TWI755607B - 金屬薄膜之催化沉積 - Google Patents

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Abstract

論述了沉積具有高純度的金屬膜的方法。一些實施例利用包含烷基鹵化物及金屬前驅物的熱ALD製程。一些實施例與介電表面相比在金屬表面上選擇性沉積具有高純度的金屬膜。一些實施例與金屬表面相比在介電表面上選擇性沉積具有高純度的金屬膜。一些實施例沉積具有按原子計大於99%的金屬原子的金屬膜。

Description

金屬薄膜之催化沉積
本揭示的實施例大體係關於用於沉積金屬膜的方法。本揭示的一些實施例涉及用於沉積金屬膜的方法。本揭示的一些實施例係關於金屬膜之選擇性沉積。本揭示的一些實施例經由使用電漿及/或熱暴露條件來控制沉積的位置及/或速率。
半導體工業持續追求由諸如自動載具、虛擬實境、及未來行動元件的新興工業中對行動及高效能系統的需要來驅使的持續元件小型化。為了完成此任務，需要新的高效能材料來迴避在快速縮小微電子元件中的特徵時遇到的固有工程、化學及物理問題。
歸因於其高熔點（承受高電流密度的能力）、異常密度、及傳導電流的能力，釕係一種新提出的用於整合的材料。釕及含釕薄膜具有吸引人的材料及導電性質。已經提出釕膜用於從半導體及微電子元件的前端到後端部分變化的應用。
歸因於其以高產量及精確方式沉積材料的固有能力，釕薄膜將理想地使用薄膜沉積技術沉積，該等技術諸如化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition; CVD)及原子層沉積(Atomic Layer Deposition; ALD)。
剛沉積的釕膜經常與主體釕材料不同。在沉積具有高純度（＞99原子%的Ru）的釕膜（尤其是作為間隙填充材料）時存在特別的挑戰。先前的解決方案利用氧反應物產生的膜，該膜具有與主體材料相比較大的粗糙度。類似地，氫反應物產生較大雜質，該等雜質需要後續退火步驟來移除。最後，電漿沉積製程不能在不產生接縫及潛在地破壞下層基板的情況下沉積間隙填充材料。
由此，需要用於沉積高純度保形釕膜作為間隙填充的方法及材料。亦需要用於沉積釕膜作為間隙填充而不具有接縫或空隙的方法及材料。
另外，隨著半導體元件的設計的演化，在半導體工業中的精確材料製造已進入原子尺寸的時代。在原子尺度下，關鍵僅有數十個原子，存在小的誤差邊限。此前所未有的挑戰需要具有原子水平的精確度的新材料處理技術。然而，增加在原子尺度元件製造中需要的製程流的複雜性可以顯著降低產量並且增加製造成本。
選擇性沉積技術提供了在半導體膜圖案化中用於化學選擇性原子層精確度的潛力。選擇性沉積亦提供了藉由消除微影或其他製程簡化製程流的潛力。
材料的選擇性沉積可以各種方式實現。例如，基於其表面化學性，一些製程可具有對表面的固有選擇性。此等製程係相當罕見的，並且通常需要使表面具有顯著不同的表面能量，諸如金屬及介電質。
由此，需要與介電表面相比在金屬表面上選擇性沉積金屬膜的方法，或反之亦然。
另外，當前元件將鎢膜用於記憶體及邏輯應用。沉積鎢膜在相對高溫度下頻繁地執行，該等溫度可以藉由所形成的元件的熱預算限制。鎢膜經常使用含氟化合物沉積。由於可能存在反應及不利影響，氟通常在沉積製程中係不當的。為了防止氟與下層反應，使用相對厚的阻障層。阻障層沉積降低熱預算及產量。
由此，在本領域中需要不使用氟及/或可以在低溫下沉積的導電材料。
本揭示的一或多個實施例涉及一種金屬沉積方法。將基板相繼暴露至金屬前驅物及烷基鹵化物以形成金屬膜。將基板維持在沉積溫度下。金屬前驅物具有高於沉積溫度的分解溫度。烷基鹵化物包含碳及鹵素。鹵素包括溴或碘。
本揭示的額外實施例涉及一種在第一介電表面上選擇性沉積第一金屬膜的方法。該方法包含提供具有第一介電表面及第二金屬表面的基板。將基板暴露至阻擋化合物以阻擋第二金屬表面。阻擋化合物具有通式R'≡R"，其中R’及R”係烷基或其他含碳基團。將基板相繼暴露至第一金屬前驅物及烷基鹵化物，同時將基板維持在沉積溫度下。烷基鹵化物包含碳及鹵素原子。鹵素原子包含溴或碘，並且沉積溫度係在烷基鹵化物與第一金屬前驅物的分解溫度之間。
本揭示的進一步實施例涉及一種在第二金屬表面上選擇性沉積第一金屬膜的方法。該方法包含提供具有第一介電表面及第二金屬表面的基板。將基板相繼暴露至第一金屬前驅物及烷基鹵化物，同時將基板維持在沉積溫度下。烷基鹵化物包含碳及鹵素原子。鹵素原子包含溴或碘。金屬前驅物及烷基鹵化物均具有高於沉積溫度的分解溫度。
在描述本揭示的若干示例性實施例之前，將理解，本揭示不限於在以下描述中闡述的構造或處理例行程序的細節。本揭示能夠具有其他實施例並且以各種方式實踐或進行。
如本文所使用的「基板」、「基板表面」或類似者指其上執行處理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，取決於應用，其上可以執行處理的基板表面包括但不限於材料，諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(silicon on insulator; SOI)、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、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、及其他導電材料。基板包括但不限於半導體晶圓。基板可暴露至預處理製程，以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化（或以其他方式產生或接枝目標化學部分以賦予化學官能度）、退火及/或烘焙基板表面。除了直接在基板本身的表面上處理之外，在本揭示中，如下文更詳細揭示，所揭示的任何膜處理步驟亦可在基板上形成的下層上執行，並且術語「基板表面」意欲包括如上下文指出的此種下層。因此，例如，在膜/層或部分膜/層已經沉積到基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的暴露表面變為基板表面。給定基板表面所包含何種材料將取決於待沉積何種材料、以及所使用的特定化學物質。
如本文所使用的「原子層沉積」或「循環沉積」指相繼暴露兩種或多種反應性化合物以在基板表面上沉積材料層。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「反應性化合物」、「反應性氣體」、「反應性物質」、「前驅物」、「處理氣體」及類似者可互換使用以意謂具有在表面反應（例如，化學吸附、氧化、還原）中能夠與基板表面或基板表面上的材料反應的物種的物質。基板、或基板的部分單獨地暴露至兩種或多種反應性化合物，該等反應性化合物被引入處理腔室的反應區中。在時域ALD製程中，暴露至每種反應性化合物藉由時間延遲分離以允許每種化合物黏附在基板表面上及/或在基板表面上反應並且隨後從處理腔室吹洗。認為此等反應性化合物相繼暴露至基板。在空間ALD製程中，基板表面的不同部分、或基板表面上的材料同時暴露至兩種或多種反應性化合物，使得在基板上的任何給定點實質上不同時暴露至一種以上的反應性化合物。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，如將由本領域技藝人士理解，在此方面使用的術語「實質上」意謂存在小部分基板可歸因於擴散而同時暴露至多種反應性氣體的可能性，並且不意欲同時暴露。
在時域ALD製程的一個態樣中，將第一反應性氣體（亦即，第一前驅物或化合物A）脈衝到反應區中，接著為第一時間延遲。接下來，將第二前驅物或化合物B脈衝到反應區中，接著為第二延遲。在每個時間延遲期間，將吹洗氣體（諸如氬）引入處理腔室中以吹洗反應區或以其他方式從反應區移除任何殘留的反應性化合物或反應副產物。或者，吹洗氣體可在整個沉積製程中連續流動，使得僅吹洗氣體在反應性化合物的脈衝之間的時間延遲期間流動。交替脈衝反應性化合物，直至在基板表面上形成期望的膜或膜厚度。在任一情況下，脈衝化合物A、吹洗氣體、化合物B及吹洗氣體的ALD製程係一循環。循環可以開始於化合物A或化合物B，並且繼續循環的相應次序，直至獲得具有預定厚度的膜。
在空間ALD製程的一實施例中，第一反應性氣體及第二反應性氣體（例如，金屬前驅物氣體）同時遞送到反應區，但由惰性氣體簾幕及/或真空簾幕分離。基板相對於氣體遞送設備移動，使得基板上的任何給定點暴露至第一反應性氣體及第二反應性氣體。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「前驅物」、「反應物」、「反應性氣體」及類似者可互換使用以指可以與基板表面反應的任何氣體物種。
本揭示的一些實施例涉及使用具有多個氣體埠的反應腔室的製程，該等氣體埠可以用於引入不同化學物質或電漿氣體。空間上，此等氣體埠（亦稱為通道）藉由惰性吹洗氣體及/或真空泵送孔分離以產生氣體簾幕，該氣體簾幕最小化或消除來自不同氣體埠的氣體的混合以避免不當的氣相反應。穿過此等不同的空間上分離的埠移動的晶圓得到連續及多次表面暴露至不同化學物質或電漿環境，使得發生以空間ALD模式的逐層膜生長或表面蝕刻製程。在一些實施例中，處理腔室具有氣體分配部件上的模組架構，並且每個模組部件具有獨立的參數控制（例如，RF或氣體流）以提供控制例如氣體流及/或RF暴露的靈活性。
本揭示的一些實施例提供了用於沉積高純度金屬膜的方法。各個實施例的方法使用原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)來提供純或幾乎純的金屬膜。儘管本揭示的示例性實施例指沉積釕，可以構想本揭示的原理實現沉積高純度金屬膜，而與金屬無關。
