[发明专利]用于沉积包括钒、氮和其他元素的层的方法和系统

说明书

公开了用于沉积包括钒、氮和选自由钼、钽、铌、铝和硅构成的列表的元素的层的方法和系统。这些层被沉积到基板的表面上。沉积过程可以是循环沉积过程。可以结合这些层的示例性结构包括场效应晶体管、VNAND单元、金属‑绝缘体‑金属(MIM)结构和DRAM电容器。

技术领域

本公开总体上涉及半导体处理方法和系统领域以及集成电路制造领域。特别地，公开了适用于沉积包括钒、氮和其他元素的层的方法和系统。

背景技术

半导体器件比如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的微缩已经导致集成电路的速度和密度的显著改善。然而，常规的器件微缩技术对于未来的技术节点面临着巨大的挑战。

例如，一个挑战是找到合适的导电材料用作激进微缩的CMOS器件中的栅电极。可以使用各种栅极材料，例如金属，比如氮化钛层。然而，在某些情况下，其中期望比氮化钛层获得更高的功函数值(例如在CMOS器件的PMOS区域中)，需要用于栅电极的改进材料。特别地，这样的材料可以包括p-偶极子移位层，并且可以例如用于阈值电压调谐。

另外，仍然需要其他半导体器件中的新材料，例如MIM(金属-绝缘体-金属)结构、DRAM电容器和VNAND单元。

本节中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)仅出于提供本公开的上下文的目的而已包括在本公开中。这样的讨论不应被视为承认在进行本发明时已知任何或所有信息，或以其他方式构成现有技术。

发明内容

本发明内容可以以简化的形式介绍概念的选择，这可以在下面进一步详细描述。本发明内容并非旨在必然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。

本公开的各个实施例涉及沉积包括钒、氮和另一元素的层的方法，涉及使用这种方法形成的结构和器件，并且涉及用于执行该方法和/或形成该结构和/或器件的设备。这些层可以用于各种应用，包括功函数调节层和阈值电压阈值调节层。例如，它们可以用作p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的偶极移位层。

因此，提供了一种用于在反应室中的基板上形成层的方法。该方法包括施加沉积过程。沉积过程包括向反应器室提供第一前体，该第一前体包括钒。另外，沉积过程包括向反应器室提供第二前体，该第二前体包括选自由钼、钽、铌、铝和硅构成的列表的元素。另外，沉积过程包括向反应器室提供反应物，该反应物包括氮。因此，在基板上形成层。该层包括钒。另外，该层包括选自由钼、钽、铌、铝和硅构成的列表的元素。而且，该层包括氮。

在一些实施例中，将第一前体、第二前体和反应物同时提供至反应器室。

在一些实施例中，将第一前体、第二前体和反应物连续地提供至反应器室。

在一些实施例中，反应物包括氨和/或肼。

在一些实施例中，第一前体包括卤化钒、卤氧化钒和钒有机金属化合物中的一个或多个。

在一些实施例中，第一前体包括卤化钒。

在一些实施例中，第一前体包括VCl₄。

在一些实施例中，第一前体包括β-二酮酸钒。

在一些实施例中，第二前体包括卤化物。

在一些实施例中，第二前体包括氯化物。

在一些实施例中，第二前体包括金属有机化合物和/或氢化物。

在一些实施例中，第二前体包括烷基铝，并且该层包括铝。

在一些实施例中，第二前体包括三甲基铝。

在一些实施例中，第二前体包括卤化铝，并且该层包括铝。

在一些实施例中，第二前体包括三氯化铝。