利用化学吸附技术形成硼化物阻挡层制造技术

公开了用于集成电路制造的硼化物层的形成方法。在一个实施例中，通过将含硼化合物（３０５）和一种难熔金属化合物（３０７）的单层化学吸附到衬底上形成硼化物层。在另一个实施例中，硼化物层具有复合结构。该复合硼化物层结构（４０９）包括两种或者多种难熔金属（Ｍ１，Ｍ２）。复合硼化物层通过在衬底上依次化学吸附硼化合物（４０５）和两种或者多种难熔金属化合物（４０７）形成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及硼化物阻挡层的形成，更具体地说，涉及利用化学吸附技术的硼化物阻挡层。在集成电路的制造中，经常使用阻挡层来防止金属和其它杂质扩散到位于这些阻挡层下面的区中。这些下面的区可以包含出现在集成电路中的晶体管的栅、电容器介质、半导体衬底、金属线以及其它的结构。对于目前半微米(0.5μm)半导体器件的诞生，在互连层之间的界面处发生的任何细微反应都会引起得到的集成电路性能的降低(例如互连层的电阻率增加)。结果，阻挡层已经成为用于提高互连金属化配置的重要部件。由于难熔金属化合物例如氮化物、硼化物和碳化物的化学惰性和低电阻率(例如电阻率一般低于大约200μΩ-cm，因此已经建议使用这些化合物作为扩散阻挡物。尤其是，因为由硼化钛(TiB2)材料形成的层通常具有低的电阻率(例如电阻率低于大约150μΩ-cm)，因此已经建议使用硼化物例如硼化钛作为阻挡材料。硼化物阻挡层一般利用化学汽相淀积(CVD)技术形成。例如，利用CVD，四氯化钛(TiCl4)可以与乙硼烷(B2H6)反应形成硼化钛(TiB2)，然而，当使用Cl基化学物质形成硼化物阻挡层时，会出现可靠性问题。尤其是，利用CVD氯基化学物质形成的硼化物阻挡层一般具有高的氯(Cl)含量(例如，氯含量高于大约3％)。因为氯会从硼化物阻挡层迁移到相邻的互连层中，因此高的氯含量是不希望的，它会增加这些互连层的接触电阻和由这些互连层制成的集成电路特性的潜在变化。因此，本领域需要用于集成电路制造的可靠的硼化物阻挡层。尤其希望可用于互连结构的硼化物阻挡层应是可靠的。专利技术综述提供用于集成电路制造的硼化物阻挡层。在一个实施例中，硼化物阻挡层包括一种难熔金属。可以通过在衬底上依次用化学方法吸附硼化合物和难熔金属化合物的交替的单层形成硼化物阻挡层。在一个另外的实施例中，形成了复合硼化物阻挡层。复合硼化物阻挡层包括两种或者更多种难熔金属。复合硼化物阻挡层可以通过依次将硼化合物和两种或者多种难熔金属化合物的单层交替化学吸附到衬底上形成。硼化物阻挡层适宜于集成电路制造工艺。在一个集成电路制造工艺中，硼化物阻挡层包括一种难熔金属。通过依次在衬底上化学吸附硼化合物和一种难熔金属的交替单层，形成硼化物阻挡层。此后，在硼化物阻挡层上，淀积一个或多个金属层，以便形成互连结构。在另一个集成电路制造工艺中，硼化物阻挡层具有复合结构。该复合硼化物阻挡层包括两种或多种难熔金属。通过在衬底上依次化学吸附硼化合物和两种或多种难熔金属化合物单层形成该复合硼化物阻挡层。此后，在复合硼化物阻挡层上淀积一个或多个金属层，以便形成互连结构。附图的简要说明通过下面结合附图的详细描述，可以更好地理解本专利技术的教导，其中附图说明图1描绘了装置的示意图，该装置可用于实施这里所描述的实施例；图2a-2c描绘了在引入硼化物阻挡层的集成电路制造工艺的不同阶段衬底结构的截面图；图3a-3c描绘了经过硼化合物和一种难熔金属化合物的第一依次化学吸附工艺以便形成硼化物阻挡层的衬底截面图；图4a-4d描绘了经过硼化合物和两种难熔金属化合物的第二依次化学吸附工艺以便形成复合硼化物阻挡层的衬底截面图；图5a-5d描绘了经过硼化合物和两种难熔金属化合物的第三依次化学吸附工艺以便形成复合硼化物阻挡层的衬底截面图；以及图6a-6c描绘了在引入多于一个硼化物阻挡层的集成电路制造工艺的不同阶段衬底结构的截面图。本专利技术的详细描述图1描绘了根据这里所描述的实施例可以用来形成硼化物阻挡层的晶片处理系统10的示意图。系统10包括处理室100、气体面板(gaspanel)130、控制单元110以及其他硬件部件例如电源106和真空泵102。下面简要描述处理室100的显著特征。室100处理室100通常容纳有支撑基座150，该支撑基座150用来在处理室100中支撑衬底例如半导体晶片190。