本揭示的一些實施例提供了與介電表面相比在金屬表面上選擇性沉積金屬膜的方法。本揭示的一些實施例提供了與金屬表面相比在介電表面上選擇性沉積金屬膜的方法。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「與另一表面相比在一個表面上選擇性沉積膜」及類似者意味著第一量的膜在第一表面上沉積並且第二量的膜在第二表面上沉積，其中第二量的膜少於第一量的膜，或在第二表面上不沉積膜。
在此方面使用的術語「相比」不暗指一個表面在另一表面頂部的實體定向，而是相對於另一表面與一個表面化學反應的熱力學或動力學性質的關係。例如，與介電表面相比將金屬膜選擇性地沉積到金屬表面上意味著金屬膜沉積在金屬表面上，並且少量或沒有金屬膜沉積在介電表面上；或者相對於在介電表面上形成金屬膜，在金屬表面上形成金屬膜係熱力學或動力學有利的。
沉積製程的選擇性大致表達為生長速率的倍數。例如，若一個表面的生長（或沉積）快於不同表面25倍，則該製程將被描述為具有選擇性25:1。在此方面，較高比率指示更具選擇性的製程。
本揭示的一些實施例有利地提供了用於沉積具有高純度的金屬膜的方法。由此，此等高純度膜呈現與其相關聯的主體金屬材料類似的性質。例如，本揭示的一些實施例提供了釕膜，該等釕膜與由習知氧或氫反應物製程沉積的釕膜相比係更光滑的並且具有較低電阻。本揭示的一些實施例有利地提供了保形地填充間隙而無接縫的金屬膜。
本揭示的一些實施例有利地提供了與介電表面相比具有高純度的金屬膜在金屬表面上的選擇性沉積。例如，與介電質相比在銅上選擇性沉積金屬（例如，釕）在沒有額外的蝕刻或微影步驟的情況下有利地提供了銅覆蓋層。此外，選擇性沉積亦可實現用於溝槽的從下到上的間隙填充，該等溝槽在底部及介電側壁處具有金屬觸點。
本揭示的一些實施例有利地提供了與金屬表面相比具有高純度的金屬膜在介電表面上的選擇性沉積。例如，與介電質相比選擇性沉積金屬有利地提供了在後端應用中在障壁或其他介電質上的金屬層。
本揭示的一些實施例利用空間ALD製程，該空間ALD製程在如本文揭示的處理平臺上執行。參見附圖，第1圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的處理平臺100。第1圖所示的實施例僅為一個可能構造的表示，而不應當視為限制本揭示的範疇。例如，在一些實施例中，處理平臺100具有不同數量的處理腔室、緩衝腔室及機器人構造。
處理平臺100包括中央傳遞站110，該中央傳遞站具有複數個側面111、112、113、114、115、116。所示的中央傳遞站110具有第一側面111、第二側面112、第三側面113、第四側面114、第五側面115及第六側面116。儘管圖示了六個側面，本領域技藝人士將理解，例如，取決於處理平臺100的總體構造，中央傳遞站110可以有任何適宜數量的側面。
傳遞站110具有在其中定位的機器人117。機器人117可以係能夠在處理期間移動晶圓的任何適宜機器人。在一些實施例中，機器人117具有第一臂118及第二臂119。第一臂118及第二臂119可以獨立於其他臂移動。第一臂118及第二臂119可以在x-y平面中及/或沿著z軸移動。在一些實施例中，機器人117包括第三臂或第四臂（未圖示）。每個臂可以獨立於其他臂移動。
第一批量處理腔室120可以連接到中央傳遞站110的第一側面111。針對批量時間，第一批量處理腔室120可以經構造為一次處理x個晶圓。在一些實施例中，第一批量處理腔室120可以經構造為同時處理在約四（x=4）至約12（x=12）個的範圍中的晶圓。在一些實施例中，第一批量處理腔室120經構造為同時處理六（x=6）個晶圓。如熟習此項技術者將理解，儘管第一批量處理腔室120可以在裝載/卸載獨立晶圓之間處理多個晶圓，但每個晶圓可在任何給定時間經歷不同處理條件。例如，空間原子層沉積腔室（如第2圖直至第6圖所示）將晶圓暴露至不同處理區域中的不同處理條件，使得隨著晶圓穿過每個區域移動，完成製程。
第2圖圖示了處理腔室200的橫截面，該處理腔室包括氣體分配組件220（亦稱為注射器或注射器組件）、及基座組件240。氣體分配組件220係在處理腔室中使用的任何類型的氣體遞送元件。氣體分配組件220包括面對基座組件240的前表面221。前表面221可以具有用於朝向基座組件240遞送氣體流的任何數量或多種開口。氣體分配組件220亦包括外周緣224，在所示的實施例中，該外周緣實質上係圓的。
所使用的特殊類型的氣體分配組件220可以取決於所使用的特定製程而變化。本揭示的實施例可以與任何類型的處理系統一起使用，其中控制在基座與氣體分配組件之間的間隙。儘管可以採用各種類型的氣體分配組件（例如，噴頭），利用空間氣體分配組件的本揭示的實施例可特別有用的，該等空間氣體分配組件具有複數個實質上平行的氣體通道。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「實質上平行」意味著氣體通道的長軸在相同的大致方向上延伸。在氣體通道的平行度方面可以存在輕微瑕疵。在二元反應中，複數個實質上平行的氣體通道可以包括至少一個第一反應性氣體A通道、至少一個第二反應性氣體B通道、至少一個吹洗氣體P通道及/或至少一個真空V通道。朝向晶圓的頂表面引導從第一反應性氣體A通道、第二反應性氣體B通道及吹洗氣體P通道流動的氣體。一些氣體流跨過晶圓表面水平地移動，並且穿過吹洗氣體P通道移動出處理區域。從氣體分配組件的一端移動到另一端的基板將繼而暴露至每一種處理氣體，從而在基板表面上形成層。
在一些實施例中，氣體分配組件220係由單個注射器單元製成的剛性固定主體。在一或多個實施例中，如第3圖所示，氣體分配組件220由複數個獨立區段（例如，注射器單元222）構成。單件主體或多區段主體可以與所描述的本揭示的各個實施例一起使用。
基座組件240在氣體分配組件220下面定位。基座組件240包括頂表面241及頂表面241中的至少一個凹槽242。基座組件240亦具有底表面243及邊緣244。取決於所處理的基板60的形狀及大小，至少一個凹槽242可以係任何適宜形狀及大小。在第2圖所示的實施例中，凹槽242具有平坦底部以支撐晶圓的底部；然而，凹槽的底部可以變化。在一些實施例中，凹槽具有在凹槽的外周緣周圍的階梯區域，該等區域的大小經調整以支撐晶圓的外周緣。由階梯支撐的晶圓的外周緣的量可以例如取決於晶圓的厚度以及已經存在於晶圓的背側上的特徵的存在而變化。
在一些實施例中，如第2圖所示，在基座組件240的頂表面241中的凹槽242的大小經調整為使得在凹槽242中支撐的基板60具有實質上與基座240的頂表面241共面的頂表面61。如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「實質上共面」意味著晶圓的頂表面與基座組件的頂表面係在±0.2 mm內共面的。在一些實施例中，頂表面係在0.5 mm、±0.4 mm、±0.35 mm、±0.30 mm、±0.25 mm、±0.20 mm、±0.15 mm、±0.10 mm或±0.05 mm內共面的。
第2圖的基座組件240包括支撐柱260，該支撐柱能夠升高、降低及旋轉基座組件240。基座組件可包括加熱器、或氣體線、或者在支撐柱260的中心內的電氣部件。支撐柱260可係增加或減小在基座組件240與氣體分配組件220之間的間隙從而將基座組件240移動到適當位置的主要構件。基座組件240亦可包括微調致動器262，該等微調致動器可以對基座組件240進行微調節以在基座組件240與氣體分配組件220之間產生預定間隙270。
在一些實施例中，間隙270的距離係在約0.1 mm至約5.0 mm的範圍中、或在約0.1 mm至約3.0 mm的範圍中、或在約0.1 mm至約2.0 mm的範圍中、或在約0.2 mm至約1.8 mm的範圍中、或在約0.3 mm至約1.7 mm的範圍中、或在約0.4 mm至約1.6 mm的範圍中、或在約0.5 mm至約1.5 mm的範圍中、或在約0.6 mm至約1.4 mm的範圍中、或在約0.7 mm至約1.3 mm的範圍中、或在約0.8 mm至約1.2 mm的範圍中、或在約0.9 mm至約1.1 mm的範圍中、或約1 mm。
附圖所示的處理腔室200係轉盤型腔室，其中基座組件240可以固持複數個基板60。如第3圖所示，氣體分配組件220可包括複數個單獨的注射器單元222，隨著晶圓在注射器單元下面移動，每個注射器單元222能夠在晶圓上沉積膜。兩個餅型注射器單元222圖示為在基座組件240的近似相對側面上並且在基座組件240之上定位。注射器單元222的此數量僅出於說明目的圖示。將理解，可以包括或多或少的注射器單元222。在一些實施例中，存在足夠數量的餅型注射器單元222以形成與基座組件240的形狀保形的形狀。在一些實施例中，在不影響任何其他注射器單元222的情況下，每個獨立的餅型注射器單元222可獨立地移動、移除及/或替換。例如，一個區段可升高以允許機器人出入在基座組件240與氣體分配組件220之間的區域以裝載/卸載基板60。
具有多個氣體注射器的處理腔室可以用於同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的製程流。例如，如第4圖所示，處理腔室200具有四個氣體注射器組件及四個基板60。在處理開始時，基板60可以在氣體分配組件220之間定位。如由氣體分配組件220下方的虛線圓示出，將基座組件240旋轉17達45°將導致在氣體分配組件220之間的每個基板60移動到氣體分配組件220用於膜沉積。額外的45°旋轉將基板60遠離氣體分配組件220移動。基板60及氣體分配組件220的數量可以係相同或不同的。在一些實施例中，所處理的晶圓的數量與氣體分配組件相同。在一或多個實施例中，所處理的晶圓的數量係氣體分配組件的數量的一部分或整數倍。例如，若存在四個氣體分配組件，則存在所處理的4x個晶圓，其中x係大於或等於一的整數值。在示例性實施例中，氣體分配組件220包括由氣體簾幕分離的八個處理區域，並且基座組件240可以固持六個晶圓。
