[发明专利]沉积金属碳化物膜的方法

说明书

兹描述通过将基板表面暴露于卤化物前驱物和铝反应物来沉积金属碳化物膜的方法。卤化物前驱物包含通式(I)MX_yR_n的化合物，其中M为金属，X为选自Cl、Br、F或I的卤素，y为从1至6，R选自烷基、CO及环戊二烯基，且n为从0至6。铝反应物包含通式(II)Al(CH₂AR¹R²R³)₃的化合物，其中A为C、Si或Ge，各R¹、R²及R³独立地为烷基或实质上不包含β‑氢。

技术领域

本公开内容的实施方式一般地与膜沉积有关。尤其是，本公开内容的实施方式与实质上不含铝的金属碳化物膜的沉积有关。

背景技术

在基板表面上沉积薄膜是多种产业中的重要工艺，这些产业包括半导体处理、扩散阻挡涂层及用于磁性读/写头的介电质。尤其，在半导体产业中，小型化要求原子等级的薄膜沉积控制，以在高深宽比的结构上产生保形的涂层。

一种用于沉积薄膜的方法是原子层沉积(ALD)。大多数的ALD工艺是基于二元的反应程序，其中两个表面反应中的每一个依序发生。由于这些表面反应是依序的，故两个气相反应物未互相接触，而且可能形成和沉积颗粒的气相反应会受到限制。虽然ALD往往比传统的化学气相沉积(CVD)产生更保形的薄膜，但ALD的先前技术工艺已经是对于沉积金属氧化物和金属氮化物薄膜最有效的。尽管已经开发了几种可有效沉积元素钌和其他后过渡金属的工艺，但一般来说，用于沉积纯金属的ALD工艺仍不足以成功地被商业化使用。

功函数(work-function)金属在金属氧化物半导体(MOS)晶体管应用中引起极大兴趣。已评估了诸如碳化钽(TaC)、碳化钛(TiC)、碳化钛铝(TiAlC)及钛铝(TiAl)之类的金属膜作为MOS晶体管中的n-金属(功函数金属)的候选材料。在未来的节点中，不希望功函数金属膜中存在铝，因为铝可迁移到其他膜堆叠，导致复杂化。因此，需要沉积不含铝的金属碳化物膜。

发明内容

本公开内容的一或多个实施方式涉及沉积膜的方法。在一或多个实施方式中，所述方法包含以下步骤：将基板表面的至少一部分暴露于第一卤化物前驱物，所述第一卤化物前驱物包含通式(I)的化合物：MX_yR_n(I)，其中M为金属，X为选自Cl、Br、F或I的卤素，y为从1至6，R选自烷基、CO、环戊二烯基、脒盐(amidinate)、二氮杂二烯(diazadiene)或酰胺酸盐(amidate)，且n为从0至6。接着将基板表面的至少一部分暴露于铝反应物，所述铝反应物包含通式(II)的化合物：Al(CH₂AR¹R²R³)₃(II)，其中A为C、Si或Ge，各R¹、R²及R³独立地为烷基或实质上不包含β-氢。金属碳化物膜沉积于基板表面上，金属碳化物膜实质上不含铝。

在一或多个实施方式中，一种沉积膜的方法包含以下步骤：将基板安置于处理腔室中。将基板表面的至少一部分暴露于第一卤化物前驱物，所述第一卤化物前驱物包含通式(I)的化合物：MX_yR_n(I)，其中M为金属，X为选自Cl、Br、F或I的卤素，y为从1至6，R选自烷基、CO、环戊二烯基、脒盐、二氮杂二烯或酰胺酸盐，且n为从0至6。接着清除处理腔室的第一卤化物前驱物。接着将基板表面的至少一部分暴露于铝反应物，所述铝反应物包含通式(II)的化合物：Al(CH₂AR¹R²R³)₃(II)，其中A为C、Si或Ge，各R¹、R²及R³独立地为烷基或实质上不包含β-氢。接着清除处理腔室的铝反应物。金属碳化物膜沉积于基板表面上，金属碳化物膜实质上不含铝(Al)。