用于沉积钼层的方法和系统技术方案

公开了用于在衬底表面上形成钼层的方法和系统以及使用该方法形成的结构和器件。示例性方法包括在形成钼层之前形成底层。底层可用于控制钼层中的应力和/或降低形成钼层的步骤的成核温度和/或沉积温度。的成核温度和/或沉积温度。的成核温度和/或沉积温度。

【技术实现步骤摘要】
用于沉积钼层的方法和系统


[0001]本公开总体涉及适于在衬底表面上形成层的方法和系统以及包括这些层的结构。更具体地，本公开涉及用于形成包含钼的层的方法和系统以及使用该方法和系统形成的结构。

技术介绍

[0002]电子器件比如半导体器件的扩展已经导致集成电路的性能和密度的显著提高。然而，常规器件扩展技术面临着未来技术节点的巨大挑战。
[0003]例如，一个挑战是找到用于金属间隙填充应用、衬里应用等的合适导电材料，其表现出期望的特性，比如期望的有效电阻率、低沉积温度和/或特性(例如膜应力)可调性。因此，需要用于形成具有一种或多种这种特性的金属层的改进方法和系统。
[0004]在本节中阐述的任何讨论(包括问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本专利技术制造时是已知的或以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0005]本节以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下面进一步详细描述。该
技术实现思路
不一定旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0006]本公开的各种实施例涉及形成包括钼层的结构的方法、使用这种方法形成的结构以及用于执行该方法和/或形成该结构的系统。钼层可用于各种应用，包括间隙填充(例如用于互补金属氧化物半导体(CMOS))应用、用作衬里或阻挡层(例如用于3D
‑
NAND或DRAM字线)应用、用于互连应用等。此外，如下文更详细阐述，与沉积钼层的传统技术相比，本公开的示例可用于在相对低的温度下沉积钼层。
[0007]根据本公开的示例性实施例，公开了一种形成结构的方法。形成该结构的示例性方法包括提供衬底，在衬底表面上形成包含过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和过渡金属氮化物中的一种或多种的底层，以及形成覆盖底层的钼层。过渡金属可以是第4族至第7族过渡金属，例如选自钛、钨、钼、钒、铌、钽、钴、铪和锆。根据本公开的示例，底层的厚度大于0nm且小于10nm、约1
‑
10nm、约1
‑
5nm，或者大于5nm且小于10nm。根据另外的示例，形成底层的步骤包括循环沉积过程。循环沉积过程可以包括向反应室提供过渡金属前体，向反应室提供碳、硫和氮反应物中的一种或多种，以及向反应室提供还原反应物。形成钼层的步骤可以包括循环沉积过程。在形成底层和/或形成钼层的步骤期间的温度可以小于650℃、小于600℃、小于550℃、小于500℃、在约300℃和650℃之间、在约300℃和600℃之间、在约300℃和550℃之间、在约300℃和500℃之间或者在约300℃和450℃之间。在一些情况下，在形成底层的步骤期间衬底的温度可以低于在形成钼层的步骤期间的温度。在形成钼层的步骤期间的反应室内的压力可以小于760托、约0.2至约300托、约0.5至约60托或者约20至约80托。
在形成底层的步骤期间，反应室内的压力可以是约1至约760托、约0.2至约300托、约0.5至约50托或者约0.5至约20托。在形成底层的步骤期间，反应室内的压力可以小于在形成钼层的步骤期间的压力，例如在上面指定的范围内。
[0008]根据本公开的又一示例性实施例，使用本文描述的方法形成结构。该结构可以包括衬底、形成覆盖衬底的底层和形成覆盖底层的钼层。底层可用于控制随后形成的钼层内的应力和/或增强钼层的成核，从而降低在形成覆盖底层的钼层的步骤期间使用的沉积温度(例如衬底的温度)。钼层可用于各种应用，包括间隙填充、作为衬里或阻挡层、作为互连等。
[0009]根据本公开的又一些示例，公开了一种执行本文所述方法和/或形成其结构或部分的系统。
[0010]参考附图，通过下面对某些实施例的详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0011]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的实施例的更完整理解。
[0012]图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
[0013]图2示出了根据本公开的示例性实施例的过程。
[0014]图3示出了根据本公开的示例性实施例的过程。
[0015]图4示出了根据本公开的示例的结构。
[0016]图5示出了根据本公开的附加示例性实施例的反应器系统。
[0017]图6
‑
8示出了根据本公开的示例形成的膜和结构中的钼膜应力。
[0018]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