第4圖所示的處理腔室200僅表示一個可能的構造並且不應當視為限制本揭示的範疇。此處，處理腔室200包括複數個氣體分配組件220。在所示的實施例中，存在關於處理腔室200均勻間隔開的四個氣體分配組件220（亦稱為注射器組件）。所示的處理腔室200係八邊形；然而，本領域技藝人士將理解此為一個可能的形狀，並且不應當視為限制本揭示的範疇。所示的氣體分配組件220係梯形的，但可以係單個圓形部件或由複數個餅型區段構成，如第3圖所示。
第4圖所示的實施例包括裝載閘腔室280、或輔助腔室，如緩衝站。此腔室280連接到處理腔室200的一側，例如，以允許基板（亦稱為基板60）從處理腔室200裝載/卸載。晶圓機器人可在腔室280中定位以將基板移動到基座上。
轉盤（例如，基座組件240）的旋轉可以係連續或間斷（不連續）的。在連續處理中，晶圓恆定地旋轉，使得該等晶圓輪流暴露至每個注射器。在不連續處理中，晶圓可以移動到注射器區域並且停止，且隨後移動到注射器之間的區域84並且停止。例如，轉盤可以旋轉，使得晶圓從跨注射器的注射器間區域移動（或在注射器附近停止）並且移動到下一注射器間區域上，此處轉盤可以再次暫停。在注射器之間的暫停可以提供在每次層沉積（例如，暴露至電漿）之間的額外處理例行程序的時間。
第5圖圖示了氣體分配組件220的區段或部分，其可被稱為注射器單元。注射器單元222可以獨立地或與其他注射器單元結合使用。例如，如第6圖所示，第5圖的四個注射器單元222結合以形成單個氣體分配組件220。（分離四個注射器單元的線為了清晰而未圖示。）儘管第5圖的注射器單元222除了吹洗氣體埠255及真空埠245之外還具有第一反應性氣體埠225及第二氣體埠235，注射器單元222並不需要所有此等部件。
參見第5圖及第6圖，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個區段（或注射器單元222），每個區段係相同或不同的。氣體分配組件220在處理腔室內定位並且在氣體分配組件220的前表面221中包含複數個伸長氣體埠225、235、245。複數個伸長氣體埠225、235、245、255從鄰近內周緣223的區域朝向鄰近氣體分配組件220的外周緣224的區域延伸。所示的複數個氣體埠包括第一反應性氣體埠225、第二氣體埠235、圍繞第一反應性氣體埠及第二反應性氣體埠的每一個的真空埠245、以及吹洗氣體埠255。
參考第5圖或第6圖所示的實施例，當開始埠從至少關於內周邊區域延伸到至少關於外周邊區域時，然而，埠可以與僅徑向地從內部到外部區域相比延伸得更多。由於真空埠245圍繞反應性氣體埠225及反應性氣體埠235，埠可以切線方向延伸。在第5圖及第6圖所示的實施例中，在所有邊緣（包括鄰近內周邊區域及外周邊區域）上由真空埠245圍繞楔形反應性氣體埠225、235。
參見第5圖，隨著基板沿著路徑227移動，基板表面的每個部分暴露至各種反應性氣體。為了遵循路徑227，基板將暴露至或「看到」吹洗氣體埠255、真空埠245、第一反應性氣體埠225、真空埠245、吹洗氣體埠255、真空埠245、第二氣體埠235及真空埠245。因此，在第5圖所示的路徑227的末端處，基板已經暴露至第一反應性氣體及第二反應性氣體以形成層。所示的注射器單元222構成四分之一圓，但可以係較大或較小的。第6圖所示的氣體分配組件220可以被認為係串聯連接的第3圖的四個注射器單元222的組合。
第5圖的注射器單元222圖示了分離反應性氣體的氣體簾幕250。術語「氣體簾幕」用於描述分離反應性氣體使其不混合的氣體流或真空的任何組合。第5圖所示的氣體簾幕250包含真空埠245鄰接第一反應性氣體埠225的部分、在中間的吹洗氣體埠255以及真空埠245鄰接第二氣體埠235的部分。氣體流及真空的此組合可以用於防止或最小化第一反應性氣體與第二反應性氣體的氣相反應。
參見第6圖，來自氣體分配組件220的氣體流及真空的組合分離成複數個處理區域350。處理區域圍繞獨立氣體埠225、235粗略定義，在350之間具有氣體簾幕250。第6圖所示的實施例構成八個單獨的處理區域，其間具有八個單獨的氣體簾幕250。處理腔室可以具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個或12個處理區域。
在處理期間，基板可在任何給定時間暴露至多於一個處理區域350。然而，暴露至不同處理區域的部分將具有分離二者的氣體簾幕。例如，若基板的前緣進入包括第二氣體埠235的處理區域，基板的中部將在氣體簾幕250下方，並且基板的後緣將在包括第一反應性氣體埠225的處理區域中。
將工廠界面（如第4圖所示，可為例如裝載閘腔室280）圖示為連接到處理腔室200。將基板60圖示為重疊在氣體分配組件220上方以提供參考框架。基板60可經常放置在基座組件上，該基座組件應固持在氣體分配組件220的前表面221。基板60經由工廠界面載入處理腔室200中到基板支撐件或基座組件上（參見第4圖）。可以將基板60圖示為在處理區域內定位，這是因為基板位於鄰近第一反應性氣體埠225並且在兩個氣體簾幕250a、250b之間。沿著路徑227旋轉基板60將圍繞處理腔室200逆時針移動基板。因此，基板60將穿過第八處理區域350h（包括其間的所有處理區域）暴露至第一處理區域350a。
本揭示的一些實施例涉及具有複數個處理區域350a-350h的處理腔室200，其中每個處理區域藉由氣體簾幕250與相鄰區域分離。例如，在第6圖中圖示處理腔室。取決於氣體流的佈置，在處理腔室內的氣體簾幕及處理區域的數量可以係任何適宜數量。第6圖所示的實施例具有八個氣體簾幕250及八個處理區域350a-350h。
返回參見第1圖，處理平臺100包括加工腔室140，該加工腔室連接到中央傳遞站110的第二側面112。一些實施例的加工腔室140經構造為在第一批量處理腔室120中的處理之前及/或之後將晶圓暴露至製程以加工晶圓。一些實施例的加工腔室140包含退火腔室。退火腔室可以係爐退火腔室或快速熱退火腔室，或者經構造為在預定溫度及壓力下固持晶圓並且將氣體流提供到腔室的不同腔室。
在一些實施例中，處理平臺進一步包含第二批量處理腔室130，該第二批量處理腔室連接到中央傳遞站110的第三側面113。第二批量處理腔室130可以類似於第一批量處理腔室120構造，或可以經構造為執行不同製程或處理不同數量的基板。
第二批量處理腔室130可以與第一批量處理腔室120相同或不同。在一些實施例中，第一批量處理腔室120及第二批量處理腔室130經構造為在相同批量時間中用相同數量的晶圓執行相同製程，使得x（在第一批量處理腔室120中的晶圓數量）及y（在第二批量處理腔室130中的晶圓數量）係相同的，並且第一批量時間及（第二批量處理腔室130的）第二批量時間係相同的。在一些實施例中，第一批量處理腔室120及第二批量處理腔室130經構造為具有一或多個不同數量的晶圓（x不等於y）、不同批量時間、或二者。
在第1圖所示的實施例中，處理平臺100包括第二加工腔室150，該第二加工腔室連接到中央傳遞站110的第四側面114。第二加工腔室150可以與加工腔室140相同或不同。
處理平臺100可以包括連接到機器人117的控制器195（未圖示該連接）。控制器195可以經構造為用機器人117的第一臂118在加工腔室140與第一批量處理腔室120之間移動晶圓。在一些實施例中，控制器195亦經構造為用機器人117的第二臂119在第二加工腔室150與第二批量處理腔室130之間移動晶圓。
在一些實施例中，控制器195連接到處理腔室200的基座組件240及氣體分配組件220。控制器195可以經構造為關於中心軸旋轉17基座組件240。控制器亦可以經構造為控制氣體埠225、235、245、255中的氣體流。在一些實施例中，第一反應性氣體埠225提供金屬前驅物的流。在一些實施例中，第二反應性氣體埠235提供反應物的流。在一些實施例中，其他氣體埠（未標記）可提供電漿的流。第一反應性氣體埠225、第二反應性氣體埠235及其他反應性氣體埠（未標記）可以任何處理次序佈置。
處理平臺100亦可以包括連接到中央傳遞站110的第五側面115的第一緩衝站151及/或連接到中央傳遞站110的第六側面116的第二緩衝站152。第一緩衝站151及第二緩衝站152可以執行相同或不同功能。例如，緩衝站可固持晶圓匣，該等晶圓經處理並且返回到初始匣，或第一緩衝站151可固持未處理的晶圓，該等晶圓在處理之後移動到第二緩衝站152。在一些實施例中，一或多個緩衝站經構造為在處理之前及/或之後預加工、預熱或清潔晶圓。
在一些實施例中，控制器195經構造為使用機器人117的第一臂118在第一緩衝站151與一或多個加工腔室140及第一批量處理腔室120之間移動晶圓。在一些實施例中，控制器195經構造為使用機器人117的第二臂119在第二緩衝站152與一或多個第二加工腔室150或第二批量處理腔室130之間移動晶圓。
處理平臺100亦可包括在中央傳遞站110與任何處理腔室之間的一或多個狹縫閥160。在所示的實施例中，在每個處理腔室120、130、140、150與中央傳遞站110之間存在狹縫閥160。狹縫閥160可以打開或關閉以隔離處理腔室內的環境與中央傳遞站110內的環境。例如，若處理腔室將在處理期間產生電漿，則針對彼處理腔室關閉狹縫閥來防止雜散的電漿破壞傳遞站中的機器人可係有用的。
