本发明专利技术的实施例大致提供沉积含金属材料和其组成物的方法。方法包括沉积工艺，其利用气相沉积工艺形成金属、金属碳化物、金属硅化物、金属氮化物和金属碳化物衍生物，包括热分解、化学气相沉积（CVD）、脉冲式CVD或原子层沉积（ALD）。在一实施例中，提供处理基板的方法，该方法包括沉积介电常数大于10的介电材料、于介电材料内形成特征结构定界、共形沉积功函数材料至特征结构定界的侧壁和底部上、以及沉积金属栅极填充材料至功函数材料上，以填充特征结构定界，其中功函数材料通过使化学式为MXy的至少一金属卤化物前驱物反应而沉积，其中M为钽、铪、钛和镧，X为选自由氟、氯、溴或碘所组成的组的卤化物，y为3至5。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体关于电子器件工艺，且更特别地，有关用于含金属材料和含金属材料组成物的气相沉积工艺。
技术介绍
电子器件产业和半导体产业不断致力于获得更高生产良率，同时提高大面积基板上的沉积层均匀性。这些要素加上新材料还提供基板每单位面积有更多电路集成。随着电路集成性提升，对良好均匀性和层特性相关的工艺控制的要求也随之增加。几个持续改善的制造领域包括金属栅极电极形成及接触阻障层沉积。栅极电极通常由硅基材料组成，但更常以如钨或钴等金属材料制作。然而用于栅极电极的材料电性仍 不尽理想。钽材料已用于半导体结构，例如阻障层，然尽管钽材料有多样电性，却鲜少用于形成金属栅极电极。由溅射钽与反应溅射氮化钽形成的栅极材料层已证实有适合的电性。示例性质包括高传导率、高热稳定性及对外来原子扩散的抗性。物理气相沉积(PVD)工艺用来沉积钽材料做为栅极电极、或沉积至小尺寸(如约90纳米(nm)宽)与约5 1的高深宽比的特征结构中。相较于只沉积底部的传统方式，形成半导体结构的技术发展现需在底部与侧壁上共形沉积功函数材料到高介电常数(k)介电材料上和共形沉积栅极电极到功函数材料上，是以PVD和许多化学气相沉积(CVD)工艺无法产生预期结果。另外，公认PVD工艺在尺寸与深宽比方面已达极限。又，使用PVD工艺时，钽材料组成物的变化非常有限。已尝试使用化学气相沉积(CVD )或原子层沉积(ALD )工艺的传统钽前驱物来沉积钽材料。多种CVD和ALD工艺预计将用于下一代技术以制造深宽比约10 1或以上的45nm宽特征结构。又，ALD工艺比PVD工艺更易将钽材料沉积至含底切的特征结构上。以使用五氯化钽(TaCl5)做为前驱物的CVD或ALD工艺形成含钽膜需要多达三次使用各种自由基类化学品(如原子氢或原子氮)的处理循环来形成钽材料。使用TaCl5的工艺也受钽材料的氯污染物所苦。虽然钽金属有机前驱物可用于形成不含氯污染物的钽材料，但沉积材料仍有高碳含量的不良特性。其它沉积做为金属栅极电极的金属材料也遭遇到类似钽沉积的困难。因此，需要沉积含金属材料至基板上做为例如金属栅极电极和阻障层的工艺。
技术实现思路
本专利技术的实施例大致提供沉积含金属材料至基板上的方法。含金属材料包括含钽、铪、钛和镧的材料，所述金属材料可进一步掺杂氮、碳、硅及/或铝。沉积工艺包括热分解工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、脉冲式CVD工艺、原子层沉积(ALD)工艺、和诸如PECVD与PE-ALD的等离子增强(PE)工艺。在一实施例中，处理基板的方法包括沉积介电常数大于10的介电材料、于介电材料内形成特征结构定界、共形沉积功函数材料至特征结构定界的侧壁和底部上、以及沉积金属栅极填充材料至功函数材料上，以填充特征结构定界，其中功函数材料通过使化学式为MXy的至少一金属卤化物前驱物反应而沉积，其中M为钽、铪、钛和镧，X为选自由氟、氯、溴或碘所组成的组的卤化物，y为3至5。附图说明为让本专利技术的上述概要特征更明显易懂，可配合参考实施例说明上文简要概述的本专利技术的具体描述，部分实施例图示在附图。然须注意，附图仅说明本专利技术典型实施例，故并非用以限定本专利技术的精神与范围，因为本专利技术可接纳其它等效实施例。