[0019]下面提供的方法、结构、器件和系统的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或包含所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中陈述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以以各种组合方式组合，或者可以彼此分开应用。
[0020]如下文更详细阐述，本公开的各种实施例提供了用于形成适用于各种应用的结构的方法。示例性方法可用于例如形成钼层、合适的间隙填充应用、互连应用、阻挡层或衬里应用等。然而，除非另有说明，本专利技术不一定局限于这些示例。
[0021]在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。除了处理气体之外的气体即不经过气体分配组件、其它气体分配装置等引入的气体可以用于例如密封反应空间，并
且可以包括密封气体，比如稀有气体。在某些情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是构成膜基质或膜主骨架的化合物；术语“反应物”可以与术语前体互换使用。术语“惰性气体”可以指不参与化学反应和/或在相当大的程度上不成为膜基质的一部分的气体。示例性惰性气体包括氦气、氩气及其任意组合。在一些情况下，惰性气体可以包括氮气和/或氢气。
[0022]如本文所用，术语“衬底”可以指可用于形成或在其上形成器件、电路或膜的任何底层材料。衬底可以包括块体材料比如硅(例如单晶硅)、其他第四族材料比如锗或者其他半导体材料比如第二
‑
第六族或第三
‑
第五族半导体材料，并且可以包括覆盖在块体材料之上或之下的一层或多层。此外，衬底可以包括各种特征，比如形成在衬底层的至少一部分之内或之上的凹陷、突起等。举例来说，衬底可以包括块体半导体材料和覆盖至少一部分块体半导体材料的绝缘或介电材料层。
[0023]如本文所用，术语“膜”和/或“层”可以指任何连续或非连续的结构和材料，比如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，膜和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成结构的方法，该方法包括以下步骤：提供衬底；在衬底表面上形成包含过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和过渡金属氮化物中的一种或多种的底层；以及形成覆盖底层的钼层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述底层包括所述过渡金属氮化物。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述底层包括选自第4族至第7族过渡金属的过渡金属。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中，所述底层的厚度大于0nm且小于10nm、约1
‑
10nm、约1
‑
5nm，或者大于5nm且小于10nm。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，形成所述底层的步骤包括循环沉积过程。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述循环沉积过程包括：向反应室提供过渡金属前体；向反应室提供碳、硫和氮反应物中的一种或多种；以及可选地向反应室提供还原反应物。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述过渡金属前体包括过渡金属卤化物、过渡金属硫族化物卤化物、过渡金属羰基化物、过渡金属有机前体和过渡金属有机金属前体中的一种或多种。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述碳反应物包括乙炔、乙烯、烷基卤化合物、烯基卤化合物和金属烷基化合物中的一种或多种。9.根据权利要求6
‑
8中任一项所述的方法，其中，所述氮反应物包括氮(N2)、氨(NH3)、肼(N2H4)或肼衍生物、氢和氮的混合物、氮离子、氮自由基和受激氮物质中的一种或多种。10.根据权利要求6
‑
9中任一项所述的方法，其中，所述硫反应物包括硫化氢(H2S)、硫、硫醇、包括二硫键的化合物、包括硫
‑
烷基键的化合物、以及由式R
‑
S
‑
S
‑
R
’
或S
‑
R
’
表示的化合物和卤化硫中的一种或多种，其中，R和R
’
独立地选自脂族和芳族基团。11.根据权利要求6
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述还原反应物包括氢、氢自由基、氢离子、化学式为Si
n
H
(2n+2)
的硅烷、化学式为Ge
n
H
2n+2
的锗烷和化学式为B
n
H
n+4
或B<...

【专利技术属性】
技术研发人员：P马，R洛菲，J李，EC史蒂文斯，A米什拉，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：