在一些實施例中，處理腔室不可輕易地從中央傳遞站110移除。為了允許對任何處理腔室執行維護，每個處理腔室可進一步包括在處理腔室的側面上的複數個出入門170。出入門170允許人工出入處理腔室而不從中央傳遞站110移除處理腔室。在所示的實施例中，除了連接到傳遞站的側面之外，每個處理腔室的每個側面具有出入門170。包括如此多的出入門170可以使所採用的處理腔室的構造複雜化，這是因為在腔室內的硬體將需要被構造為可穿過該等門出入。
一些實施例的處理平臺包括連接到中央傳遞站110的水箱180。水箱180可以經構造為將冷卻劑提供到任何或所有處理腔室。儘管稱為「水」盒，本領域技藝人士將理解可以使用任何冷卻劑。
在一些實施例中，處理平臺100的大小允許穿過單功率連接器190連接到室功率。單功率連接器190附接到處理平臺100以將功率提供到每個處理腔室及中央傳遞站110。
處理平臺100可以連接到工廠界面102以允許將晶圓或晶圓匣載入處理平臺100。在工廠界面102內的機器人103可以將晶圓或匣移動到緩衝站151、152中及移動出緩衝站151、152。晶圓或匣可以在處理平臺100內藉由中央傳遞站110中的機器人117移動。在一些實施例中，工廠界面102係另一群集工具的傳遞站。
在一些實施例中，處理平臺100或第一批量處理腔室120連接到控制器。控制器可以係相同控制器195或不同控制器。控制器可以耦接到第一批量處理腔室120的基座組件及氣體分配組件並且具有一或多種構造。構造可以包括但不限於用於關於中心軸旋轉基座組件的第一構造、用於將金屬前驅物的流提供到處理區域的第二構造、用於將反應物的流提供到處理區域的第三構造、用於在處理區域中提供電漿的第四構造。
第7圖描繪了根據本揭示的一或多個實施例的用於在基板上形成金屬膜的一般化方法。方法700大致開始於702，其中提供金屬膜將形成在其上的基板並且將該基板放置到處理腔室中。如本文使用，「基板表面」指其上可形成層的任何基板表面。基板表面可能具有其中形成的一或多個特徵、其上形成的一或多層、及其組合。基板（或基板表面）可在沉積金屬膜之前預加工，例如，藉由拋光、蝕刻、還原、氧化、鹵化、羥基化、退火、烘焙、或類似加工。
基板可係能夠在其上沉積材料的任何基板，諸如矽基板、III-V化合物基板、鍺矽(SiGe)基板、磊晶基板、絕緣體上矽(silicon-on-insulator; SOI)基板、顯示器基板，諸如液晶顯示器(liquid crystal display; LCD)、電漿顯示器、電致發光(electro luminescence; EL)燈顯示器、太陽能陣列、太陽能面板、發光二極體(light emitting diode; LED)基板、半導體晶圓、或類似者。在一些實施例中，一或多個額外層可在基板上設置，使得金屬膜可至少部分在該等額外層上形成。例如，在一些實施例中，包含金屬、氮化物、氧化物、或類似者的層或其組合可在基板上設置並且可具有在此一或多層上形成的金屬膜。
於703，基板視情況暴露至阻擋化合物。此製程步驟在下文更全面描述，並且可用於控制沉積製程對包含金屬表面及介電表面的基板的選擇性。
於704，金屬膜在基板上形成。金屬膜可經由循環沉積製程（諸如原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)）、或類似製程形成。在一些實施例中，經由循環沉積製程形成金屬膜可大致包含將基板分別暴露至兩種或多種處理氣體。在時域ALD實施例中，暴露至每種處理氣體係藉由時間延遲/暫停分離以允許處理氣體的組分黏附在基板表面上及/或在基板表面上反應。替代地或組合地，在一些實施例中，吹洗可在將基板暴露至處理氣體之前及/或之後執行，其中惰性氣體用於執行吹洗。例如，可將第一處理氣體提供到處理腔室，接著用惰性氣體吹洗。接下來，可將第二處理氣體提供到處理腔室，接著用惰性氣體吹洗。在一些實施例中，可將惰性氣體連續提供到處理腔室，並且可將第一處理氣體供給或脈衝到處理腔室中，接著將第二處理氣體供給或脈衝到處理腔室中。在此種實施例中，延遲或暫停可在供給第一處理氣體與第二處理氣體之間發生，從而允許惰性氣體連續流動以在供給處理氣體之間吹洗處理腔室。
在空間ALD實施例中，暴露至每種處理氣體對基板的不同部分同時發生，使得基板的一個部分暴露至第一反應性氣體，而基板的不同部分暴露至第二反應性氣體（若僅使用兩種反應性氣體）。基板相對於氣體遞送系統移動，使得基板上的每個點相繼暴露至第一及第二反應性氣體兩者。在時域ALD或空間ALD製程的任何實施例中，序列可重複直至在基板表面上形成預定層厚度。
如本文所使用的「脈衝」或「供給」意欲指間歇地或不連續地引入處理腔室中的源氣體的量。取決於脈衝的持續時間，在每次脈衝中特定化合物的量可隨時間變化。特定處理氣體可包括單個化合物或兩種或多種化合物（例如，下文描述的處理氣體）的混合物/組合。
針對每次脈衝/供給的持續時間係可變的，並且可經調節以適應例如處理腔室的體積容量以及耦合至該處理腔室的真空系統的容量。此外，處理氣體的供給時間可根據處理氣體的流動速率、處理氣體的溫度、控制閥的類型、所採用的處理腔室的類型、以及處理氣體的組分吸附到基板表面上的能力來變化。供給時間亦可基於所形成的層類型以及所形成的元件的幾何形狀變化。供給時間應當足夠長以提供足夠吸附/化學吸附到實質上基板的整個表面上並且在其上形成處理氣體組分層的化合物的體積。
在704處形成金屬膜的製程可藉由將基板暴露至第一反應性氣體來開始。如706處所示，第一反應性氣體包含烷基鹵化物並且暴露至基板達第一時間段。
烷基鹵化物可係用於將鹵素層吸附在基板上用於稍後反應的任何適宜反應物。在一些實施例中，烷基鹵化物包含碳及鹵素。在一些實施例中，鹵素包含溴或碘。在一些實施例中，鹵素不可溶於金屬膜中。如在此方面使用，在金屬膜中不溶解的鹵素包含按原子計小於或等於約2%、小於或等於約1%、或者小於或等於約0.5%的金屬膜。在一些實施例中，烷基鹵化物具有通式R-X，其中R係烷基、烯基、芳基、或其他含碳基團。在一些實施例中，R包含一個至兩個、一個至四個、或者一個至六個碳原子。在一些實施例中，烷基鹵化物包含下列或基本上由下列組成：碘乙烷(H5 C2 I)或二碘甲烷(CH2 I2 )。如在此方面使用，基本上由所提及物種組成的烷基鹵化物包含按莫耳計大於95%、98%、99%或99.5%的所提及物種，不包括任何惰性稀釋氣體。
將烷基鹵化物作為含有烷基鹵化物的氣體遞送到處理腔室。可以一或多次脈衝或持續提供含有烷基鹵化物的氣體。含有烷基鹵化物的氣體的流速可以係任何適宜的流動速率，包括但不限於，流動速率係在約1至約5000 sccm的範圍中、或在約2至約4000 sccm的範圍中、或在約3至約3000 sccm的範圍中或在約5至約2000 sccm的範圍中。含有烷基鹵化物的氣體可以在任何適宜壓力下提供，包括但不限於，壓力在約5 mTorr至約25 Torr的範圍中、或在約100 mTorr至約20 Torr的範圍中、或在約5 Torr至約20 Torr的範圍中、或在約50 mTorr至約2000 mTorr的範圍中、或在約100 mTorr至約1000 mTorr的範圍中、或在約200 mTorr至約500 mTorr的範圍中。
基板暴露至含有烷基鹵化物的氣體的時間段可係必要的任何適宜時間量，以允許烷基鹵化物在基板表面頂上形成適當的吸附層。例如，處理氣體可流動到處理腔室中達約0.1秒至約90秒的週期。在一些時域ALD製程中，含有烷基鹵化物的氣體暴露基板表面達在約0.1秒至約90秒的範圍中、或在約0.5秒至約60秒的範圍中、或在約1秒至約30秒的範圍中、或在約2秒至約25秒的範圍中、或在約3秒至約20秒的範圍中、或在約4秒至約15秒的範圍中、或在約5秒至約10秒的範圍中的一時間。
在一些實施例中，可與含有烷基鹵化物的氣體同時將惰性氣體額外提供到處理腔室。惰性氣體可與含有烷基鹵化物的氣體（例如，作為稀釋氣體）混合或單獨地提供，並且可以脈衝或具有恆定流。在一些實施例中，以在約1至約10000 sccm的範圍中的恆定流將惰性氣體流動到處理腔室中。惰性氣體可係任何惰性氣體，例如，諸如氬、氦、氖、或其組合。
在沉積期間的基板溫度可以例如藉由設置基板支撐件或基座的溫度來控制。在一些實施例中，在約0℃至約600℃的範圍中、或在約25℃至約500℃的範圍中、或在約50℃至約450℃的範圍中、或在約100℃至約400℃的範圍中、或在約200℃至約400℃的範圍中、或在約250℃至約350℃的範圍中的一溫度下固持基板。在一些實施例中，將基板維持在低於金屬前驅物的分解溫度的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在低於烷基鹵化物的分解溫度的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在烷基鹵化物的分解溫度與金屬前驅物的分解溫度之間的一溫度下。
在一或多個實施例中，將基板維持在小於或等於約400℃、或者小於或等於約350℃、或者小於約300℃的一溫度下。在一或多個實施例中，將基板維持在大於或等於約250℃、或者大於或等於約300℃、或者大於約350℃的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在約280℃的一溫度下。
除了前述之外，在將基板暴露至含有烷基鹵化物的氣體時可調節額外的製程參數。例如，在一些實施例中，可將處理腔室維持在約0.2至約100 Torr、或在約0.3至約90 Torr的範圍中、或在約0.5至約80 Torr的範圍中、或在約1至約50 Torr的範圍中的一壓力下。
