[发明专利]用于在衬底上形成钼薄膜的方法

说明书

一种在衬底上形成含钼材料的工艺，其中在气相沉积条件下使所述衬底与二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)蒸气接触以将所述含钼材料沉积于所述衬底上。有利地，稳健工艺并不需要利用成核剂预处理所述衬底。在某些实施例中，所述工艺例如通过例如脉冲化学气相沉积CVD或ALD等的CVD技术引起钼的本体沉积。

技术领域

本发明涉及含钼材料的气相沉积。确切来说，本发明涉及二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)作为前体用于此类沉积的用途。

背景技术

钼由于其极高熔点、较低热膨胀系数、较低电阻率和较高热导率的特征而逐渐用于制造半导体装置中，包括用于扩散阻挡层、电极、光罩、大功率电子衬底、低电阻栅极和互连件中。

此类效用已激励人们努力实现用于此类应用的钼薄膜的沉积，其表征为沉积薄膜的高保形性和高沉积速率以适应有效的大批量制造操作。此转而为研发适用于气相沉积操作的改进的钼源试剂以及利用此类试剂的改进非工艺参数做出努力。

五氯化钼最常用作含钼材料的化学气相沉积的钼源。然而，仍需要实现以更高沉积速率来沉积含钼材料以适应有效的大批量制造操作。

发明内容

本发明涉及含钼材料的气相沉积，且更确切来说，涉及二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)作为源试剂用于此类气相沉积的用途，以及涉及采用二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)作为源试剂的工艺和装置。

在一个方面中，本发明提供一种在衬底上形成含钼材料的工艺，其包含在气相沉积条件下使衬底与二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)蒸气接触以将含钼材料沉积于衬底上。

在各种实施例中，本发明涉及一种在衬底上形成含钼材料的方法，其包含通过气相沉积工艺利用二氯二氧化钼(MoO₂Cl₂)前体以及例如氢的还原化合物来沉积钼和/或氧化钼，以在衬底上产生含钼材料。

有利地，在本发明的工艺中，可在小于约400℃的温度下沉积钼，其使得所述工艺能够用于制造逻辑装置。此类逻辑装置由于在钼沉积之前与现有装置结构的兼容性而具有挑战。

此外，较高钼沉积速率降低工具时间和加工成本。我们还发现，由于暴露于钼前体(MoO₂Cl₂)，所述工艺引起氮化钛蚀刻减少。减少的TiN蚀刻是所需的，因为装置中导电所需的横截面积可由于额外TiN呈现不太需要补偿在钼沉积步骤期间蚀刻的任何锡而减少。最后，需要避免TiN蚀刻，这是由于其可能产生非均一装置性能。在一个实施例中，TiN蚀刻的程度小于约

因此形成的薄膜具有小于1％氧，或小于0.1％氧，由大于99％钼组成，且拥有大于95％、大于99％或接近100％的保形性，如例如通过截面透射电子显微术成像技术所测定，以及在的薄膜厚度下小于或等于20μΩ·cm的电阻率。

本发明的其它方面、特征和实施例将从随后的说明书和所附权利要求书更加充分明显。

附图说明

图1为展示通过所公开的方法形成于微电子装置上的钼(Mo)薄膜的纵横比和保形性的薄膜图示。

图2为各种钼前体的薄膜电阻率相比于薄膜厚度的比较。

图3为在D-TiN试片上进行钼化学气相沉积的氮化钛(TiN)蚀刻速率相比于衬底温度的曲线图。

图4描绘随用于脉冲CVD Mo沉积的衬底温度而变化的Mo厚度和电阻率。