[发明专利]无成核的钨沉积

说明书

本文提供了在不沉积成核层的情况下沉积钨(W)膜的方法。在某些实施方案中，该方法包括在衬底上沉积硼(B)和/或硅(Si)的共形还原剂层。衬底通常包括待用钨填充的特征，其中还原剂层与包括该特征的衬底的形貌共形。然后将还原剂层暴露于含氟钨前体，该前体被还原剂层还原以形成元素钨层。共形还原剂层转化为共形钨层。

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

沉积导电材料(如钨膜)是许多半导体制造过程中重要的一部分。这些材料可被用作水平内连接件、介于相邻金属层之间的通孔、金属层与硅衬底上的设备之间的触点、以及高深宽比特征。随着设备缩小以及更复杂的图案化架构被运用于该产业中，薄钨膜的沉积成为一种挑战。这些挑战包括沉积具有良好台阶覆盖率的低电阻膜。

这里提供所包含的背景与情境描述仅为了一般性呈现本公开的背景的目的。本公开的大部分内容呈现了发明人的成果，且仅是因为该成果被描述于该背景技术部分或在本文其他地方作为背景呈现，这并不意味承认其为现有技术。

发明内容

本文提供了用于形成钨体层的方法。本公开的一个方面涉及一种方法，该方法包括通过以下方式在衬底表面上沉积元素钨体层(a tungsten bulk layer)而不沉积钨成核层：在所述表面上形成包含元素硼(B)的层；以及在形成所述层之后，执行多个将所述衬底暴露于氟化钨化合物和氢(H₂)的交替脉冲的循环，从而在所述表面上形成元素钨体层。在一些实施方案中，所述包含元素硼的层的厚度介于10至50埃之间。在一些实施方案中，所述元素钨体层与表面的界面处的所述B含量不超过10²¹原子/cm³。在一些实施方案中，所述B含量不超过5×10²⁰原子/cm²。在一些实施方案中，所述B含量不超过2×10²⁰原子/cm²。

在一些实施方案中，所述包含元素硼的层基本上由硼组成。在一些实施方案中，所述包含元素硼的层还包含硅。在一些实施方案中，所述层基本上由硼和硅组成。

在一些实施方案中，所述表面是氮化物表面，示例包括氮化钛(TiN)表面。在一些实施方案中，所述表面是氧化物表面。

在一些实施方案中，形成所述包含元素硼的层包括将所述表面暴露于乙硼烷。示例性的暴露时间可以在30到120秒的范围内。在一些实施方案中，形成所述包含元素硼的层包括将所述表面暴露于乙硼烷和硅烷。

在一些实施方案中，在所述包含元素硼的层的形成期间容纳所述衬底的室的室压强介于10托和90托之间。

在一些实施方案中，形成所述包含元素硼的层和执行多个所述循环的操作在同一室中执行。在一些实施方案中，所述方法还包括在形成所述包含元素硼的层之后和在执行多个所述循环之前降低所述室压强。

在一些实施方案中，在所述表面上形成包含元素硼(B)的层包括将所述表面暴露于包含硼(B)和硅(Si)的气体混合物，其中B:Si比率介于1:1和6:1之间。在一些实施方案中，所述气体混合物包括乙硼烷和硅烷。

在一些实施方案中，在所述表面上形成包含元素硼(B)的层包括含硼还原剂的热分解而不在所述表面上吸附所述含硼还原剂。在一些实施方案中，所述元素硼层与所述表面的形貌共形。

还提供了执行这些方法的装置。下面参考附图进一步讨论本公开内容的这些和其他方面。

附图说明

图1A和1B描绘了包括主体钨的示例金属堆叠层。

图2描绘了包括钨的掩埋字线(bWL)结构的示意性示例。

图3A描绘了3D NAND结构中的钨字线的示意性示例。