[发明专利]形成氮化钒层的方法和包括氮化钒层的结构

说明书

本发明公开了一种用于将氮化钒层沉积到衬底的表面上的方法和系统以及使用所述方法形成的结构和装置。示范性方法包括使用循环沉积工艺，将氮化钒层沉积到所述衬底的表面上。所述循环沉积工艺可包括向反应室提供卤化钒前体，并且单独地向所述反应室提供氮反应物。所述循环沉积工艺可期望地是热循环沉积工艺。

技术领域

本公开大体上涉及用于在衬底的表面上形成层的方法和系统，并且涉及包括所述层的结构。更确切地说，本公开涉及用于形成包括氮化钒的层的方法和系统，并且涉及使用所述方法和系统形成的结构。

背景技术

例如互补型金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)装置的半导体装置的微缩(scaling)使得在集成电路的速度和密度方面取得了显著改进。然而，常规装置微缩技术在未来技术节点上面临着巨大的挑战。

例如，一个挑战是找到适合用作CMOS装置中的栅电极的导电材料。CMOS装置常规上使用n型掺杂多晶硅作为栅电极材料。然而，掺杂多晶硅可能不是先进节点应用的理想栅电极材料。尽管掺杂多晶硅是导电的，但仍可能存在可在偏压条件下耗尽载流子的表面区。这种区域可表现为额外栅绝缘体厚度，通常称为栅耗尽，并且可能影响同等氧化物厚度。虽然栅耗尽区域可能是薄的，约几埃()，但是在先进节点应用中随着栅氧化物厚度减小，栅耗尽区域可能变得明显。作为另一个实例，多晶硅对NMOS和PMOS装置来说都没有展现出理想的有效功函数(eWF)。为了克服掺杂多晶硅的不理想的有效功函数，可以利用阈值电压调整注入。然而，由于在先进节点应用中装置几何形状减少，所以阈值电压调整注入工艺可能变得越来越复杂并且不可行。

为了克服与掺杂多晶硅栅电极相关联的问题，多晶硅栅材料可以用替代材料，例如氮化钛层替换。氮化钛层可为CMOS应用提供更理想的有效功函数。然而，在一些情况下，当需要比用氮化钛层(例如，在CMOS装置的PMOS区域中)获得的功函数值更高的功函数值时，需要用于栅电极的改进材料。此类材料还可适用于其它电极/电容器应用，例如动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)应用，以及其它应用。

本段中提出的任何论述，包括问题和解决方案的论述已经仅出于提供本公开的背景的目的而包括于本公开中。此类论述不应被视为承认任何或所有信息是在做出本发明时已知的或以其它方式构成现有技术。

发明内容

本概述可引入简化形式的概念选择，其可在下文进一步详细描述。本概述并非打算必定标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非打算用于限制所要求保护的主题的范围。

本公开的各种实施例涉及形成包括氮化钒层的结构的方法，涉及使用此类方法形成的结构和装置，以及用于执行所述方法和/或用于形成所述结构和/或装置的设备。虽然下文将更详细地讨论本公开的各种实施例解决先前方法和系统的缺点的方式，但总体上，本公开的各种实施例提供了改进形成展现相对较高功函数值的氮化钒层的方法。另外地或替代地，可使用一种或多种卤化钒前体形成氮化钒层。此外，可使用热循环沉积工艺形成示范性氮化钒层，而不使用等离子体或等离子体活化的物种。