根据具体的工艺，可以将半导体晶片190在层形成之前加热到想要的温度。在室100中，利用埋置的加热器170加热晶片支撑基座150。例如，可以通过从AC电源106将电流施加到加热器元件170来电阻性地加热基座150。结果，晶片190由基座150加热，并且可以保持在想要的工艺温度范围内，例如大约20℃-500℃。温度传感器172例如热电偶也埋在晶片支撑基座150中，以便以传统的方式监视基座150的温度。例如，测量的温度可以用于反馈回路，以便控制由电源106施加给加热器元件170的电流，使得可以将晶片温度保持或者控制在适于特定工艺的理想温度内。可以利用辐射热(未示出)加热基座150。真空泵102用来从处理室100抽出工艺气体(process gases)，帮助保持室100内希望的压力。使用孔口(orifice)120将工艺气体引入处理室100中。孔口120的尺寸是可变的，并且一般随着处理室100的尺寸而变。孔口120通过阀门125与气体面板130连接。气体面板130从两个或更多个气源135和136将工艺气体通过孔口120和阀门125供应到处理室100中。气体面板130还从吹扫用气源138通过孔口120和阀门125将吹扫用气体供应到处理室100中。在晶片处理顺序的不同步骤中，控制单元110例如计算机控制流过气体面板130以及阀门125的各种工艺气体的流动。具体地说，控制单元110包括中央处理单元(CPU)112、支持电路114和包含相关控制软件的存储器116。除了控制通过气体面板130的工艺气体之外，在其他步骤中，控制单元110还负责自动控制晶片处理所需的大量步骤，例如晶片传输、温度控制和室抽气。控制单元110可以是任何一种形式的普通目的的计算机处理器和子处理器，其中的计算机处理器可以用于控制各种室的工业环境。该计算机处理器可以使用任何适合的存储器例如随机存取存储器、只读存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器或数字存储、局域或远程(local orremote)的任何其他形式。各种支持电路可以与计算机处理器连接，以便以通常的方式支持处理器。所需要的软件程序可以储存在存储器中或者由位于远程的第二处理器执行。控制单元110和晶片处理系统10的各个部件之间的双向通讯通过共同称为信号总线118的大量信号电缆来实现，图1中示出了一些信号电缆。硼化物阻挡层的形成图2a-2c说明了用于互连结构的集成电路制造的硼化物层形成的一个优选实施例。通常，衬底200指的是其上进行膜处理的任何工件，通常使用衬底结构250来表示衬底200以及其他形成在衬底200上的材料层。根据处理的具体阶段，衬底200可以是硅半导体晶片或者其它已经形成在晶片上的材料层。例如，图2a示出了其上具有材料层202的衬底结构250的截面图。在该特定的说明中，材料层202可以是氧化物(例如二氧化硅)。已经按惯常的方式形成和布图了材料层202，以便提供延伸到衬底200顶表面200T的接触孔202H。图2b显示了贴敷形成在衬底结构250上的硼化物层204。通过在衬底结构250上化学吸附含硼化合物和难熔金属化合物的单层形成硼化物层204。通过依次将含硼化合物和一种或者多种难熔金属化合物提供到处理室中化学吸附单层。在第一依次化学吸附中，在衬底300上交替化学吸附含硼化合物和一种难熔金属化合物的单层，如图3a-3c所示。图3a描绘了在集成电路制造的阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于集成电路制造的膜的淀积方法，包括步骤：（ａ）在衬底上形成至少一个硼化物层，其中所述至少一个硼化物层使用依次化学吸附工艺形成。

【技术特征摘要】
