沉积钼的等离子体增强方法与流程

专利2025-06-06  14


本公开总体涉及在衬底表面上沉积材料的方法。更具体地,本公开涉及等离子体增强沉积方法。


背景技术:

1、导电层通常在电子器件的制造过程中形成。例如,在电子器件制造过程中形成的器件结构通常包括钨或铜的导电层,其可以在介电材料内形成的通孔或沟槽内形成例如导电塞或线。钨和铜可以扩散通过大多数介电材料。因此,采用钨或铜沉积的制造技术通常包括使用诸如氮化钛的阻挡层,以减轻钨、铜等的扩散,从而提高器件可靠性和器件成品率。然而,阻挡层通常表现出高电阻率,因此导致半导体器件结构的整体电阻率增加。此外,阻挡层的形成增加了形成包括导电层的结构的复杂性,并且通常需要额外的设备。例如,阻挡层通常在一个反应室中形成,而导电层(例如铜或钨)在另一个反应室中形成。

2、最近,钼作为在电子器件制造过程中形成导电层的金属引起了人们的兴趣。与使用钨形成的器件相比,使用钼形成的器件可以表现出更低的电阻率和更好的器件性能。此外,可能不需要额外的阻挡层。然而,以期望的方式沉积钼的技术—例如,在相对低的温度下相对均匀地沉积在各种材料上,和/或钼具有期望的性质,可能没有得到很好的发展。例如,在介电材料上缺少成核位置可能使得难以在介电材料和金属上均匀沉积钼。这种选择性在低温沉积过程中会被放大。因此,需要沉积钼的改进方法。

3、本节中阐述的任何讨论,包括对问题和解决方案的讨论,已被包括在本公开中,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发明被做出时是已知的,或者构成现有技术。


技术实现思路

1、提供本
技术实现要素:
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例性实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在必要地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。

2、本公开的各种实施例涉及沉积钼的方法。这种方法可用于形成适用于形成电子器件的结构。虽然下面更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有方法的缺点的方式,但总体而言,本公开的实施例提供了改进的方法,该方法包括在相对低的温度下进行等离子体辅助沉积,以在各种表面上获得期望的钼选择性(或非选择性)。如下文更详细阐述,在一些情况下,本公开的示例可用于至少部分填充衬底表面上的间隙或凹陷。使用等离子体辅助沉积允许钼的非选择性沉积和具有所需性质的钼沉积。等离子体辅助沉积可用于形成钼衬里、填充间隙、这两者或类似用途。

3、根据本公开的实施例,沉积钼的方法包括在反应室内提供衬底,并使用等离子体辅助沉积过程在第一材料和第二材料上形成等离子体沉积钼。衬底包括包含第一材料和第二材料的表面,第二材料可以与第一材料相同或不同。根据本公开的示例,该方法是非选择性的,使得相对于第二材料在第一材料上的等离子体沉积钼的选择性在约40%和约60%之间。根据进一步示例,等离子体沉积钼保形地沉积在第一材料和第二材料上。根据进一步示例,在使用等离子体辅助沉积过程的步骤期间,反应室内的温度相对较低,例如低于350℃。在一些情况下,第一材料可以是或包括导电材料。在一些情况下,第二材料可以是或包括介电材料。在一些情况下,衬底包括具有包括第一材料的底表面和包括第二材料的侧表面的特征,例如在底部具有这种材料的间隙或沟槽,以及侧壁。根据进一步示例,该方法可以是或包括循环沉积和蚀刻过程,其中循环沉积和蚀刻过程的循环包括等离子体辅助沉积过程和蚀刻等离子体沉积钼的一部分的步骤。这种过程可以用于以无空隙和/或无接缝的方式填充间隙,并且可以特别适用于填充高纵横比的间隙(例如纵横比大于10的间隙)。在一些情况下,该方法可以进一步包括在不同的等离子体条件下和/或使用热(非等离子体辅助)过程沉积额外的钼。根据这些情况,该方法可以包括在形成或沉积随后(例如热)沉积钼的步骤之前钝化等离子体沉积钼的表面的一部分。根据进一步示例,该方法可以包括在使用等离子体辅助沉积过程形成等离子体沉积钼的步骤之前的表面清洁步骤。如下文更详细阐述,等离子体辅助沉积过程可以是循环等离子体辅助沉积过程(例如其中还原剂在循环等离子体辅助沉积过程的一个或多个循环期间连续地流到反应室)、脉冲等离子体化学气相沉积过程、等离子体增强化学气相沉积过程等。

4、根据本公开的进一步示例,一种方法包括选择性地(例如热地或使用适于选择性沉积的等离子体条件)沉积钼,以相对于第二材料在第一材料上形成初始/热沉积钼,其中沉积在第一材料上的钼和沉积在第二材料上的钼的选择性大于60%,并且使用等离子体辅助沉积过程,沉积钼以在初始/热沉积钼上形成等离子体沉积钼。这种方法可以包括如本文所述的清洁和/或钝化步骤,除了钝化可以在(例如清洁过的)衬底上进行。等离子体沉积钼可以如上所述和本文其他地方形成。

5、从下面参照附图对某些实施例的详细描述中,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,本发明不限于所公开的任何特定实施例。



技术特征:

1.一种沉积钼的方法,该方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二材料包括介电材料。

3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一材料包括导电材料。

4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述衬底包括具有包含所述第一材料的底表面和包含所述第二材料的侧表面的特征。

5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述特征包括间隙。

6.根据权利要求1所述的方法,包括循环沉积和蚀刻过程,其中,所述循环沉积和蚀刻过程的循环包括:

7.根据权利要求6所述的方法,其中,蚀刻步骤包括使用包含钼的蚀刻剂。

8.根据权利要求7所述的方法,其中,蚀刻步骤包括使用包含卤化钼的蚀刻剂。

9.根据权利要求8所述的方法,包括使用所述循环沉积和蚀刻过程填充所述间隙。

10.根据权利要求1所述的方法,其中,在使用所述等离子体辅助沉积过程的步骤期间,反应室内的温度大于250℃。

11.根据权利要求1所述的方法,其中,在使用所述等离子体辅助沉积过程的步骤期间,等离子体功率大于125w。

12.根据权利要求1所述的方法,其中,在使用所述等离子体辅助沉积过程的步骤期间,等离子体功率在125w和750w之间。

13.根据权利要求1所述的方法,还包括形成覆盖所述等离子体沉积钼的热沉积钼的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法,还包括在形成热沉积钼的步骤之前钝化所述等离子体沉积钼的表面的一部分的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法,其中,钝化步骤包括提供有机钝化剂。

16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述有机钝化剂包括三甲基甲硅烷基二甲胺、乙酰丙酮、碳氟化合物、十八烷基膦酸中的一种或多种。

17.根据权利要求1所述的方法,还包括在反应室内进行表面清洁的步骤。

18.根据权利要求1所述的方法,其中,等离子体辅助沉积过程包括循环等离子体辅助沉积过程,其中在循环等离子体辅助沉积过程的一个或多个循环期间,还原剂连续流到所述反应室。

19.一种沉积钼的方法,该方法包括以下步骤:

20.一种沉积钼的方法,该方法包括以下步骤:


技术总结
公开了沉积钼的方法和系统。示例性方法包括使用等离子体辅助沉积过程在第一材料和第二材料上非选择性地和/或保形地形成等离子体沉积钼。

技术研发人员:Y·白,H·萨尔,S·达塔
受保护的技术使用者:ASM IP私人控股有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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