接下來，在708處，處理腔室（尤其是時域ALD）可使用惰性氣體吹洗。（由於存在分離反應性氣體的氣體簾幕，在空間ALD製程中可能不需要此操作。）惰性氣體可係任何惰性氣體，例如，諸如氬、氦、氖或類似者。在一些實施例中，惰性氣體可係相同的，或替代地，可與在706處將基板暴露至含有烷基鹵化物的氣體期間提供到處理腔室的惰性氣體不同。在其中惰性氣體係相同的實施例中，吹洗可藉由將第一處理氣體從處理腔室轉向來執行，從而允許惰性氣體流過處理腔室，吹洗處理腔室的任何過量的第一處理氣體組分或反應副產物。在一些實施例中，與上文描述的第一處理氣體結合地使用的惰性氣體可在相同流動速率下提供，或在一些實施例中，流動速率可增加或減小。例如，在一些實施例中，可在約0至約10000 sccm的流動速率下將惰性氣體提供到處理腔室以吹洗處理腔室。在空間ALD中，吹洗氣體簾幕在反應性氣體的流動之間維持，並且吹洗處理腔室可能不係必要的。在空間ALD製程的一些實施例中，處理腔室或處理腔室的區域可用惰性氣體吹洗。
惰性氣體的流動可促進從處理腔室移除任何過量的第一處理氣體組分及/或過量的反應副產物，以防止不當的第一及第二處理氣體的氣相反應。
接下來，在710處，將基板暴露至第二處理氣體達第二時間段。第二處理氣體包含與基板表面上的鹵素的吸附層反應的金屬前驅物以沉積金屬膜。第二反應性氣體亦可稱為金屬前驅物氣體。
金屬前驅物可係任何適宜前驅物以與基板上吸附的鹵素層反應。在一些實施例中，金屬前驅物包含金屬中心及一或多個配位體。在一些實施例中，金屬中心包含一或多個金屬原子。換言之，在一些實施例中，金屬前驅物係二聚體、三聚體或四聚體的一或多個。
金屬前驅物可以係具有高於沉積溫度的分解溫度的任何適宜的前驅物。在一些實施例中，金屬前驅物實質上不包含氧或氮原子。由此，在此等實施例中，金屬前驅物不包含羰基、側氧基、胺、或亞胺配位體。在此等參數內，在金屬前驅物上的配位體的數量及配位體的類型可以基於例如金屬原子的氧化狀態而變化。金屬前驅物可以係均配物或雑配物。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個配位體，該配位體包含視情況烷基取代的環戊二烯(Cp)環。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個配位體，該配位體包含視情況烷基取代的苯環。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個對異丙基甲苯配位體。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個配位體，該配位體包含開放或封閉的二烯。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個1,3-丁二烯配位體。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個1,5-己二烯配位體。在一些實施例中，金屬前驅物包含至少一個芳族配位體。在一些實施例中，至少一個芳族配位體包含苯環。在一些實施例中，苯環包含至少一個有機取代基，該取代基包含在1至6的範圍中的碳原子。在一些實施例中，芳族配位體包含至少一個乙苯配位體。在一些實施例中，金屬前驅物包含由雙(乙苯)鉬或基本上由雙(乙苯)鉬組成。在一些實施例中，金屬前驅物包含1,5-己二烯對異丙基甲苯釕或基本上由1,5-己二烯對異丙基甲苯釕組成。
金屬前驅物的金屬對應於沉積的金屬膜的金屬。在一些實施例中，金屬選自鉬、釕、鈷、銅、鉑、鎳或鎢。在一些實施例中，金屬前驅物的金屬具有氧化狀態0。換言之，在一些實施例中，金屬前驅物包含零價金屬錯合物。
額外的處理參數可在將基板暴露至金屬前驅物氣體時調節。例如，在一些實施例中，可將處理腔室維持在約0.2至約100 Torr、或在約0.3至約90 Torr的範圍中、或在約0.5至約80 Torr的範圍中、或在約1至約50 Torr的範圍中的一壓力下。
將金屬前驅物作為金屬前驅物氣體遞送到處理腔室。金屬前驅物氣體可以一或多次脈衝或持續提供。金屬前驅物氣體的流動速率可以係任何適宜的流動速率，包括但不限於流動速率係在約1至約5000 sccm的範圍中、或在約2至約4000 sccm的範圍中、或在約3至約3000 sccm的範圍中或在約5至約2000 sccm的範圍中。金屬前驅物氣體可以在任何適宜壓力下提供，包括但不限於，壓力在約5 mTorr至約25 Torr的範圍中、或在約100 mTorr至約20 Torr的範圍中、或在約5 Torr至約20 Torr的範圍中、或在約50 mTorr至約2000 mTorr的範圍中、或在約100 mTorr至約1000 mTorr的範圍中、或在約200 mTorr至約500 mTorr的範圍中。
基板暴露至金屬前驅物氣體的時間段可係必要的任何適宜時間量，以允許金屬前驅物與基板表面上吸附的鹵素反應。例如，處理氣體可流動到處理腔室中達約0.1秒至約90秒的週期。在一些時域ALD製程中，金屬前驅物氣體暴露基板表面達在約0.1秒至約90秒的範圍中、或在約0.5秒至約60秒的範圍中、或在約1秒至約30秒的範圍中、或在約2秒至約25秒的範圍中、或在約3秒至約20秒的範圍中、或在約4秒至約15秒的範圍中、或在約5秒至約10秒的範圍中的一時間。
在一些實施例中，可與金屬前驅物氣體同時將惰性氣體額外提供到處理腔室。惰性氣體可與金屬前驅物氣體（例如，作為稀釋氣體）混合或單獨地提供，並且可以脈衝或具有恆定流。在一些實施例中，以在約1至約10000 sccm的範圍中的恆定流將惰性氣體流動到處理腔室中。惰性氣體可係任何惰性氣體，例如，諸如氬、氦、氖、或其組合。
接下來，在712處，可使用惰性氣體吹洗處理腔室。惰性氣體可係任何惰性氣體，例如，諸如氬、氦、氖或類似者。在一些實施例中，惰性氣體可係相同的，或替代地，可與在先前的處理過程期間提供到處理腔室的惰性氣體不同。在其中惰性氣體係相同的實施例中，吹洗可藉由將第二處理氣體從處理腔室轉向來執行，從而允許惰性氣體流過處理腔室，吹洗處理腔室的任何過量的第二處理氣體組分或反應副產物。在一些實施例中，與上文描述的第二處理氣體結合地使用的惰性氣體在相同的流動速率下提供，或在一些實施例中，流動速率可增加或減少。例如，在一些實施例中，可在大於0至約10,000 sccm的流動速率下將惰性氣體提供到處理腔室以淨化處理腔室。
儘管第7圖所示的處理方法的一般實施例僅包括反應性氣體的兩次脈衝，將理解這僅係示例性的並且可使用反應性氣體的額外脈衝。在一些實施例中，在不使用含氧反應性氣體的情況下執行方法。704的子製程包含循環。只要反應性氣體由處理腔室的吹洗分離，循環就可以任何次序執行。在一些實施例中，金屬膜以大於或等於約0.2 Å/循環、大於或等於約0.3 Å/循環、大於或等於約0.4 Å/循環、大於或等於約0.5 Å/循環、大於或等於約0.6 Å/循環、大於或等於約0.7 Å/循環、大於或等於約0.8 Å/循環、大於或等於約0.9 Å/循環、大於或等於約1.0 Å/循環、或者大於或等於約1.2 Å/循環的速率沉積。
在不使用電漿反應物的情況下，沉積製程作為熱製程執行。換言之，在一些實施例中，在沒有電漿的情況下執行方法。
接下來，在714處，決定金屬膜是否已達到預定厚度。若尚未達到預定厚度，則方法700返回到704，以繼續形成金屬膜，直至達到預定厚度。一旦已達到預定厚度，方法700可以結束或繼續進行到716，用於可選的進一步處理（例如，另一金屬膜的主體沉積）。在一些實施例中，可沉積金屬膜以形成約10 Å至約10,000 Å的總層厚度，或在一些實施例中，約10 Å至約1000 Å，或在一些實施例中，約50 Å至約5,000 Å。
在一些實施例中，金屬層包含大於或等於約75原子%的鉬、或者大於或等於約80原子%的鉬、或者大於或等於約85原子%的鉬、或者大於或等於約90原子%的鉬、或者大於或等於約95原子%的鉬。
在一些實施例中，金屬層包含小於或等於約10原子%的氧、或者小於或等於約9原子%的氧、或者小於或等於約8原子%的氧、或者小於或等於約7原子%的氧、或者小於或等於約6原子%的氧、或者小於或等於約5原子%的氧、或者小於或等於約4原子%的氧、或者小於或等於約3原子%的氧。
在一些實施例中，金屬層包含在約0.02至約5原子%的範圍中的碘、或者小於或等於約1原子%的碘。
在一些實施例中，金屬層包含小於或等於約20原子%的碳、或者小於或等於約15原子%的碳、或者小於或等於約10原子%的碳、或者小於或等於約5原子%的碳。
在一些實施例中，金屬層包含大於或等於約90原子%的鉬、小於或等於約3原子%的氧、小於或等於約1原子%的碘以及小於或等於約10原子%的碳。
在一些實施例中，金屬層具有小於或等於約40 μohm-cm、或者小於或等於約35 μohm-cm、或者小於或等於約30 μohm-cm、或者小於或等於約25 μohm-cm、或者小於或等於約20 μohm-cm的電阻率。在一些實施例中，金屬層包含鉬並且具有小於或等於約40 μohm-cm、或者小於或等於約35 μohm-cm、或者小於或等於約30 μohm-cm、或者小於或等於約25 μohm-cm、或者小於或等於約20 μohm-cm的電阻率。
在一些實施例中，藉由退火金屬膜進一步處理金屬膜。不受限於理論，咸信在高溫下在Ar或H2 氛圍下退火膜減少金屬膜中的碳及鹵素雜質。在一些實施例中，金屬膜在包含氬或氫氣(H2 )的氛圍下退火，以降低碳及/或鹵素雜質的原子濃度。
藉由一些實施例沉積的金屬膜與藉由已知的基於氧的沉積製程沉積的膜相比較為平滑。在一些實施例中，金屬膜具有小於或等於約10%、小於或等於約8%、小於或等於約5%、或者小於或等於約2%的金屬膜厚度的一表面粗糙度。
