[发明专利]金属膜的沉积

说明书

本文提供用于逻辑及存储器应用的低电阻金属化堆叠结构及相关制造方法。在一些实施方案中，在沉积薄金属氮氧化物或金属氮化物成核层，之后进行纯金属导体的沉积。成核层为非晶形的，其使得大型纯金属膜晶粒生长模板化并降低电阻率。此外，以下描述的方法的一些实施方案将大部分或全部的金属氮氧化物成核层转化为纯金属层，从而进一步降低电阻率。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

使用化学气相沉积(CVD)技术的钨(W)膜沉积是半导体制造工艺的不可或缺的部分。例如，钨膜可用作水平互连形式中的低电阻率电连接件，相邻金属层之间的通孔，以及第一金属层和硅衬底上的设备之间的触点。钨膜也可用在多种存储器应用中，包括用于动态随机存取存储器(DRAM)的掩埋字线(bWL)架构的形成、用于3D NAND的字线的形成、以及逻辑应用中。然而，特征尺寸和膜厚度的持续减小带来了各种挑战，这些挑战包括较薄的膜的较高的电阻率。诸如钼(Mo)之类的其他金属正受评估以作为W的低电阻率替代品。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种沉积金属的方法。其包含：使用第一原子层沉积(ALD)处理由金属氧氯化物前体和氨沉积第一层。其还包含：使用第二ALD处理由金属氧氯化物前体和氢在所述第一层上沉积元素金属层。

实现方案可以包含下列特征中的一个或多个。在该方法中，所述第一层为金属氮氧化物或金属氮化物层。在该方法中，所述第一层在所述第二ALD处理期间或之前被转化为元素金属层。在该方法中，经转化的所述元素金属层含有少于1(原子)％的杂质。在该方法中，所述第一层是非晶层。在该方法中，所述元素金属层是结晶的。在该方法中，所述第一和第二ALD处理是在相同的室中进行且不暴露于空气。在该方法中，所述第一层是所述第二层中金属晶粒生长的模板。在该方法中，所述元素层含有少于1(原子)％的杂质。在该方法中，所述元素金属层为元素钨。在该方法中，所述元素金属层为元素钼。在该方法中，所述第一层为氮氧化钼和氮化钼中的一者。在该方法中，所述第一ALD处理是在低于400℃的温度下进行。在该方法中，所述第二ALD处理是在大于400℃的温度下进行。在该方法中，所述第一层的沉积和所述元素层的沉积在相同室中进行。在该方法中，所述第一层的沉积和所述元素层的沉积是在相同室的不同站中进行。在该方法中，所述第一层的沉积是在第一室中进行，而所述元素层的沉积是在第二室中进行。所述方法还包含：在沉积所述元素层之前，使所述第一层暴露于空气。

本公开的另一方面涉及一种装置，其包含：第一与第二处理室，其各自被配置成容纳衬底；衬底支撑件，其位于所述处理室中的每一者中；气体入口，其被配置成将气体导入所述处理室中的每一者中；加热器，其被配置成将各个处理室中的所述衬底支撑件加热；以及控制器，其包含程序指令。所述装置还包括：在衬底被容纳于所述第一处理室中时，按顺序使金属氧氯化物前体和氨进入所述第一处理室。所述装置还包括：在(a)之后，将所述衬底转移至所述第二处理室。所述装置还包括：在(b)之后，在所述衬底被容纳于所述第二处理室中时，按顺序使金属氧氯化物前体和氢进入所述第二处理室。

本公开的另一方面涉及一种装置，其包含：处理室，其具有各自被配置成容纳衬底的一或更多个站；衬底支撑件，其位于所述一或多个站中的每一者中；气体入口，其被配置成将气体导入所述一或多个站中的每一者中；加热器，其被配置成将每个站中的所述衬底支撑件加热；以及控制器，其包含用于下列操作的程序指令：按顺序使金属氧氯化物前体和氨进入所述一或多个站中的每一者中；以及按顺序使金属氧氯化物前体和氢进入所述一或多个站中的每一者中。

以下参照附图而更完整地说明这些以及其他方面。

附图说明