金属阻挡层的掺杂制造技术

描述一种用于掺杂阻挡层的方法，所述阻挡层诸如，钽(Ta)、氮化钽(TaN)、碳化钽(TaC)、铌(Nb)、氮化铌(NbN)、锰(Mn)、氮化锰(MnN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钼(Mo)和氮化钼(MoN)、和类似者。掺杂剂可包括钌(Ru)、锰(Mn)、铌(Nb)、钴(Co)、钒(V)、铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)、氧(O)、硅(Si)、钼(Mo)和类似者中的一种或多种。经掺杂的阻挡层以小于约的厚度提供了改良的粘附性。附性。附性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属阻挡层的掺杂


[0001]本公开内容的实施方式大体涉及处理和/或掺杂阻挡层的方法。更具体而言，本公开内容的实施方式涉及通过钌来处理和掺杂ALD金属阻挡膜的方法。

技术介绍

[0002]微电子装置(诸如，半导体或集成电路)可包括数百万个电子电路装置，诸如，晶体管、电容器等。为了进一步增大位于集成电路上的装置的密度，需要更小的特征尺寸。为了实现这些较小特征尺寸，必须减小导电接线、过孔(via)和互连件、栅极等的尺寸。多层级互连结构的可靠形成亦为增大电路密度和品质所必要的。制造技术的进步已使得能够将铜用于导电接线、互连件、过孔和其他结构。然而，随着特征尺寸的减小以及铜在互连件中的使用增加，互连结构中的电迁移(electromigration)成为需要克服的更大障碍。此种电迁移可能不利地影响集成电路的各种部件的电学性质。
[0003]具体而言，对于5nm节点和以下，用于铜互连件的阻挡和衬垫厚度在装置可靠性和阻挡层的粘附性方面变得更具挑战性。此外，在5nm处的阻挡膜和衬垫的基线厚度为约更高的厚度为间隙填充提供更少的空间，并可增大电阻率。
[0004]在膜厚度大于的情况下，氮化钽(TaN)为铜阻挡，其中膜为连续的。然而，在低于22nm的节点处，通过热原子层沉积(热ALD)沉积的TaN并非良好的铜阻挡层。因此，需要用于沉积作为有效铜阻挡的膜的新方法。

