从氮化钛表面去除氧化物制造技术

提供了用于从氮化钛表面去除氧化物的系统和工艺。在一个示例实施中，方法包括将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上。工件可具有氮化钛层。方法可包括对氮化钛层进行基于等离子体的氧化物去除工艺。基于等离子体的氧化物去除工艺可包括：使用等离子体源在工艺气体中通过诱导等离子体生成一种或多种物质；和将工件暴露于等离子体中生成的物质。工艺气体可包括第一气体和第二气体的混合物。第一气体可包括含氢气体和含氮气体的一种或多种。第二气体可包括含氟气体。可包括含氟气体。可包括含氟气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从氮化钛表面去除氧化物
优先权声明
[0001]本申请要求2018年8月31日提交的名称为“Oxide Removal from Titanium Nitride Surfaces(从氮化钛表面去除氧化物)”的美国临时申请系列号62/725,337的优先权权益，其通过引用并入本文。


[0002]本公开大体上涉及半导体加工，并且更具体地涉及从工件，比如半导体工件去除氧化物。

技术介绍

[0003]在半导体加工中，在集成电路的制造中氮化钛表面可用作导电性扩散阻挡层。例如，氮化钛可用作半导体材料(例如，Si、SiGe等)和金属(比如铝、铜或钨)之间的导电性扩散阻挡体。作为扩散层，氮化钛可减少金属和其他杂质(其可大幅度地改变设备性能)扩散入半导体材料。作为导电层，氮化钛层可用作金属和半导体层之间的导电性接触层。

