[发明专利]形成沉积在元素金属膜上的含钼膜的方法

说明书

提供了形成含钼膜的方法。该方法包括例如在小于或等于约400℃的第一温度下在基材表面上热沉积第一膜，以及例如在大于约400℃的第二温度下在该第一膜的至少一部分上热沉积该含钼膜(第二膜)。该第一膜可以包含元素金属，例如钨、钼、钌、或钴。该第二膜包含含钼前体和还原剂的反应产物。

技术领域

本发明涉及用于形成沉积在元素金属膜上的含钼膜的方法。

背景技术

使用各种前体来形成薄膜，并且已经采用多种沉积技术。此类技术包括反应溅射、离子辅助沉积、化学气相沉积(CVD)(也称为金属有机CVD或MOCVD)和原子层沉积(也称为原子层外延)。CVD和ALD方法越来越多地被使用，因为它们具有增强的组成控制、高的膜均匀性和有效的掺杂控制的优点。此外，CVD和ALD方法对与现代微电子设备相关的高度非平面几何形状提供了杰出的共形(conformal)步骤覆盖率。

CVD为化学方法，其中使用前体以在基材表面上形成薄膜。在典型的CVD方法中，使前体在低压或环境压力反应室中通过基材(例如，晶片)表面。前体在基材表面上反应和/或分解，从而产生沉积材料的薄膜。等离子体可用于帮助前体反应或用于改善材料特性。通过使气流通过反应室来去除挥发性副产物。可能难以控制沉积膜厚度，因为其取决于许多参数(比如温度、压力、气流体积和均匀性、化学消耗效应、和时间)的协调。

ALD是用于薄膜沉积的化学方法。它是基于表面反应的自限制性的、顺序的、独特的膜生长技术，其可提供精确厚度控制并将由前体提供的材料的共形薄膜沉积到不同组成的表面基材上。在ALD中，在反应期间分离前体。使第一前体通过基材表面，从而在基材表面上产生单层。从反应室泵送出任何过量的未反应前体。然后使第二前体或共反应物通过基材表面并与第一前体反应，从而在基材表面上的第一形成的膜单层上形成第二膜单层。等离子体可用于帮助前体或共反应物反应或用于改善材料品质。重复此循环以产生期望厚度的膜。

薄膜并且特别是含金属的薄膜具有多种重要的应用，比如在纳米技术和半导体设备的制造中。此类应用的实例包括电容器电极、栅电极、粘合剂扩散阻挡层和集成电路。

微电子部件尺寸的不断减小已经增加了对改进的薄膜技术的需要。进一步，在逻辑和存储器半导体制造中，需要沉积钼作为下一代金属电极和帽或衬层。虽然低电阻率钼膜可以通过ALD或CVD在较高温度(例如，大于400℃)下使用H₂还原钼卤化物(比如MoCl₅)或卤氧化物(比如MoO₂Cl₂)进行沉积，但此类钼膜可能由于长的成核延迟而遭受在氧化物和氮化物表面上很少或没有生长或分散的岛生长。可以使用乙硼烷作为成核层来沉积硼，但使用乙硼烷可能导致硼污染以及不均匀沉积。因此，需要用于在含金属衬层上形成含钼膜的方法，其可以实现具有改进的钼成核的较低电阻率膜。

发明内容

因此，本文提供了在基材上形成含钼膜的方法。该方法包括在小于或等于约400℃的第一温度下在基材表面上热沉积包含元素金属的第一膜。该元素金属可以是钨、钼、或其组合。该方法进一步包括在大于约400℃的第二温度下在该第一膜的至少一部分上热沉积第二膜。该第二膜包含含钼前体与还原剂的反应产物。

在其他实施方案中，本文提供了在基材上形成含钼膜的另一种方法。该方法包括在小于或等于约400℃的第一温度下在基材表面上热沉积包含元素金属的第一膜。该元素金属可以选自由以下组成的组：钌、钴、及其组合。该方法进一步包括在大于约400℃的第二温度下在该第一膜的至少一部分上热沉积第二膜。该第二膜包含含钼前体与还原剂的反应产物。

从下面的具体实施方式中，包括上面概述的实施方案的特定方面的其他实施方案将是显而易见的。

附图说明

图1是展示MoO₂Cl₂的重量(％)对比温度的热重分析(TGA)数据的图示。