[发明专利]包含钼的膜的气相沉积

说明书

提供了用于在衬底上形成包含钼的薄膜的气相沉积过程。在一些实施例中，该过程包括多个沉积循环，其中衬底分别与包含卤化钼的气相钼前体、包含CO的第一反应物和包含H₂的第二反应物接触。在一些实施例中，薄膜包括MoC、Mo₂C或MoOC。在一些实施例中，衬底另外与氮反应物接触，并且沉积包括钼、碳和氮的薄膜，例如MoCN或MoOCN。

技术领域

本申请总体涉及用于形成包含钼的膜的气相沉积过程。包含钼碳的薄膜可以通过循环气相沉积过程沉积，比如原子层沉积，例如使用CO和H₂作为还原剂。

背景技术

氮化钛(TiN)是半导体工业中最广泛使用的材料之一，因此被沉积用于许多目的，例如衬里、阻挡/粘附层等。然而，TiN膜具有相对较高的电阻率，并且不能扩展到用于高级IC节点的更高p金属功函数要求。碳化钼膜可以替代TiN膜。然而，利用卤化反应物形成钼膜的沉积过程通常具有蚀刻或污染其它材料的缺点。

发明内容

一方面，提供了沉积包含钼的薄膜的气相沉积方法。在一些实施例中，薄膜包括钼和碳，比如通过气相沉积过程提供的碳化钼(MoC、Mo₂C)薄膜、碳氧化钼(MoOC)薄膜、碳氧氮化钼(MoOCN)薄膜或碳氮化钼(MoCN)薄膜。在一些实施例中，沉积过程是原子层沉积(ALD)过程。

在一些实施例中，一种用于在反应空间中的衬底上形成包含钼的薄膜(比如包含钼和碳的薄膜)的气相沉积过程包括多个沉积循环，该沉积循环包括使衬底与包含气相钼前体(比如卤化钼)的第一反应物接触，随后使衬底与例如包含碳和氧(比如CO)的气相第二反应物和包含氢(比如H₂)的气相第三反应物接触。沉积循环可以重复两次或更多次，以形成包含钼的薄膜。在一些实施例中，薄膜包括钼和碳。在一些实施例中，衬底交替且顺序地与第一反应物、第二反应物和第三反应物接触。在一些实施例中，衬底与第一反应物接触，随后同时与第二和第三反应物接触。

在一些实施例中，薄膜是MoC、Mo₂C或MoOC薄膜。在一些实施例中，薄膜是MoOCN或MoCN薄膜。在一些实施例中，薄膜是钼薄膜。

在一些实施例中，钼前体是卤化钼，比如MoCl₅、MoBr₂或MoI₃。在一些实施例中，钼前体是卤氧化钼，比如MoOCl₄或MoO₂Cl₂。

在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是钼前体、第二反应物和第三反应物。在一些实施例中，沉积循环中使用的仅有反应物是钼前体、CO和H₂。

在一些实施例中，沉积过程还包括使衬底与一种或多种附加反应物接触。在一些实施例中，第四反应物包含氮，例如包含NH₃的第四反应物。在一些实施例中，第四反应物包含氧。在一些实施例中，衬底与氧反应物比如H₂O、O₃、H₂O₂、N₂O、NO₂或NO接触。在一些实施例中，在衬底与第一反应物接触之后并且在衬底与第二和第三反应物接触之前，衬底与第四反应物接触。在一些实施例中，衬底在与第一、第二和第三反应物接触之后与第四反应物接触。

在一些实施例中，沉积循环按顺序包括使衬底与包含钼前体的第一反应物接触，使衬底与第二反应物(比如CO)接触以及使衬底与第三反应物(比如H₂)接触。在一些实施例中，沉积循环按顺序包括使衬底与第一前体接触，随后同时使衬底与第二和第三反应物接触。在一些实施例中，第三反应物还包括NH₃。在一些实施例中，衬底单独与包含NH₃的第四反应物接触。

在一些实施例中，钴薄膜沉积在含钼薄膜上。