包含钼的膜的气相沉积制造技术

提供了用于在衬底上形成包含钼的薄膜的气相沉积过程。在一些实施例中，该过程包括多个沉积循环，其中衬底分别与包含卤化钼的气相钼前体、包含CO的第一反应物和包含H2的第二反应物接触。在一些实施例中，薄膜包括MoC、Mo2C或MoOC。在一些实施例中，衬底另外与氮反应物接触，并且沉积包括钼、碳和氮的薄膜，例如MoCN或MoOCN。或MoOCN。或MoOCN。

【技术实现步骤摘要】
包含钼的膜的气相沉积


[0001]本申请总体涉及用于形成包含钼的膜的气相沉积过程。包含钼碳的薄膜可以通过循环气相沉积过程沉积，比如原子层沉积，例如使用CO和H2作为还原剂。

技术介绍

[0002]氮化钛(TiN)是半导体工业中最广泛使用的材料之一，因此被沉积用于许多目的，例如衬里、阻挡/粘附层等。然而，TiN膜具有相对较高的电阻率，并且不能扩展到用于高级IC节点的更高p金属功函数要求。碳化钼膜可以替代TiN膜。然而，利用卤化反应物形成钼膜的沉积过程通常具有蚀刻或污染其它材料的缺点。

技术实现思路

[0003]一方面，提供了沉积包含钼的薄膜的气相沉积方法。在一些实施例中，薄膜包括钼和碳，比如通过气相沉积过程提供的碳化钼(MoC、Mo2C)薄膜、碳氧化钼(MoOC)薄膜、碳氧氮化钼(MoOCN)薄膜或碳氮化钼(MoCN)薄膜。在一些实施例中，沉积过程是原子层沉积(ALD)过程。
[0004]在一些实施例中，一种用于在反应空间中的衬底上形成包含钼的薄膜(比如包含钼和碳的薄膜)的气相沉积过程包括多个沉积循环，该沉积循环包括使衬底与包含气相钼前体(比如卤化钼)的第一反应物接触，随后使衬底与例如包含碳和氧(比如CO)的气相第二反应物和包含氢(比如H2)的气相第三反应物接触。沉积循环可以重复两次或更多次，以形成包含钼的薄膜。在一些实施例中，薄膜包括钼和碳。在一些实施例中，衬底交替且顺序地与第一反应物、第二反应物和第三反应物接触。在一些实施例中，衬底与第一反应物接触，随后同时与第二和第三反应物接触。
[0005]在一些实施例中，薄膜是MoC、Mo2C或MoOC薄膜。在一些实施例中，薄膜是MoOCN或MoCN薄膜。在一些实施例中，薄膜是钼薄膜。
[0006]在一些实施例中，钼前体是卤化钼，比如MoCl5、MoBr2或MoI3。在一些实施例中，钼前体是卤氧化钼，比如MoOCl4或MoO2Cl2。
[0007]在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是钼前体、第二反应物和第三反应物。在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是钼前体、CO和H2。
[0008]在一些实施例中，沉积过程还包括使衬底与一种或多种附加反应物接触。在一些实施例中，第四反应物包含氮，例如包含NH3的第四反应物。在一些实施例中，第四反应物包含氧。在一些实施例中，衬底与氧反应物比如H2O、O3、H2O2、N2O、NO2或NO接触。在一些实施例中，在衬底与第一反应物接触之后并且在衬底与第二和第三反应物接触之前，衬底与第四反应物接触。在一些实施例中，衬底在与第一、第二和第三反应物接触之后与第四反应物接触。
[0009]在一些实施例中，沉积循环按顺序包括使衬底与包含钼前体的第一反应物接触，使衬底与第二反应物(比如CO)接触以及使衬底与第三反应物(比如H2)接触。在一些实施例
中，沉积循环按顺序包括使衬底与第一前体接触，随后同时使衬底与第二和第三反应物接触。在一些实施例中，第三反应物还包括NH3。在一些实施例中，衬底单独与包含NH3的第四反应物接触。
[0010]在一些实施例中，钴薄膜沉积在含钼薄膜上。
[0011]在一些实施例中，用于沉积碳化钼或碳氧化钼的沉积循环按顺序包括：使衬底与包含钼前体的第一反应物接触，使衬底与包含CO的第二反应物接触以及使衬底与包含H2的第三反应物接触。在一些实施例中，沉积循环按顺序包括使衬底与第一前体接触，随后同时使衬底与第二和第三反应物接触。
[0012]在一些实施例中，一种用于在反应空间中的衬底上形成包含钼、碳和氮的薄膜的过程包括沉积循环，该沉积循环包括使衬底与包含钼前体(比如卤化钼)的第一反应物接触，随后使衬底与包含CO的第二反应物和包含NH3的第三反应物接触。
[0013]沉积循环可以重复两次或更多次，以形成所需厚度的薄膜。在一些实施例中，在每个接触步骤之后，例如在衬底与第一反应物接触之后并且在衬底与第二和/或第三反应物接触之前，从反应空间移除过量的反应物和如果存在的反应副产物。
[0014]在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是卤化钼、CO和H2。在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是卤化钼、CO和NH3。在一些实施例中，第三反应物包括NH3和H2。在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是卤化钼、CO、H2和NH3。