图I显示根据本文所述实施例的沉积金属碳化物材料的方法流程图；图2A至2B绘示根据本文所述实施例的基板的截面图，该基板含有金属碳化物材料做为栅极电极；·图3A绘示根据本文所述其它实施例的另一基板的截面图，该基板含有金属碳化物做为阻障层；图3B绘示根据本文所述实施例的基板的截面图，该基板含有金属碳化物材料做为共形栅极电极；以及图4为根据本专利技术一实施例的CMOS结构的示意图，该CMOS结构具有NMOS和PMOS部分。具体实施例方式本专利技术的实施例提供沉积含金属材料至基板上，所述含金属材料例如是金属、金属碳化物(MCX)、金属硅化物(MSix)、金属碳硅化物(MCxSiy)、金属碳氮化物(MCxNy)或金属硼化物(MBX)。含金属材料可做为栅极电极结构的功函数金属和选择性的金属栅极填充材料。特别地，金属、金属碳化物、金属碳硅化物和金属硼化物材料可做为金属栅极电极结构的NMOS材料。金属碳氮化物材料可做为栅极电极结构的PMOS材料。通常,诸如金属碳氮化物的含氮材料为PMOS结构、而非NMOS结构所需。在一实施例中，所述含金属材料可用于金属栅极结构。例如，图3B绘不具有含金属栅极电极350的半导体结构,含金属栅极电极350含有以本文所述方法沉积的金属、金属碳化物或金属碳硅化物材料，图3B的半导体结构可用于逻辑应用。初始特征结构定界355形成在已先沉积于基板上的高k介电材料360 (即介电常数大于10)中。适合的高k介电材料包括介电常数大于25或以上的介电材料。可用的高k介电材料360包括一或多种氧化物材料。适合的氧化物材料实例包括氧化铪、硅酸铪、氮氧化硅铪、上述的铝酸盐、或上述的衍生物、或上述的组合物。其它氧化物材料包括氧化镧、硅酸镧、氧化锆、硅酸锆或上述的组合物。一或多种氧化物材料各自还可掺杂选自由锆、镧、铈、钛或上述的组合物所组成的组的材料。功函数材料层370接着共形沉积于高k介电材料360内的特征结构定界中。金属栅极填充材料380接着形成在功函数材料层370上，并填充特征结构定界355。功函数是测量单位为电子伏特(eV)的材料性质，功函数代表电子从固体迁移到固体表面外某一点所需的能量、或电子从费米能级迁移到真空所需的能量。实际上，功函数值是将金属电子从金属移到高k材料所需的能量。公认该值近似理想功函数，且有时可能因沉积于介电材料上的金属结构而有所不同。就金属而言，功函数为常数；就半导体材料而言，添加如硼或磷等其它材料(通常视为掺杂材料)可改变功函数。不同预定功函数的材料用于金属栅极电极结构时，可改变晶体管的阈值电压。本文所述功函数材料为具功函数材料性质并构成晶体管结构中栅极电极的预定性质(如电性)的材料。功函数材料可沉积在高k介电材料上或附近，以提供功函数材料性质对晶体管的金属栅极电极结构造 成最大影响。所需功函数取决于高k材料、和源极、漏极与栅极的掺杂类型与掺杂量。故功函数金属组成可加以改变而达预期量。N型金属平面栅极结构的功函数通常应等于或小于4. 3eV，非平面栅极结构(如鳍状场效晶体管(FinFET)栅极结构)则可接受较多掺杂，是以功函数为等于或小于4. 4eV。特定电路设计的功函数取决于容许掺杂量。功函数材料层370可包含本文所述的含金属层，且可以本文所述的工艺沉积。功函数材料可为本文所述的金属、金属碳化物、金属硅化物、金属碳硅化物、金属碳氮化物或金属硼化物材料，并可以本文所述的工艺沉积。此外，金属、金属碳化物、金属硅化物、金属碳硅化物、金属碳氮化物或金属硼化物材料可含有其它导电材料，例如铝。适合的功函数材料包括选自由钽、铪、钛、镧、碳化钽、碳化铪、碳化钛、碳化镧、硅化铪、硅化钽、硅化钛、硅化镧、碳硅化钽、碳硅化铪、碳硅化钛、碳硅化镧、碳化铝铪、碳化铝钽、碳化铝镧、碳氮化钽、氮化铝钽、硼化镧、硼化铪或上述的组合物所组成的组的材料。此外，功函数材料的沉积厚度例如可为约20 ±矣(人)或以上，例如约20埃至约80 ±矣，例如约30埃。如图3B所示，金属栅极填充材料用于完成栅极电极350。视本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：赛沙德利·甘古利，斯里尼瓦斯·甘迪科塔，雷宇，卢欣亮，刘相浩，金勋，保罗·F·马，张梅，梅特伊·马哈贾尼，帕特丽夏·M·刘，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：
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