金屬膜的純度係高的。在一些實施例中，金屬膜具有按原子計小於或等於約2%、小於或等於約1%、或者小於或等於約0.5%碳的碳含量。在一些實施例中，金屬膜具有按原子計小於或等於約1%或者小於或等於約0.5%鹵素的鹵素含量。在一些實施例中，金屬膜具有按原子計大於或等於約95%、大於或等於約97%、大於或等於約99%、大於或等於約99.5%、或者大於或等於約99.9%金屬原子的純度。
本揭示的一些實施例與第一介電表面相比在第二金屬表面上選擇性沉積第一金屬膜。此等方法類似於如上文描述的方法700，不同之處在於所提供的基板包含第一介電表面及第二金屬表面。（金屬膜的）第一金屬及（基板表面的）第二金屬可係相同金屬或可係不同金屬。在一些實施例中，第一金屬係鉬、釕、鈷、銅、鉑、鎳或鎢，而第二金屬係鎢、鈷或銅。
第一介電表面可由任何適宜的介電材料形成。在一些實施例中，介電材料包含氮或氧原子。不受限於理論，咸信此等材料與烷基鹵化物反應並且防止鹵素吸附到基板表面上，以便催化與金屬前驅物的反應。由此，極少（若有的話）金屬膜在介電表面上形成。
在一些實施例中，沉積溫度低於烷基鹵化物的分解溫度。再者，不受限於理論，咸信若烷基鹵化物分解，則鹵素將可用於在所有表面上與金屬前驅物反應（與組成物無關），從而導致在所有基板表面（包括介電表面）上的金屬膜沉積。在一些實施例中，沉積溫度處於或高於烷基鹵化物的分解溫度。
本揭示的一些實施例與第二金屬表面相比在第一介電表面上選擇性沉積第一金屬膜。此等方法類似於如上文描述的方法700，不同之處在於所提供的基板包含第一介電表面及第二金屬表面，並且於703，基板暴露至阻擋化合物。
於703，至少包含第二金屬表面及第一介電表面的基板暴露至阻擋化合物。阻擋化合物可係用於阻擋第二金屬表面上的沉積的任何適宜化合物。在一些實施例中，阻擋化合物包含在兩個碳原子之間的至少一個三鍵。換言之，在一些實施例中，阻擋化合物包含炔。在一些實施例中，阻擋化合物具有通式R'≡R"。在一些實施例中，R’及R”係相同的。在一些實施例中，R’及/或R”係烷基或其他含碳基團。在一些實施例中，阻擋化合物包含4-12個碳原子。在一些實施例中，R’及/或R”係直鏈的。在一些實施例中，R’及/或R”係支鏈的。在一些實施例中，阻擋化合物包含3-己炔。
（金屬膜的）第一金屬及（基板表面的）第二金屬可係相同金屬或可係不同金屬。在一些實施例中，第一金屬係鉬、釕、鈷、銅、鉑、鎳或鎢，而第二金屬係鎢、鈷或銅。
第一介電表面可由任何適宜介電材料形成。在一些實施例中，介電材料包含氮或氧原子。
如先前提及，在一些實施例中，沉積溫度處於或高於烷基鹵化物的分解溫度。在一些實施例中，沉積溫度係大於或等於約250℃、大於或等於約260℃、大於或等於約270℃、大於或等於約280℃、大於或等於290℃、或者大於或等於約300℃。在一些實施例中，沉積溫度係在約250℃至約450℃的範圍中、或在約300℃至約400℃的範圍中。在一些實施例中，沉積溫度係約350℃。
如先前提及，不受限於理論，咸信此等材料與烷基鹵化物反應並且防止鹵素吸附到基板表面上，以便催化與金屬前驅物的反應。由此，極少（若有的話）金屬膜在介電表面上形成。
然而，當沉積溫度高於烷基鹵化物的分解溫度時，鹵素原子在整個基板表面上沉積，由此允許介電表面上的沉積。在一些實施例中，金屬表面由阻擋化合物阻擋，以便允許極少（若有的話）金屬膜在金屬表面上形成。由此，與金屬表面相比，金屬膜的沉積對介電表面具有選擇性。
一般而言，可以如下理解高純度的金屬膜的沉積。維持在沉積溫度下的基板暴露至烷基鹵化物(R-X)以在基板上吸附R及X，其中R係含碳基團並且X係鹵素。R以R-R或R- 的形式解吸，使X吸附在基板上。將基板暴露至金屬前驅物，M-L，其中M係金屬並且L係配位體。M-L與吸附的X反應以在基板表面上形成M-X，從而釋放L。M-X在基板上與其他M-X部分反應以形成M-M。此反應可產生X-X或X- 。X-X可解吸並且吹洗。X- 可餘留在基板上以進一步與M-L反應。
根據發明者，此一般機制依賴於若干前提。首先，X在M中不溶。不受限於理論，X的不溶性推斷將不在最終的金屬膜中發現可察覺量的X。儘管可能忽略此前提（例如，利用在M中可溶的鹵素），咸信使用在M中可溶的鹵素(X)提供具有較低純度的金屬膜。其次，就鍵強度而言，M-L與M-X相比較弱，M-X與M-M相比較弱。再者，不受限於理論，此等熱力學關係確保上文提及的反應係熱力學有利的。最後，M-L在沉積溫度下係熱穩定的。換言之，金屬前驅物的熱分解溫度高於沉積溫度。本文的理論闡明，若金屬前驅物分解，則沉積的膜將含有可察覺量的前驅物配位體L，通常視作碳雜質。
發明者意外地發現包括金屬前驅物、烷基鹵化物、及滿足所有上文的需求之處理條件的製程沉積高純度的金屬膜。
此外，發明者意外地發現，若沉積溫度低於烷基鹵化物的熱分解溫度，則在不需要使用阻擋層的情況下，與介電表面相比，沉積製程對金屬表面具有選擇性。
另外，發明者意外地發現，若沉積溫度處於或高於烷基鹵化物的熱分解溫度，則藉由將金屬表面暴露至小的炔阻擋化合物，沉積製程可以變得具有選擇性。
本揭示的一些實施例有利地提供在包含高深寬比結構的基板上沉積保形金屬膜的方法。如在此方面所使用，術語「保形」意味著跨基板表面的金屬膜的厚度係均勻的。如在此說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「實質上保形」意味著金屬膜的厚度不相對於膜的平均厚度變化了大於約10%、5%、2%、1%、或0.5%。換言之，實質上保形的膜具有大於約90%、95%、98%、99%或99.5%的保形性。
本揭示的一或多個實施例涉及包含鉬導電層的記憶體元件。在一些實施例中，鉬導電層包含大於或等於約90原子%的鉬、小於或等於約3原子%的氧、小於或等於約1原子%的碘及小於或等於約10原子%的碳，以及小於或等於約40 μohm-cm的電阻率。
在一些實施例中，鉬導電層在阻障層上形成。一些實施例的阻障層具有小於或等於約10 Å、20 Å、30 Å、40 Å或50 Å的厚度。在一些實施例中，在沒有中間阻障層的情況下，鉬導電層在基板上形成。
以上揭示係關於藉由反應物的連續脈衝沉積金屬膜。以下揭示係關於藉由同時或恆定流製程沉積金屬膜。在一些實施例中，連續脈衝方法係ALD方法。在一些實施例中，同時或恆定流方法係CVD方法。儘管處理步驟不同，眾多反應物及處理參數係類似的。
第8圖描繪了根據本揭示的一或多個實施例的用於在基板上形成金屬膜的一般化方法800。第9圖描繪了根據本揭示的一或多個實施例的用於處理的示例性基板。方法800大致開始於810，其中提供金屬膜將形成在其上的基板900並且將該基板放置到處理腔室中。
參見第9圖，圖示了示例性基板900。在一些實施例中，基板900具有基板表面905，該基板表面中具有至少一個特徵910。特徵910具有側壁912、914及底部916。在一些實施例中，介電材料920形成側壁912、914，並且金屬材料930形成底部16。
在一些實施例中，基板900可經歷預處理步驟。於815，基板可視情況具有在基板表面上形成的一或多層。
在一些實施例中，金屬氮化物襯墊在特徵910中沉積。在一些實施例中，金屬氮化物襯墊包含氮化鈦。在一些實施例中，金屬氮化物襯墊具有在約15 Å至約40 Å的範圍中的厚度。在一些實施例中，金屬氮化物襯墊具有約20 Å或約30 Å的厚度。
在一些實施例中，晶種層在基板表面上沉積。在一些實施例中，晶種層係保形層。在一些實施例中，晶種層係連續的。在一些實施例中，晶種層的厚度係在約1 nm至約5 nm的範圍中，或在從約1 nm至約4 nm的範圍中。在一些實施例中，晶種層包含藉由已知的原子層沉積方法沉積的釕層。在一些實施例中，晶種層藉由包含釕前驅物暴露及烷基鹵化物暴露（具有中間吹洗）的ALD循環來沉積。在一些實施例中，晶種層藉由包含釕前驅物暴露及氨電漿暴露（具有中間吹洗）的ALD循環來沉積。
於820，基板視情況暴露至阻擋化合物。此製程步驟在下文更全面描述，並且可用於控制沉積製程對包含金屬表面及介電表面的基板的選擇性。
於830，金屬膜在基板上形成。在830處形成金屬膜的製程可藉由用催化氣體浸泡基板來開始。如840處所示，催化氣體包含烷基鹵化物並且暴露至基板達第一時間段。
烷基鹵化物可係吸附在基板上之層用於稍後反應的任何適宜反應物。換言之，將基板浸泡在烷基鹵化物中形成活化的基板表面。在上文及本文的其他地方描述了烷基鹵化物。
烷基鹵化物可以一或多次脈衝或連續地提供到處理腔室。在一些實施例中，烷基鹵化物與惰性載氣一起提供並且被稱為含有烷基鹵化物的氣體。烷基鹵化物或含有烷基鹵化物的氣體的流動速率及壓力可以係任何適宜值。本文其他地方針對含有烷基鹵化物的氣體揭示的示例性流動速率及壓力亦可在本實施例中應用。
基板浸泡在烷基鹵化物中的時間段可係必要的任何適宜時間量，以允許烷基鹵化物在基板表面上形成足夠的吸附層。例如，可允許烷基鹵化物浸泡基板達大於約3秒或大於約5秒的週期。在一些實施例中，浸泡週期係在約3秒至約60秒的範圍中。
在一些實施例中，可與含有烷基鹵化物的氣體同時將惰性氣體額外提供到處理腔室。惰性氣體可與烷基鹵化物（例如，作為稀釋氣體）混合或單獨地提供並且可以脈衝或具有恆定流。惰性氣體可係任何惰性氣體，例如，諸如氬、氦、氖、或其組合。
接下來，在850處，將基板暴露至第二處理氣體達第二時間段。第二處理氣體包含與基板表面上的烷基鹵化物或鹵素的吸附層反應以沉積金屬膜的金屬前驅物。第二反應性氣體亦可稱為金屬前驅物氣體。
金屬前驅物可係任何適宜前驅物以與基板上吸附的烷基鹵化物層或鹵素層反應。在本文的其他地方描述了適宜的金屬前驅物。