附图说明
[0015]根据详细描述和附图，将更好地理解本文描述的实施例，附图旨在说明而不是限制本专利技术，其中：
[0016]图1A是根据某些实施例的半导体器件结构的简化截面图。
[0017]图1B是根据某些实施例的间隙填充结构的简化截面图。
[0018]图2是示出根据某些实施例的通过原子层沉积(ALD)沉积来沉积包含钼和碳的金属膜的过程的流程图。
[0019]图3是示出根据某些实施例的通过原子层沉积(ALD)沉积来沉积包含钼和碳的金属膜的过程的流程图。
[0020]图4是示出根据某些实施例的通过原子层沉积(ALD)沉积来沉积包含钼和碳的金属膜的过程的流程图。
具体实施方式
[0021]气相沉积过程可用于沉积包含钼的材料，比如包含钼的薄膜、包含钼和碳的薄膜以及包含钼、碳和氮的薄膜。在一些实施例中，气相沉积过程利用包括钼前体比如卤化钼的第一反应物、第二气相反应物和第三气相反应物。在一些实施例中，第二和第三反应物中的一种或两种可以包含还原剂。在一些实施例中，第二和第三反应物都包含还原剂。在一些实施例中，第二反应物包括碳源，例如CO。在一些实施例中，第三反应物包括H2和/或NH3。在一些实施例中，第三气相反应物可以包括肼。在一些实施例中，利用附加反应物，并且还可以包括例如H2和/或NH3。在一些实施例中，可以利用包含氧的附加反应物，例如H2O、O3、H2O2、N2O、NO2或NO。在一些实施例中，通过气相沉积过程沉积包含钼的薄膜，比如钼膜，包含钼和
碳的薄膜，比如碳化钼(例如MoC、Mo2C)薄膜、碳氧化钼(MoOC)薄膜，或者包含钼、碳和氮的薄膜，比如碳氧氮化钼(MoOCN)薄膜或碳氮化钼(MoCN)薄膜。在一些实施例中，气相沉积过程是原子层沉积(ALD)过程。
[0022]在一些实施例中，通过所公开的方法沉积包含钼或钼和碳的薄膜，比如碳化钼、碳氧化钼、碳氮化钼或碳氧氮化钼，并且可以在各种情况下使用，例如作为CMOS结构中的栅极材料或者作为间隙填充结构的阻挡/粘附层，例如，如图1A和1B所示。在一些实施例中，薄膜可以在钴间隙填充过程中用作粘附层。在一些实施例中，薄膜可以用作金属栅极的低电阻率P金属。在一些实施例中，薄膜可以用作逻辑或存储器应用中金属化的低电阻率阻挡或成核层。
[0023]作为非限制性示例，图1A是根据某些实施例的半导体器件结构100的简化截面图，图1B是根据某些实施例的间隙填充结构120的简化截面图。参考图1A，半导体器件结构100包括衬底102和衬底102上的栅极结构103。栅极结构103包括衬底上的栅极电介质层104、栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在反应空间中的衬底上形成包含钼的薄膜的过程，该过程包括沉积循环，该沉积循环包括：将衬底与包括包含卤化钼的气相钼前体的第一反应物接触，随后将衬底与包含CO的第二反应物和包含H2的第三反应物接触，其中，所述沉积循环重复两次或更多次以形成包含钼的薄膜。2.根据权利要求1所述的过程，其中，所述薄膜包含钼和碳。3.根据权利要求1所述的过程，其中，所述衬底与所述第一反应物、第二反应物和第三反应物交替且顺序地接触。4.根据权利要求1所述的过程，其中，所述衬底同时与所述第二反应物和第三反应物接触。5.根据权利要求1所述的过程，其中，所述沉积循环还包括在所述衬底与所述第一反应物接触之后并且在所述衬底与所述第二和第三反应物接触之前，从所述反应空间移除过量的气相钼前体和如果存在的反应副产物。6.根据权利要求1所述的过程，其中，所述钼前体包括MoCl5、MoBr2或MoI3中的至少一种。7.根据权利要求1所述的过程，其中，所述钼前体包括卤氧化钼。8.根据权利要求7所述的过程，其中，所述钼前体包括MoOCl4或MoO2Cl2中的至少一种。9.根据权利要求8所述的过程，其中，所述薄膜是钼薄膜。10.根据权利要求1所述的过程，其中，包含钼和碳的薄膜包含MoC、Mo2C和MoOC中的一种。11.根据权利要求1所述的过程，其中，所述沉积过程还包括使所述衬底与包含NH3的第四反应物接触。12.根据权利要求11所述的过程，其中，包含钼和碳的薄膜包含MoOCN或MoCN中的一种。13.根据权利要求1所述的过程，其中，在所述沉积循环中使用的仅有反应物是所述钼前体、CO和H2。14.根据权利要求1所述的过程，还包括使所述衬底与氧反应物接触。15.根据权利要求14所述的过程，其中，所述氧反应物包括H2O、O3、H2O2...

【专利技术属性】
技术研发人员：B佐普，EC史蒂文斯，S斯瓦米纳坦，EJ希罗，RB米利根，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：