座或卡盤中的熱電偶。經適當程式化的反饋及控制演算法可與來自這些感測器的資料一起使用,以維持所需的製程條件。
前述內容說明所揭示實施例在單腔室或多腔室半導體處理工具中的實施。本文所述的設備及製程可與例如微影圖案化工具或製程結合使用,以供半導體裝置、顯示器、LED、光伏面板等的製造或製作。一般而言,然而並非必須,如此工具/製程將在共同的製造設施中一起使用或進行。膜的微影圖案化通常包含以下步驟的一些或全部者,各步驟皆具有許多可能的工具:(1)使用旋塗或噴塗工具在工件(亦即基板)上施加光阻;(2)使用熱板或爐或UV固化工具使光阻固化;(3)利用例如晶圓步進機之工具將光阻暴露於可見光或UV或 X射線光;(4)使光阻顯影以選擇性地移除光阻,並藉此使用例如濕式工作台之工具將其圖案化;(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具將光阻圖案轉移至下方膜或工件;及(6)使用例如RF或微波電漿光阻剝除器之工具移除光阻。
結論
儘管已針對清楚理解的目的而稍加詳細說明前述實施例,但將顯而易見,可在隨附請求項的範圍內實施若干變更及修飾。應注意,有許多實施本文實施例之製程、系統、及設備的替代方式。因此,本文實施例應視為說明性而非限制性,且實施例不限於本文所提出的細節。
102:基板
104:介電層
105:金屬層
106:擴散阻障層
108:Mo層
202:矽基板
204:絕緣層
205:介電層
206:保形阻障層
208:Mo埋入字元線
209:Mo通孔
210:金屬接點
306:保形阻障層
308:Mo字元線
323:3D NAND結構
324:柱體收縮部
404:介電質材料
406:半導體層
407:金屬矽化物、MSi
x408:Mo接點
411:側壁
414:氮化物層
415:含Mo襯墊層
502:操作
504:操作
506:操作
602:操作
604:操作
606:操作
608:操作
610:操作
612:操作
614:操作
616:操作
702:操作
704:操作
706:操作
708:操作
802:操作
804:操作
806:操作
808:操作
1000:製程站
1001a:反應物輸送系統
1002:製程腔室
1003:汽化點
1004:混合容器
1006:噴淋頭
1008:台座
1010:加熱器
1012:基板
1014:射頻電源、RF電源
1016:匹配網路
1018:蝴蝶閥
1020:入口閥
1050:控制器
1100:系統
1101:來源模組
1103:轉移模組
1107:模組
1109:腔室
1111:站
1113:站
1115:站
1117:站
1119:大氣轉移腔室
1121:裝載鎖
1129:控制器
1157:模組
1157a:模組
1157b:模組
1157c:模組
1201:充填容器
1206:噴淋頭
1208:台座
圖1A-1C為依據諸多實施例的包含鉬(Mo)層之材料堆疊的示意性實例。
圖2A-4B依據諸多實施例提供其中可使用包含Mo層之堆疊的結構之實例。
圖4C顯示了含鉬襯墊層之沉積後的結構之實例。
圖5-8為顯示依據諸多實施例的方法中之操作的流程圖。
圖9A及9B顯示作為沉積後氫沉浸時間之函數的經沉積之含Mo膜的電阻。
圖10、11A、11B、及12顯示適用於依據本文所述實施例進行沉積製程的設備之實例。
502:操作
504:操作
506:操作
Claims (20)
- 一種方法,包含: 使用一第一原子層沉積(ALD)製程從一第一含鉬前驅物及一第一共反應物沉積一含鉬(Mo)層,其中該第一含鉬前驅物為鉬鹵化物或鉬鹵氧化物,該第一共反應物係含氮及含氧其中至少一者,且該含Mo層包含氧及/或氮; 將該含Mo層轉換成一元素Mo層;以及 使用一第二ALD製程從一第二含鉬前驅物及氫(H 2)在該元素Mo層上沉積塊體元素Mo,其中該第二含鉬前驅物為鉬鹵化物或鉬鹵氧化物。
- 如請求項1之方法,其中該含Mo層為鉬氧氮化物、鉬氧化物、或鉬氮化物層。
- 如請求項1之方法,其中將該含Mo層轉換成元素Mo層包含將該含Mo層暴露於氫(H 2)。
- 如請求項1之方法,其中所轉換的該元素Mo層含有小於0.5(原子)%的雜質。
- 如請求項1之方法,其中該含Mo層為一非晶層。
- 如請求項1之方法,其中該含Mo層為一多晶層。
- 如請求項1之方法,其中該第一及第二ALD製程係於相同腔室中執行且不暴露於空氣。
- 如請求項1之方法,其中該方法在低於400˚C的溫度下執行。
- 如請求項1之方法,其中將該含Mo層轉換成元素層係發生在該第二ALD製程期間。
- 如請求項1之方法,更包含將以下步驟重複一或更多次:沉積該含Mo層、將該含Mo層轉換成元素Mo層、及沉積塊體元素Mo。
- 如請求項1之方法,其中該第一ALD製程包含多個ALD循環,且將該含Mo層轉換成元素Mo層包含在該多個ALD循環其中至少複數者期間將該含Mo層暴露於H 2之一或更多脈衝。
- 如請求項1之方法,其中該第一含鉬前驅物及該第二含鉬前驅物為相同的前驅物。
- 如請求項1之方法,其中該第一共反應物為含氮的。
- 如請求項13之方法,其中含氮的該第一共反應物為氨或肼。
- 一種方法,包含: 將一基板暴露於一第一原子層沉積(ALD)製程的多個ALD循環,該第一ALD製程的各ALD循環包含一劑量之第一含鉬前驅物、一劑量之含氮及/或含氧共反應物,且其中該第一含鉬前驅物與該含氮及/或含氧共反應物進行反應,以形成含有鉬、及氮和氧其中一或兩者的膜;及 在該第一ALD製程之後,將該基板暴露於一第二ALD製程的多個ALD循環,該第二ALD製程的各ALD循環包含一劑量之第二含鉬前驅物及一劑量之H 2共反應物,其中第二鉬含前驅物與H 2共反應物進行反應以形成鉬。
- 如請求項15之方法,其中該第一含鉬前驅物與該第二含鉬前驅物相同。
- 如請求項15之方法,其中該第二ALD製程中具有該第一ALD製程中之ALD循環數的至少5倍之ALD循環數。
- 如請求項15之方法,其中該第一ALD製程的多個ALD循環其中至少複數者更包含一劑量之氫(H 2),其中該劑量之H 2係在該循環的該第一含鉬前驅物之劑量及該含氮及/或含氧共反應物之劑量之後。
- 如請求項15之方法,其中該含氮及/或含氧共反應物為含氮共反應物。
- 如請求項19之方法,其中該含氮共反應物為氨或肼。
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