本发明专利技术提供一种包括作为铜互连的可缩放阻挡扩散层的钽钛合金的多层膜。一种用于在衬底上形成阻挡扩散层的方法包括使用原子层沉积工艺在衬底的特征中沉积钽层。该方法包括使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层。该方法包括对衬底进行退火以形成包括钽‑钛合金的阻挡扩散层。
Multilayer film of tantalum titanium alloy comprising a scalable barrier diffusion layer as a copper interconnect
The present invention provides a multilayer film of tantalum titanium alloy comprising a scalable barrier diffusion layer as a copper interconnect. A method for forming a barrier diffusion layer on a substrate includes depositing a tantalum layer in the characteristics of the substrate using an atomic layer deposition process. The method includes depositing a titanium layer on the tantalum layer using an atomic layer deposition process. The method includes the substrate is annealed to form the include tantalum titanium alloy diffusion barrier layer.
【技术实现步骤摘要】
包括作为铜互连的可缩放阻挡扩散层的钽钛合金的多层膜
本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及用于沉积包括作为用于金属互连的可缩放阻挡扩散层的钽和钛的多层膜的系统和方法。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。目前所命名的专利技术人的工作，在该
技术介绍
部分以及本说明书的在申请时不会以其他方式被认为是现有技术的方面中描述的程度上，既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。现在参考图1，衬底50包括电介质层54和一个或多个下伏层56。特征57(诸如沟槽或通孔)可以限定在电介质层54中。阻挡扩散堆(stack)58沉积在电介质层54上。堆58包括氮化钽(TaN)层60和钽(Ta)层62。铜籽晶层64沉积在阻挡扩散堆58上。铜主体填充层66沉积在铜籽晶层64上。现在参考图2，示出了用于填充衬底50的特征57的方法75。在80，使用物理气相沉积(PVD)将TaN层60沉积在电介质层54上。在82，使用PVD在TaN层60上沉积Ta层62。在84，使用PVD在Ta层62上沉积一个或多个籽晶层64。在86，在特征57中沉积主体Cu填充物。铜(Cu)抗电迁移并具有相对低的电阻。结果，Cu被广泛用作互连材料。物理气相沉积(PVD)通常用于沉积包括TaN层60和Ta层62的阻挡扩散堆58。阻挡扩散堆58之后是一个或多个PVDCu层的沉积，所述一个或多个PVDCu层用作针对Cu主体填充层66的一个或多个籽晶层64。籽晶层64和阻挡扩散堆58的总厚度通常为8-10nm。使用这种方法对于在一些拓扑中指定的较窄特征是不可行的。
技术实现思路
一种用于在衬底上形成阻挡扩散层的方法包括：a)使用原子层沉积工艺在衬底的特征内沉积钽层；b)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；以及c)对所述衬底进行退火以形成包括钽-钛合金的阻挡扩散层。在其它特征中，所述方法包括在(c)之前重复(a)和(b)一次或多次。该方法包括(d)在阻挡扩散层上沉积铜籽晶层。该方法包括(e)在所述铜籽晶层上执行主体铜填充。(c)在(d)和(e)之前进行。(c)在(d)之后并且在(e)之前进行。(c)在(d)和(e)之后进行。在其它特征中，所述退火在200℃至450℃的温度范围内的温度下进行。所述退火执行持续在2至10分钟的范围内的预定时间段。所述阻挡扩散层具有小于8nm的厚度。所述阻挡扩散层具有大于或等于2nm且小于或等于6nm的厚度。所述阻挡扩散层具有大于或等于2nm且小于或等于4nm的厚度。在其它特征中，该方法包括使用卤化钽前体气体来沉积钽层。该方法包括使用氯化钽(TaCl5)前体气体来沉积钽层。该方法包括使用卤化钛前体气体来沉积所述钛层。该方法包括碘化钛(TiI4)前体气体来沉积所述钛层。在退火之后，所述阻挡扩散层的钽-钛合金中的钛浓度按原子量计量为2-30％。一种用于在衬底上形成阻挡扩散堆的方法包括：a)使用原子层沉积工艺在衬底的特征内沉积钛层；b)使用原子层沉积工艺在所述钛层上沉积钽层；c)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；以及d)对所述衬底进行退火以形成包括氧化钛层和钽-钛合金的阻挡扩散堆。在其它特征中，所述方法包括，在(d)之前重复(b)和(c)一次或多次。该方法包括(e)在阻挡扩散堆上沉积铜籽晶层。该方法包括(f)在所述铜籽晶层上执行主体铜填充。(d)在(e)和(f)之前进行。