[发明专利]包括无氟钨阻挡层的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种形成钨层的方法，所述方法包括以下步骤：

利用无氟钨源在衬底之上形成无氟碳化钨层；

执行氢等离子体处理来将无氟碳化钨层中的碳含量基于无氟碳化钨层中所含的总原子数降低至25至35at％；

在所述无氟碳化钨层之上形成体钨层以获得包括所述无氟碳化钨层和所述体钨层的叠层；以及

将所述叠层退火以进一步将所述叠层中所含的碳含量基于所述叠层中所含的总原子数降低至10至15at％。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述无氟钨源包括钨和碳。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述无氟钨源包括钨、碳和氮。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述无氟钨源选自包括以下组员的组中：二羰基(η5-甲基-环戊二烯基)亚硝酰钨C₈H₇NO₃W、双(t-丁基亚胺基)双(二甲基胺基)钨C₁₂H₃₀N₄W、及其组合。

5.如权利要求1所述的方法，其中，利用原子层沉积来形成所述无氟碳化钨层。

6.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述无氟碳化钨层包括以下步骤：

将所述无氟钨源吸附到所述衬底；

净化未吸附的无氟钨源；

对吸附到所述衬底的无氟钨源执行氢等离子体处理来形成所述无氟碳化钨层；以及

净化任何未反应的反应物或反应副产物。

7.如权利要求1所述的方法，其中，利用六氟化钨气体来形成所述体钨层。

8.如权利要求1所述的方法，其中，利用原子层沉积或化学气相沉积来形成所述体钨层。

9.如权利要求1所述的方法，其中，在氮气氛中执行所述退火。

10.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤：

利用含有碳的无氟钨源在衬底之上形成无氟碳化钨层；

执行氢等离子体处理来将无氟碳化钨层中所含的碳含量基于无氟碳化钨层中所含的总原子数降低至25至35at％；

在所述无氟碳化钨层之上形成钨成核层；

在所述钨成核层之上形成体钨层以获得包括所述无氟碳化钨层、所述钨成核层和所述体钨层的叠层；以及

将所述叠层退火以进一步将所述叠层中所含的总碳含量基于所述叠层中所含的总原子数降低至10至15at％。

11.如权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

将退火的叠层图案化来形成叠层图案。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述叠层图案是栅极、接触插塞、金属线或位线。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述无氟钨源是包括钨和碳的化合物或包括钨、碳和氮的化合物。

14.如权利要求10所述的方法，其中，所述无氟钨源选自包括以下组员的组中：二羰基(η5-甲基-环戊二烯基)亚硝酰钨C₈H₇NO₃W、双(t-丁基亚胺基)双(二甲基胺基)钨C₁₂H₃₀N₄W、及其组合。

15.如权利要求10所述的方法，其中，利用原子层沉积来形成所述无氟碳化钨层。

16.如权利要求10所述的方法，其中，形成所述无氟碳化钨层包括以下步骤：

将所述无氟钨源吸附到所述衬底；

净化未吸附的无氟钨源；

对吸附到所述衬底的无氟钨源执行氢等离子体处理来形成所述无氟碳化钨层；以及

净化任何未反应的反应物或反应副产物。

17.如权利要求10所述的方法，其中，利用六氟化钨作为钨源来形成所述钨成核层和所述体钨层。

18.如权利要求10所述的方法，其中，利用原子层沉积或化学气相沉积来形成所述钨成核层和所述体钨层。

19.如权利要求10所述的方法，其中，在氮气氛中执行所述退火。