技术实现思路

[0005]本公开内容的实施方式提供形成经掺杂的阻挡层的方法。在一个或更多个实施方式中，所述方法包括：通过原子层沉积在基板上形成第一阻挡膜；通过在快速化学气相沉积工艺期间将所述第一阻挡膜暴露于金属前驱物而以掺杂剂金属掺杂所述第一阻挡膜；和通过原子层沉积在经掺杂的第一阻挡膜上形成第二阻挡膜以形成经掺杂的阻挡层。
[0006]本公开内容的额外实施方式涉及形成经掺杂的金属氮化物层的方法。在一个或更多个实施方式中，所述方法包括：将基板暴露于第一金属前驱物和氨以在所述基板上形成第一金属氮化物膜，所述基板包括具有至少一个特征的介电层；通过在快速化学气相沉积工艺期间将所述第一金属氮化物膜暴露于掺杂剂金属前驱物而以掺杂剂金属掺杂所述第一阻挡膜；和将所述基板暴露于第一金属前驱物和氨以在经掺杂的第一金属氮化物膜上形成第二金属氮化物膜以便形成经掺杂的金属氮化物层。
[0007]本公开内容的其他实施方式涉及一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理系统的控制器执行时，所述指令使所述处理系统执行如下操作：在基板上形成第一阻挡膜；通过掺杂剂金属掺杂所述第一阻挡膜以形成经掺杂的第一阻挡膜；和在所述经掺杂的第一阻挡膜上形成第二阻挡膜以形成经掺杂的阻挡层。
附图说明
[0008]因此，可通过参照实施方式来详细地理解本专利技术的上述特征、以及以上简要概述的本专利技术的更具体描述，一些实施方式在附图中加以绘示。然而，应注意，附图仅绘示本专利技术的典型实施方式，且因此不应视为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术可允许其他同等有效的实施方式。
[0009]图1绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的工艺流程图；
[0010]图2绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的电子装置的截面图；
[0011]图3A绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的电子装置的截面图；
[0012]图3B绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的电子装置的截面图；
[0013]图3C绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的电子装置的截面图；
[0014]图4绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的电子装置的截面图；和
[0015]图5绘示根据本公开内容的一个或更多个实施方式的群集工具的截面图。
具体实施方式
[0016]在描述本公开内容的若干示例性实施方式之前，应理解，本公开内容并不限于以下描述中所阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够有其他实施方式并能够以各种方式来实践或执行。
[0017]如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，可互换地使用术语“基板”和“晶片”，均代表工艺在其上起作用的表面、或表面的部分。本领域技术人员亦应理解，对基板的引用亦可仅代表基板的一部分，除非上下文中另外明确指出。另外，对在基板上沉积的提及可意谓裸基板和具有沉积或形成于其上的一个或更多个膜或特征的基板。
[0018]如本文中所使用的，“基板”代表在制造工艺期间在其上执行膜处理的任何基板或形成于基板上的材料表面。举例而言，取决于应用，可在其上执行处理的基板表面包括诸如以下各者的材料：硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、和任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料。基板包括但不限于半导体晶片。可将基板暴露于预处理工艺，以对基板表面抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化(或以其他方式产生或接枝靶化学部分以赋予化学功能)、退火和/或烘烤。除了直接在基板表面自身上进行膜处理以外，在本公开内容中，亦可在形成于基板上的下层(如以下更详细地披露)上执行所披露的膜处理步骤的任一者，且如上下文中所指示的，术语“基板表面”意欲包括这些下层。因此，例如，在膜/层或部分膜/表面已沉积在基板表面上的情况下，最新沉积的膜/层的暴露表面变成基板表面。给定基板表面包括何物将取决于待沉积何种膜，以及所使用的具体化学条件(chemistry)。
[0019]如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，可互换地使用术语“反应性气体”、“前驱物”、“反应物”和类似者，以表示包括与基板表面反应的物种的气体。举例而言，第一“反应性气体”可简单地吸附至基板的表面上且可用于与第二反应性气体的进一步化学反应。
[0020]如本文中所使用的，术语“约”是指大致或近似且在所阐述的数值或范围的上下文中指数值的
±
15％或更小的变化。举例而言，相差
±
14％、
±
10％、
±
5％、
±
2％或
±
1％的值将满足约的定义。
[0021]如本文中所使用的，“原子层沉积”或“循环沉积”代表依序暴露两种或更多种反应性化合物以在基板表面上沉积材料层。将基板或基板的部分单独地暴露于被引入处理腔室的反应区域中的两种或更多种反应性化合物。在时域ALD工艺中，暴露于每种反应化合物是通过时间延迟来分离开，以允许每种化合物在基板表面上粘附和/或反应并接着从处理腔室被清除掉。这些反应性化合物被视为依序暴露于基板。在空间ALD工艺期间，基板表面的不同部分或基板表面上的材料同时地暴露于两种或更多种反应性化合物，使得基板上的任何给定点实质上不会同时暴露于一种以上的反应性化合物。如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，本领域技术人员将理解，在此方面所使用的术语“实质上”意谓有可能基板的小部分可由于扩散而同时暴露于多种反应性气体，且所述同时暴露不是故意的。
[0022]在时域ALD工艺的一个方面中，第一反应性气体(亦即，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】1.一种用于形成经掺杂的阻挡层的方法，所述方法包括：通过原子层沉积在基板上形成第一阻挡膜；通过在快速化学气相沉积工艺期间将所述第一阻挡膜暴露于金属前驱物而以掺杂剂金属掺杂所述第一阻挡膜；和通过原子层沉积在所述经掺杂的第一阻挡膜上形成第二阻挡膜以形成经掺杂的阻挡层。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一阻挡膜和所述第二阻挡膜包括钽(Ta)、氮化钽(TaN)、碳化钽(TaC)、铌(Nb)、氮化铌(NbN)、锰(Mn)、氮化锰(MnN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钼(Mo)和氮化钼(MoN)和类似者中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其中所述掺杂剂金属包括钌(Ru)、锰(Mn)、铌(Nb)、钴(Co)、钒(V)、铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)、氧(O)、硅(Si)、钼(Mo)和类似者中的一种或多种。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一阻挡膜和所述第二阻挡膜包括氮化钽(TaN)，并且所述掺杂剂金属包括钌(Ru)。5.如权利要求1所述的方法，其中所述掺杂剂金属经由所述第一金属氮化物膜扩散至介电膜中。6.如权利要求1所述的方法，其中所述掺杂剂金属与所述第一阻挡膜和所述第二阻挡膜形成金属间化合物。7.如权利要求1所述的方法，其中所述经掺杂的阻挡层具有小于约的厚度。8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在掺杂之后将所述经掺杂的阻挡层暴露于等离子体处理、物理气相沉积(PVD)处理、热退火和化学增强之一或更多者。9.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括至少一个特征。10.如权利要求8所述的方法，其中所述至少一个特征具有大于或等于约10∶1的深宽比。11.一种形成经掺杂的金属氮化物层的方法，所述方法包括：将基板暴露于第一金属前驱物和氨以在所述基板上形成第一金属氮化物膜，所述基板包括具有至少一个特征的介电层；通过在快速化学气相沉积工艺期间将所述第一金属氮化物膜暴露于掺杂剂金属前驱物而以掺杂剂金属掺杂所述第一阻挡膜；和将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璐，克里斯蒂娜，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：