將金屬前驅物作為金屬前驅物氣體遞送到處理腔室。金屬前驅物氣體可以一或多次脈衝或連續提供。金屬前驅物氣體的流動速率及壓力可以係任何適宜的流動速率及壓力。在本文的其他地方論述了用於流動速率及壓力的示例性值。
基板暴露至金屬前驅物氣體的時間段可係必要的任何適宜時間量，以允許金屬前驅物與在基板表面上吸附的鹵素反應。例如，處理氣體可流動到處理腔室中達大於或等於約60秒的週期。在一些實施例中，暴露至金屬前驅物的週期係約100秒、約200秒、約300秒、約400秒或約500秒。
在暴露至金屬前驅物期間的基板溫度可以例如藉由設置基板支撐件或基座的溫度來控制。此溫度亦稱為沉積溫度。在一些實施例中，將基板維持在低於金屬前驅物的分解溫度的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在低於烷基鹵化物的分解溫度的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在烷基鹵化物的分解溫度與金屬前驅物的分解溫度之間的一溫度下。
在一或多個實施例中，將基板維持在小於或等於約400℃、或者小於或等於約350℃、或者小於或等於約300℃、或者小於或等於約250℃、或者小於或等於約200℃的一溫度下。在一或多個實施例中，將基板維持在大於或等於約150℃、或者大於或等於約200℃、或者大於或等於約250℃、或者大於或等於約300℃、或者大於或等於約350℃的一溫度下。在一些實施例中，將基板維持在約225℃或約280℃的一溫度下。
在不使用電漿反應物的情況下將沉積製程執行為熱製程。換言之，在沒有電漿的情況下執行方法。
接下來，在860處，決定金屬膜是否已達到預定厚度。若尚未達到預定厚度，則方法800返回到850，以繼續將基板暴露至金屬前驅物，直至達到預定厚度。一旦已達到預定厚度，方法800可以結束或繼續進行到870，用於可選的進一步處理。在一些實施例中，可沉積金屬膜以形成約10 Å至約10,000 Å的總層厚度，或在一些實施例中，約20 Å至約1000 Å，或在一些實施例中，約50 Å至約200 Å。
本揭示的一些實施例與第一介電表面相比在金屬表面上選擇性沉積金屬膜。此等方法類似於如上文描述的方法800。所提供的基板包含介電表面及金屬表面。在一些實施例中，如第9圖所示的基板經處理以在特徵910的底部916處在金屬表面上選擇性形成從下到上的間隙填充。
金屬膜的金屬及基板表面的金屬可係相同金屬或可係不同金屬。介電表面可由任何適宜的介電材料形成。在一些實施例中，介電材料包含氮或氧原子。不受限於理論，咸信此等材料與烷基鹵化物反應並且防止鹵素吸附到基板表面上，以便催化與金屬前驅物的反應。由此，極少（若有的話）金屬膜在介電表面上形成。
在一些實施例中，沉積溫度低於烷基鹵化物的分解溫度。再者，不受限於理論，咸信若烷基鹵化物分解，則鹵素將可用於在所有表面上與金屬前驅物反應（與組成物無關），從而導致在所有基板表面（包括介電表面）上的金屬膜沉積。在一些實施例中，沉積溫度處於或高於烷基鹵化物的分解溫度。
本揭示的一些實施例有利地提供用於控制金屬膜的沉積的方法。在一些實施例中，控制沉積速率。在一些實施例中，控制沉積位置。
各個實施例的方法使用原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)或化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)的方法以形成金屬膜。以上揭示描述了關於第7圖的示例性ALD製程以及關於第8圖的示例性CVD製程。
如先前提及，第7圖及第8圖所示的大致沉積製程在不使用電漿反應物的情況下執行為熱製程。在下文進一步論述電漿及其他額外反應物的使用及效果。
本揭示的一些實施例有利地提供了在基板特徵或其他結構內沉積金屬膜的方法。示例性特徵或結構包括但不限於溝槽或通孔。
本揭示的一些實施例有利地提供了用於減少在目標特徵外部及特徵開口附近的膜沉積的沉積控制方法。不受限於理論，咸信減少在此等區域中的沉積允許在目標特徵內的較快間隙填充，並且減少特徵開口附近的阻塞以及在特徵內空隙或接縫的形成。
參見第7圖及第8圖，在不限制以上揭示的範疇的情況下，上文描述的ALD及CVD製程利用烷基鹵化物及金屬前驅物來沉積金屬膜。不受限於理論，咸信烷基鹵化物在沉積金屬膜時用作催化劑。由此，如特別由CVD製程證明，將基板表面單次暴露至烷基鹵化物可以用於沉積厚度大於10nm的金屬膜。
本揭示的一些實施例有利地提供了用於降低基板表面的預定區域中的催化劑活性的沉積控制方法。在一些實施例中，降低催化劑的活性。在一些實施例中，消除催化劑的活性。
參見第10A圖至第10D圖，根據本揭示的一或多個實施例圖示了在處理期間的示例性基板400。第10A圖至第10D圖示出的基板1000為了說明而簡化。如上文提及，並且如第9圖所示，在一些實施例中，本揭示的基板含有未在第10A圖至第10D圖中描繪的特徵或結構。
在第10A圖中，基板1000含有基板表面1010。在第10B圖中，將基板表面1010暴露至烷基鹵化物以形成活化表面1020。如上文描述，烷基鹵化物1040吸附至基板表面1010以形成活化的基板表面1020。
在第10C圖中，將活化表面1020的預定區域暴露至去活化加工以形成去活化表面1030。第10B圖及第10C圖所示的烷基鹵化物1040圖示為圓形或卵形，然而，不意欲表達具體分子形狀。類似地，在第10B圖及第10C圖所示的圓形形狀與第10C圖所示的卵形形狀之間的差異僅意欲表達烷基鹵化物在基板表面上的活性及/或相對濃度。
在第10D圖中，將基板1000暴露至金屬前驅物以形成金屬膜1050。如第10D圖所示，在活化表面1020上的金屬膜1050的厚度T1 大於在去活化表面1030上的金屬膜1050的厚度T2 。
在一些實施例中，去活化加工降低活化表面1020上的烷基鹵化物的濃度。在一些實施例中，去活化加工降低活化表面1020上的烷基鹵化物的催化活性。
在一些實施例中，上文關於第10A圖至第10D圖描述的方法經修改為包括在暴露至烷基鹵化物之前的去活化加工。在此方面，去活化加工可理解為在暴露至烷基鹵化物之前「超活化」基板表面1010的預定區域。在暴露至烷基鹵化物之後，與未暴露至去活化加工的表面相比，「超活化」的表面形成較高濃度或活性的烷基鹵化物。在表面之間的濃度及/或活性的差異可用於控制沉積。在一些實施例中，表面可如上文關於第10C圖至第10D圖描述進一步去活化。
厚度T1 大於厚度T2 。由此，本揭示的一些實施例有利地提供了用於控制在基板表面的預定區域中的沉積量的沉積控制方法。
在一些實施例中，T1 :T2 的比率係大於或等於約1:1、大於或等於約2:1、大於或等於約3:1、大於或等於約4:1、大於或等於約5:1、或者大於或等於約10:1。在一些實施例中，極少至沒有金屬沉積在去活化表面1030上發生。換言之，在一些實施例中，厚度T2 係約0。換言之，基本上沒有在去活化表面1030上沉積的金屬膜1050的量。如在此方面所使用，「基本上沒有」意味著在去活化表面上的金屬膜涵蓋小於5%、小於2%、小於1%或小於0.5%的去活化表面。
在活化表面1020及去活化表面1030上沉積的金屬膜1050的厚度與活化表面1020及去活化表面1030上的沉積速率直接成比例。由此，本揭示的一些實施例有利地提供了用於控制在基板表面的預定區域中的沉積速率的沉積控制方法。
在一些實施例中，將整個基板表面暴露至去活化加工。本揭示的一些實施例可用於控制整個基板上的沉積量。本揭示的一些實施例中可用於控制整個基板上的沉積速率。
在未圖示的一些實施例中，基板1000包含一或多個特徵。在一些實施例中，去活化表面1030係一或多個特徵外部的表面。在一些實施例中，去活化表面1030係一或多個特徵的側壁頂部附近的表面。
不受限於理論，咸信歸因於彼此緊鄰的多個暴露面，在基板特徵附近的表面及彼等特徵的側壁的頂表面更高度活化（呈現較大沉積）。在此等表面上的較大沉積增加在特徵內部形成足夠量膜之前特徵將靠近的可能性。當特徵封閉時，經常形成接縫或空隙。由此，在一些實施例中，去活化表面1030係一或多個特徵的頂部附近的表面。另外，在一些實施例中，去活化表面1030係基板特徵附近的表面。在一些實施例中，在特徵內沉積的金屬膜具有減少的接縫或空隙。在一些實施例中，在特徵內沉積的金屬膜實質上不具有接縫或空隙。如在此方面所使用，術語「實質上沒有接縫」意味著在側壁之間的膜中形成的任何間隙小於側壁的橫截面積的約1%。
在一些實施例中，在不使用電漿的情況下，基板的預定區域暴露至氫氣。
在一些實施例中，將氫氣脈衝引入上文描述的ALD沉積循環。換言之，可將基板暴露至烷基鹵化物、吹洗、氫氣、吹洗、金屬前驅物、吹洗的脈衝序列。在一些實施例中，在暴露至金屬前驅物之後，將基板暴露至氫氣接著吹洗的額外脈衝。在一些實施例中，在暴露至烷基鹵化物之後，將基板暴露至氫氣的額外脈衝接著吹洗。在一些實施例中，在每次暴露至金屬前驅物及/或烷基鹵化物之間的吹洗階段在一些但非所有循環中執行。
在一些實施例中，將氫氣暴露引入上文描述的CVD沉積循環。換言之，基板可用烷基鹵化物浸泡、暴露至氫氣以及暴露至金屬前驅物。在一些實施例中，在暴露至金屬前驅物之前，將基板暴露至氫氣。在一些實施例中，氫氣及金屬前驅物同時流動。
在一些實施例中，將基板的預定區域暴露至包含氫(H2 )、氨(NH3 )或氬(Ar)的一或多個的電漿。在一些實施例中，用於去活化表面的電漿係低功率電漿。在一些實施例中，電漿具有在約50 W至約500 W的範圍中、在約50 W至約300 W的範圍中、在約50 W至約200 W的範圍中、或在約50 W至約100 W的範圍中的功率。