US 2000-6-27 09/604,9431.一种用于集成电路制造的膜的淀积方法，包括步骤(a)在衬底上形成至少一个硼化物层，其中所述至少一个硼化物层使用依次化学吸附工艺形成。2.权利要求1的方法，其中所述至少一个硼化物层包括一种或者多种难熔金属。3.权利要求2的方法，其中所述一种或者多种难熔金属选自钛(Ti)、钨(W)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)、铬(Cr)和钼(Mo)。4.权利要求1的方法，其中步骤(a)的依次化学吸附工艺包括步骤(b)在衬底上化学吸附含硼化合物和一种或者多种难熔金属化合物的单层，以便在其上形成硼化物层。5.权利要求4的方法，其中在每个单层的化学吸附之后，用吹扫用气体对衬底进行吹扫。6.权利要求4的方法，其中含硼化合物具有通式BxHy，其中x具有1和10之间的范围，y具有3和30之间的范围。7.权利要求6的方法，其中含硼化合物选自硼烷(BH3)、乙硼烷(B2H6)、三硼烷(B3H9)、四硼烷(B4H12)、五硼烷(B5H15)、六硼烷(B6H18)、七硼烷(B7H21)、八硼烷(B8H24)、九硼烷(B9H27)和十硼烷(B10H30)。8.权利要求4的方法，其中一种或者多种难熔金属化合物选自四氯化钛(TiCl4)、六氟化钨(WF6)、五氯化钽(TaCl5)、四氯化锆(ZrCl4)、四氯化铪(HfCl4)、五氯化钼(MoCl5)、五氯化铌(NbCl5)、氯化钒(VClx)和氯化铬(CrClx)。9.权利要求4的方法，其中在低于大约500℃的温度下进行步骤(b)。10.权利要求4的方法，其中在低于大约100乇的压力下进行步骤(b)。11.权利要求5的方法，其中吹扫用气体选自氦(He)、氩(Ar)、氢(H2)、氮(N2)、氨(NH3)及其组合。12.权利要求4的方法，其中含硼化合物和一种或者多种难熔金属化合物的单层交替化学吸附在衬底上。13.权利要求12的方法，其中一个含硼化合物的单层化学吸附在一种或者多种难熔金属化合物的每个化学吸附单层之间。14.权利要求12的方法，其中在一种或者多种难熔金属化合物的两个或者多个单层化学吸附在衬底上之后，一个含硼化合物的单层化学吸附在其上。15.一种用于集成电路制造的阻挡层结构的形成方法，包括步骤(a)提供其上具有氧化物层的衬底，其中氧化物层具有形成在其内且到达衬底顶表面的孔；和(b)在衬底表面和氧化物层的至少部分上形成至少一个硼化物层，其中使用依次化学吸附工艺形成所述至少一个硼化物层。16.权利要求15的方法，其中所述至少一个硼化物层包括一种或者多种难熔金属。17.权利要求16的方法，其中所述一种或者多种难熔金属选自钛(Ti)、钨(W)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)、铬(Cr)和钼(Mo)。18.权利要求15的方法，其中步骤(b)的依次化学吸附工艺包括步骤(b)在衬底上化学吸附含硼化合物和一种或者多种难熔金属化合物的单层，以便在其上形成硼化物层。19.权利要求18的方法，其中在每个单层的化学吸附之后，用吹扫用气体对衬底进行吹扫。20.权利要求18的方法，其中含硼化合物具有通式BxHy，其中x具有1和10之间的范围，y具有3和30之间的范围。21.权利要求20的方法，其中含硼化合物选自硼烷(BH3)、乙硼烷(B2H6)、三硼烷(B3H9)、四硼烷(B4H12)、五硼烷(B5H15)、六硼烷(B6H18)、七硼烷(B7H21)、八硼烷(B8H24)、九硼烷(B9H27)和十硼烷(B10H30)。22.权利要求18的方法，其中一种或者多种难熔金属化合物选自四氯化钛(TiCl4)、六氟化钨(WF6)、五氯化钽(TaCl5)、四氯化锆(ZrCl4)、四氯化铪(HfCl4)、五氯化钼(MoCl5)、五氯化铌(NbCl5)、氯化钒(VClx)和氯化铬(CrClx)。23.权利要求18的方法，其中在低于大约500℃的温度下进行步骤(c)。24.权利要求18的方法，其中在低于大约100乇的压力下进行步骤(c)。25.权利要求19的方法，其中吹扫用气体选自氦(He)、氩(Ar)、氢(H2)、氮(N2)、氨(NH3)及其组合。26.权利要求18的方法，其中含硼化合物和一种或者多种难熔金属化合物的单层交替化学吸附在衬底上。27.权利要求26的方法，其中一个含硼化合物的单层化学吸附在一种或者多种难熔金属化合物的每个化学吸附单层之间。28.权利要求26的方法，其中在一种或者多种难熔金属化合物的两个或者多个单层化学吸附在衬底上之后，一个含硼化合物的单层化学吸附在其上。29.一种用于集成电路制...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS比昂，AW马克，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]