沉积锰和氮化锰的方法
【专利摘要】本文描述含锰膜以及用于提供含锰膜的方法。将含锰膜掺杂Co、Mn、Ru、Ta、Al、Mg、Cr、Nb、Ti或V允许含锰膜的铜阻挡性质增强。本文还描述提供具有包括硅酸锰的第一层和包括含锰膜的第二层的膜的方法。
【专利说明】沉积锰和氮化锰的方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体涉及半导体装置中的阻挡层和形成此类阻挡层的方法。更 具体地，本发明的实施方式涉及包括锰、氮化锰（MnNx)、硅酸锰和选定的掺杂剂的膜。
【背景技术】
[0002] 微电子装置（诸如半导体或集成电路）能够包括数百万的电子电路装置，诸如晶 体管、电容器等等。为了进一步增加集成电路上装置的密度，希望有甚至更小的特征尺寸。 为了实现这些较小的特征尺寸，必须减少导电接线、过孔和互连线（interconnect)、栅极等 等的尺寸。多级互连结构的可靠形成对于增加电路密度和质量也是必需的。制造技术的发 展己使得能够使用铜用于导电接线、互连线、过孔和其他结构。然而，随着特征尺寸的减小 和铜用于互连的使用增加，互连结构中的电子迁移成为待克服的较大障碍。
[0003]氮化钽（TaN)为膜厚度大于10A的铜阻挡，其中膜为连续的。然而，由于Ta原子 直径约为4A，因此厚度约为5A的TaN膜不是连续的。对于需要更薄的TaN的较小节点，TaN 本身可为不连续的膜，由此限制TaN的铜阻挡性质。当前的方法包括TaN层的顶部上的Ta 层，所述Ta层用作铜的润湿层并提供阻挡膜的连续性。然而，对于较小的节点（小于32nm)， 此方法导致较大的线路电阻，因此不是适当的解决方法。
[0004]物理气相沉积（PVD)的氮化钽（TaN)为用于铜互连中的扩散阻挡的标准材料。由 于铜与TaN的不良粘附，因此钽衬垫亦用于增强互连结构的耐久性。随着铜互连的尺寸正 减少至次2〇纳米（sub- 2〇mn)，PVD TaN阻挡的非保形性质加上Ta衬垫已引起诸如铜间隙 填充空隙和局线路电阻的问题。原子层沉积（ALD)TaN正用作具有较好的保形性的先进技 术；然而，ALD TaN的膜质量仍然需要明显改良。
[0005]因此，在本发明所属的【技术领域】存在对于可作为有效铜阻挡的薄层的需求。
【发明内容】
[Γ06] λ?本5明的一个或更多个实施方式涉及形成含麵的方法。提供基板，将所述基板 f f 齢黯麵属化合_含麵。含猛有 机金属化合物具有以下化学式：
[0007]
【权利要求】
1· 一种形成含锰膜的方法，所述方法包括以下步骤： 提供基板；和 、将所述基板暴露于第一前驱物和反应物，所述第一前驱物包括含锰有机金属化合物以 沉积含f孟膜，其中所述含锰有机金属化合物的化学式如下：
其中每一个A为独立地选自碳或硅，且每一个β为独立地选自氢、甲基、取代的烷烃或 未取代的烷烃、支链烷烃或非支链烷烃、取代的烯烃或未取代的烯烃、支链烯烃或非支链烯 烃、取代的炔烃或未取代的块烃、支链炔烃或非支链炔烃或取代的芳烃或未取代的芳烃。
2. -种用于在微电子装置中形成互连的方法，所述方法包括以下步骤： 提供基板，所述基板包括介电层，所述介电层设置在所述基板上，所述介电层具有开 口，所述开口允许导电至下层， 将所述基板暴露于第一前驱物和反应物，所述第一前驱物包括含锰有机金属化合物以 在所述介电层的至少一部分上沉积含锰膜，其中所述含锰有机金属化合物的化学式如下：
其中每一个Α为独立地选自碳或硅且每一个R为独立地选自氢、甲基、取代的烷烃或 未取代的烷烃、支链烷烃或非支链烷烃、取代的烯烃或未取代的烯烃、支链烯烃或非支链烯 烃、取代的炔烃或未取代的炔烃、支链炔烃或非支链炔烃或取代的芳烃或未取代的芳烃；和 在所述含锰膜上方沉积导电材料，所述导电材料亦可位于所述开口上方，所述开口允 许导电至下层。
3. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中每一个A为氮。
4. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中每一个R基团为甲基。
5. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述反应物为氨和氢中的一种或更多种。
6. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述含锰有机金属化合物包括双[双（三 甲基娃院基）氣基]猛。
7. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述含锰膜进一步包括一种或更多种掺杂 剂，所述一种或更多种掺杂剂选自Co、Mn、Ru、Ta、Al、Mg、Cr、Nb、Ti和V。
8. 如权利要求7所述的方法，其中通过将所述基板暴露于第二前驱物和反应物来包括 所述掺杂剂，所述第二前驱物包括化合物，所述化合物包括所述掺杂剂元素。
9. 如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述基板实质上同时暴露于所述第一前 驱物和反应物。
10. 如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述基板依次暴露于所述第一前驱物 和反应物。
11. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述锰膜为ΜηΝχ且X在约0. 1至约3的 范围内。
12. 如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：处理所述ΜηΝχ膜以产生硅酸锰。
13. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中硅酸锰沉积在所述基板上。
14. 如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述含猛膜在小于约2nm的厚度处为连 续的。
15. 如前述任一项权利要求所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述基板暴露于不 同于所述第一前驱物的第二前驱物和可选择地暴露于不同于所述反应物的第二反应物。
【文档编号】H01L21/318GK104221132SQ201380019857
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2012年4月13日
【发明者】汤静, 李哲峰, 马伯方, 戴维·汤普森 申请人:应用材料公司