在一些實施例中，電漿暴露時間係小於或等於約30秒、小於或等於約20秒、小於或等於約15秒、小於或等於約10秒、小於或等於約5秒、或者小於或等於約2秒。
在一些實施例中，電漿係導電耦合電漿(conductively coupled plasma; CCP)。在一些實施例中，電漿係感應耦合電漿(inductively coupled plasma; ICP)。在一些實施例中，電漿係在處理環境中產生的直接電漿。在一些實施例中，電漿係在處理環境外部產生的遠端電漿。
在一些實施例中，將電漿脈衝引入上文描述的ALD沉積循環。在一些實施例中，電漿脈衝替換上文關於ALD沉積循環描述的氫氣脈衝。
在一些實施例中，將電漿脈衝引入上文描述的CVD沉積循環。在一些實施例中，電漿脈衝替換上文關於CVD沉積循環描述的氫氣暴露。
在整個此說明書中提及「一個實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、材料、或特性包括在本揭示的至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語諸如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不必指本揭示的相同實施例。此外，特定特徵、結構、材料或特性可以任何適宜方式結合在一或多個實施例中。
儘管已經參考特定實施例描述本文的揭示，將理解，此等實施例僅說明本揭示的原理及應用。本領域技藝人士將瞭解，可以對本揭示的方法及設備進行各種修改及變化，而不脫離本揭示的精神及範疇。因此，本揭示意欲包括在隨附申請專利範圍及其等效的範疇內的修改及變化。
17:旋轉 60:基板 84:區域 100:處理平臺 102:工廠界面 103:機器人 110:中央傳遞站 111:第一側面 112:第二側面 113:第三側面 114:第四側面 115:第五側面 116:第六側面 117:機器人 118:第一臂 119:第二臂 120:第一批量處理腔室 130:第二批量處理腔室 140:加工腔室 150:第二加工腔室 151:第一緩衝站 152:第二緩衝站 160:狹縫閥 170:出入門 180:水箱 190:單功率連接器 195:控制器 200:處理腔室 220:氣體分配組件 221:前表面 222:注射器單元 223:內周緣 224:外周緣 225:第一反應性氣體埠 227:路徑 235:第二氣體埠 240:基座組件 241:頂表面 242:凹槽 243:底表面 244:邊緣 245:真空埠 250:氣體簾幕 255:吹洗氣體埠 260:支撐柱 262:微調致動器 270:間隙 280:裝載閘腔室 350:處理區域 350a:處理區域 350b:處理區域 350c:處理區域 350d:處理區域 350e:處理區域 350f:處理區域 350g:處理區域 700:方法 702:製程序列 703:製程序列 704:製程序列 706:製程序列 708:製程序列 710:製程序列 712:製程序列 714:製程序列 716:製程序列 800:方法 810:製程序列 815:製程序列 820:製程序列 830:製程序列 840:製程序列 850:製程序列 860:製程序列 870:製程序列 900:基板 905:基板表面 910:特徵 912:側壁 914:側壁 916:底部 920:介電材料 930:金屬材料 1000:基板 1010:基板表面 1020:活化表面 1030:去活化表面 1040:烷基鹵化物 1050:金屬膜
為了能夠詳細理解本揭示的上述特徵所用方式，可參考實施例進行對上文簡要概述的本揭示的更特定描述，一些實施例在附圖中示出。然而，將注意，附圖僅示出本揭示的常見實施例，並且由此不被認為限制其範疇，因為本揭示可允許其他等同有效的實施例。
第1圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的處理平臺的示意圖；
第2圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的批量處理腔室的橫截面圖；
第3圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的批量處理腔室的部分透視圖；
第4圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第5圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的在批量處理腔室中使用的楔形氣體分配組件的一部分的示意圖；
第6圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第7圖示出了根據本揭示的一或多個實施例的使用兩個脈衝循環沉積技術形成金屬層的示例性製程序列。
第8圖示出了根據本揭示的一或多個實施例的用於形成釕層的示例性製程序列。
第9圖圖示了根據本揭示的一或多個實施例的示例性基板的橫截面圖；以及
第10A圖至第10D圖示出了根據本揭示的一或多個實施例的在處理期間的示例性基板。
在附圖中，類似部件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外，相同類型的各個部件可藉由元件符號之後跟有虛線及在類似部件之間進行區分的第二標記來進行區分。若在本說明書中僅使用第一元件符號，則本說明適用於具有相同第一元件符號的類似部件的任一個，而與第二元件符號無關。
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700:方法
702:製程序列
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Claims (20)

  1. 一種金屬沉積方法，包含以下步驟：在將一基板維持在一沉積溫度下時將該基板相繼暴露至一金屬前驅物及一烷基鹵化物以形成一金屬膜，該金屬前驅物具有高於該沉積溫度的一分解溫度，並且該烷基鹵化物包含碳及鹵素，並且該鹵素包含溴或碘。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該金屬選自鉬、釕、鈷、銅、鉑、鎳或鎢。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該金屬前驅物包含鍵接到一可選的烷基取代的苯環及一開放或封閉的二烯的一金屬原子。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該烷基鹵化物基本上由碘乙烷或二碘甲烷組成。
  5. 如請求項1所述之方法，其中將該基板暴露至該金屬前驅物及該烷基鹵化物之步驟包含一循環，並且該金屬膜在大於或等於約0.2Å/循環的一速率下沉積。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該金屬膜具有小於或等於該金屬膜的一厚度的約10%的一表面粗糙度。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該金屬膜具有按原子計小於或等於約2%碳的一碳含量。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該金屬膜具有大於或等於約97%金屬的一純度。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該鹵素在該金屬膜中不可溶。
  10. 一種金屬沉積方法，包含以下步驟：在一沉積溫度下將一基板暴露至一烷基鹵化物(R-X)以在該基板上吸附R及X；解吸呈R-R或R的該形式的R；將該基板暴露至一金屬前驅物(M-L)；M-L與該吸附的X反應以形成M-X；以及M-X與M-X反應以形成M-M，其中M-L在該沉積溫度下係熱穩定的，X在M內不可溶，M-L的鍵強度小於M-X，M-X小於M-M，並且該沉積金屬具有在按原子計大於或等於約97%金屬的一純度。
  11. 如請求項10所述之方法，其中R-X在該沉積溫度下係熱穩定的。
  12. 一種在一第二金屬表面上選擇性沉積一第一金屬膜的方法，該方法包含以下步驟：提供具有一第一介電表面及一第二金屬表面的一基板；以及在將該基板維持在一沉積溫度下時將該基板相繼暴 露至一第一金屬前驅物及一烷基鹵化物，該烷基鹵化物包含碳及鹵素原子，該等鹵素原子包含溴或碘，並且該金屬前驅物及該烷基鹵化物均具有高於該沉積溫度的一分解溫度。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該第一金屬選自鉬、釕或鎢。
  14. 如請求項12所述之方法，其中該第一金屬前驅物包含鍵接到一可選的烷基取代的苯環及一開放或封閉的二烯的一金屬原子。
  15. 如請求項12所述之方法，其中該鹵素在該金屬膜中不可溶。
  16. 如請求項12所述之方法，其中該烷基鹵化物基本上由碘乙烷組成。
  17. 如請求項12所述之方法，其中將該基板暴露至該金屬前驅物及該烷基鹵化物之步驟包含一循環，並且該金屬膜在大於或等於約0.2Å/循環的一速率下沉積。
  18. 如請求項12所述之方法，其中該金屬膜具有小於或等於厚度的約10%的一表面粗糙度。
  19. 如請求項12所述之方法，其中該金屬膜具有按原子計小於2%碳的一碳含量。
  20. 如請求項12所述之方法，其中該金屬膜具 有大於或等於約97%金屬的一純度。
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