(d)在(e)之后并且在(f)之前进行。在其它特征中，所述退火在200℃至450℃的温度范围内的温度下进行。所述退火执行持续在2至10分钟的范围内的预定时间段。所述阻挡扩散堆具有小于8nm的厚度。所述阻挡扩散堆具有大于或等于2nm且小于或等于6nm的厚度。所述阻挡扩散堆具有大于或等于2nm且小于或等于4nm的厚度。在其它特征中，该方法包括使用卤化钽前体气体来沉积钽层。该方法包括使用氯化钽(TaCl5)前体气体来沉积所述钽层。该方法包括使用卤化钛前体气体来沉积所述钛层。该方法包括使用碘化钛(TiI4)前体气体来沉积所述钛层。在退火之后，所述阻挡扩散堆的钽-钛合金中的钛的浓度按原子量计量为2-30％。根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。具体而言，本专利技术的一些方面可以描述如下:1.一种用于在衬底上形成阻挡扩散层的方法，包括：a)使用原子层沉积工艺在所述衬底的特征沉积钽层；b)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；和c)对所述衬底进行退火以形成包括钽-钛合金的所述阻挡扩散层。2.根据条款1所述的方法，其还包括在(c)之前重复(a)和(b)一次或多次。3.根据条款1所述的方法，其还包括(d)在所述阻挡扩散层上沉积铜籽晶层。4.根据条款3所述的方法，其还包括(e)在所述铜籽晶层上执行主体铜填充。5.根据条款4所述的方法，其中(c)在(d)和(e)之前进行。6.根据条款4所述的方法，其中(c)在(d)之后并且在(e)之前进行。7.根据条款4所述的方法，其中(c)在(d)和(e)之后进行。8.根据条款1所述的方法，其中所述退火在200℃至450℃的温度范围内的温度下进行。9.根据条款1所述的方法，其中所述退火执行持续在2至10分钟的范围内的预定时间段。10.根据条款1所述的方法，其中所述阻挡扩散层具有小于8nm的厚度。11.根据条款1所述的方法，其中所述阻挡扩散层具有大于或等于2nm且小于或等于6nm的厚度。12.根据条款1所述的方法，其中所述阻挡扩散层具有大于或等于2nm且小于或等于4nm的厚度。13.根据条款1所述的方法，其还包括使用卤化钽前体气体来沉积所述钽层。14.根据条款1所述的方法，其还包括使用氯化钽(TaCl5)前体气体来沉积所述钽层。15.根据条款1所述的方法，其还包括使用卤化钛前体气体来沉积所述钛层。16.根据条款1所述的方法，还包括使用碘化钛(TiI4)前体气体来沉积所述钛层。17.根据条款1所述的方法，其中，在退火之后，所述阻挡扩散层的所述钽-钛合金中的钛浓度按原子量计量为2-30％。18.一种用于在衬底上形成阻挡扩散堆的方法，包括：a)使用原子层沉积工艺在所述衬底的特征沉积钛层；b)使用原子层沉积工艺在所述钛层上沉积钽层；c)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；和d)对所述衬底进行退火以形成包括氧化钛层和钽-钛合金的所述阻挡扩散堆。19.根据条款18所述的方法，其中，在(d)之前重复(b)和(c)一次或多次。20.根据条款18所述的方法，其还包括(e)在所述阻挡扩散堆上沉积铜籽晶层。21.根据条款20所述的方法，其还包括(f)在所述铜籽晶层上执行主体铜填充。22.根据条款21所述的方法，其中(d)在(e)和(f)之前进行。23.根据条款21所述的方法，其中(d)在(e)之后并且在(f)之前进行。24.根据条款21所述的方法，其中(d)在(e)和(f)之后进行。25.根据条款18所述的方法，其中所述退火在200℃至450℃的温度范围内的温度下进行。26.根据条款18所述的方法，其中所述退火执行持续在2至10分钟的范围内的预定时间段。27.根据条款18所述的方法，其中所述阻挡扩散堆具有小于8nm的厚度。28.根据条款18所述的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在衬底上形成阻挡扩散层的方法，包括：a)使用原子层沉积工艺在所述衬底的特征沉积钽层；b)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；和c)对所述衬底进行退火以形成包括钽‑钛合金的所述阻挡扩散层。
【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/969,6371.一种用于在衬底上形成阻挡扩散层的方法，包括：a)使用原子层沉积工艺在所述衬底的特征沉积钽层；b)使用原子层沉积工艺在所述钽层上沉积钛层；和c)对所述衬底进行退火以形成包括钽-钛合金的所述阻挡扩散层。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在(c)之前重复(a)和(b)一次或多次。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括(d)在所述阻挡扩散层上沉积铜籽晶层。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括(e)在所述铜籽晶层上执行主体铜填充。5.根据权利要求4所述的方法，其中(c)在(...
【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·雷蒙德·贝塞尔，桑杰·戈皮纳特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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