技术实现思路

[0004]本公开的实施方式的各方面和优点将部分在以下描述中陈述，或可从描述中得知，或可通过实施方式的实践而得知。
[0005]本公开的一个示例方面涉及用于处理等离子体处理装置中的工件的方法。该方法包括将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上。工件可具有氮化钛层。方法可包括对氮化钛层进行基于等离子体的氧化物去除工艺。基于等离子体的氧化物去除工艺可包括：通过使用等离子体源在工艺气体中诱导等离子体生成一种或多种物质；和将工件暴露于等离子体中生成的物质。工艺气体可包括第一气体和第二气体的混合物。第一气体可包括含氢气体和含氮气体的一种或多种。第二气体可包括含氟气体。
[0006]参考以下描述和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图阐释了本公开的实施方式，并且与描述一起用来解释相关的原理。
附图说明
[0007]在参考所附附图的说明书中，阐释了针对本领域普通技术人员的实施方式的详细讨论，其中：
[0008]图1描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；
[0009]图2描绘了根据本公开的示例实施方式的示例方法的流程图；
[0010]图3描绘了根据本公开的示例实施方式的示例方法的流程图；
[0011]图4描绘了根据本公开的示例实施方式的与示例氧化物去除工艺相关的示例结果；
[0012]图5描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体后气体注入；
[0013]图6描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；以及
[0014]图7描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置。详细描述
[0015]现在将对在附图中阐释了其一个或多个实施例的实施方式进行详细描述。以解释各实施方式，而非限制本公开的方式提供每个实施例。实际上，对本领域技术人员明显的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可对各实施方式进行各种修改和变化。例如，阐释或描述为一个实施方式的一部分的特征可与另一个实施方式一起使用，以产生又一个实施方式。因此，期望本公开的各方面覆盖这种修改和变化。
[0016]本公开的示例方面涉及用于处理具有氮化钛层的工件的方法。在半导体加工中，在集成电路的制造中氮化钛层可用作导电性扩散阻挡层。例如，氮化钛可用作半导体材料(例如，Si、SiGe等)和金属(比如铝、铜或钨)之间的导电性扩散阻挡体。作为扩散层，氮化钛可减少金属和其他杂质(其可大幅度地改变器件性能)扩散入半导体材料。作为导电层，氮化钛层可用作金属和半导体层之间的导电性接触层。
[0017]在暴露于大气或含氧的环境之下时，氮化钛层会容易氧化。氮化钛层的氧化可导致提高氮化钛的膜电阻率，降低其作为导电层的功效并最终使器件(例如，晶体管)性能劣化的不期望的效果。取决于存储条件和环境，氮化钛层的氧化可在样品与样品间变化。这种可变性可导致集成电路的性能和/或制造的不可预测性。
[0018]从氮化钛膜去除氧可导致更可控的和可再现的刻蚀、去胶、表面清洁和修饰工艺。许多刻蚀、去胶、表面清洁和其他修饰工艺为在真空中进行并且可受含氧环境影响的基于等离子体的工艺。在此方面，如果可在与这些基于等离子体的工艺相同的工艺腔室内进行用于氮化钛层的氧化物去除工艺，其可为有利的。在基于等离子体的工艺中，比如钨、二氧化硅、氮化硅的材料和其他材料可与氮化钛层同时暴露。重要的是在工件的处理期间，这些其他材料不会受损。
[0019]本公开的示例方面涉及用于从工件上的氮化钛膜选择性去除氧化钛和氮氧化物，同时工件上留下的其他材料不受损伤的基于等离子体的工艺。去除氧化钛和氮氧化物可导致氮化钛膜电阻率下降。在一些实施方式中，根据本公开的示例方面的基于等离子体的工艺可在同一处理腔室内在其他基于等离子体的工艺(例如，去胶、刻蚀、表面清洁、表面修饰等)之前、期间和/或之后原位去除氧化钛和/或氮氧化物。通过氧化物去除后合适的表面处理，氮化钛膜上和氮化钛膜中的氧、氧化物和氮氧化物即使在暴露于空气后仍可保持降低的水平。
[0020]根据本公开的示例方面，用于工件上的氮化钛膜的基于等离子体的氧化物去除工艺可使用包含含氢物质、含氮物质和含氟物质的等离子体去除氮化钛膜中的氧化物、氮氧化物和氧。这可导致天然氧化物(和氮氧化物)的去除且膜电阻率降低。另外，根据本公开的示例方面的基于等离子体的氧化物去除工艺可导致甚至在暴露于空气中数天后，氮化钛层中的氧含量仍保持减少。根据本公开的示例方面的基于等离子体的氧化物去除工艺可与一种或多种其他表面修饰工艺(例如，氮化、硫化等)组合以进一步抑制暴露于空气时氮化钛膜的氧化。
[0021]在一些示例实施方式中，方法可包括将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上。
该方法可包括在等离子体腔室中由工艺气体生成等离子体(例如，直接等离子体和/或远程等离子体)。工艺气体可包括氢气(H2)、含氮气体(例如N2)和含氟(F)气体的混合物。在一些实施方式中，工艺气体可包括载气，比如惰性气体，比如氦、氩和/或氙。含氟气体可为，例如，CF4和/或NF3。在一些实施方式中，除了氢气和/或氮气，还可使用NH3，或可使用NH3代替氢气和/或氮气。该方法可包括将具有氮化钛层的工件暴露于等离子体中生成的含氢物质、含氮物质和/或含氟物质。
[0022]以下提供了用于本公开的一个示例实施方式的示例工艺参数：工艺气体：H2流速：约1000至约8000SCCMN2流速：约1000至约8000SCCMCF4流速：约0.1至约220SCCM总工艺气体流速：约2000SCCM至约15000SCCM工艺压力：约200mTorr至约1500mTorr工件温度：约90℃至约400℃。
[0023]在一些实施方式中，另外的基于等离子体的表面处理工艺可在氧化物去除后实施。这种基于等离子体的表面处理工艺可包括但不限于等离子体氮化、表面功能化、聚合物沉积、硫钝化。可在与氧化物去除工艺相同的处理腔室中对工件进行该基于等离子体的表面处理工艺。
[0024]在一些实施方式中，氧化物去除可使用等离子体后气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理等离子体处理装置中的工件的方法，所述方法包括：将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上，所述工件具有氮化钛层；对所述氮化钛层进行基于等离子体的氧化物去除工艺，所述基于等离子体的氧化物去除工艺包括：通过使用等离子体源在工艺气体中诱导等离子体生成一种或多种物质；将工件暴露于等离子体中生成的物质；其中，所述工艺气体包括第一气体和第二气体的混合物，所述第一气体包括含氢气体和含氮气体的一种或多种，所述第二气体包括含氟气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体包括H2气体和N2气体。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体包括NH3气体。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体包括H2气体、N2气体和NH3气体。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二气体包括CF4气体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二气体包括NF3气体。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工艺气体包括H2气体、N2气体和CF4气体，H2气体的流速在约1000SCCM至约8000SCCM的范围内，N2气体的流速在约1000SCCM至约8000SCCM的范围内，CF4气体的流速在约0.1SCCM至约220SCCM的范围内。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述工艺气体的总流速在约2000SCCM至约15000SCCM的范围内。9.根据权利要求1所述的方法，其中，在基于等离子体的氧化物去除工艺期间，所述处理腔室中的压力在约200mTorr至约1500mTorr的范围内。10.根据权利要求1所述的方法，其中，在基于等离子体的氧化物去除工艺期间，工件的温度在约90℃至约400℃的范围内。11.根据权利要求1所述的方法，其中，等离子体源包括感应耦合的等离子体源。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等离子体在通过隔栅与处理腔室隔开的等离子体腔室中生成。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：北京屹唐半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：