过渡金属沉积过程和沉积组件的制作方法

本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于在衬底上沉积含过渡金属的材料的方法和组件，以及包含过渡金属的层。

背景技术：

1、半导体器件制造过程通常使用先进的沉积方法来形成金属和含金属层。过渡金属(例如钼)可以具有本领域寻求的许多优点。例如，它们可以用作后段制程(beol)或中段制程(meol)应用中的导体，或者用于埋置电源轨或逻辑应用中的功函数层以及高级存储器应用中的字线或位线。然而，由于过渡金属尤其是钼的正电性，以及其形成氮化物或碳化物相的趋势，通过循环沉积方法沉积高质量的过渡金属薄膜仍具有挑战性。因此，本领域需要替代或改进的方法来沉积包含一种或多种具有少量碳和/或氮的过渡金属的材料。过渡金属卤化物，例如过渡金属碘化物，可以在从图案化到beol金属的各种应用中找到用途。

2、本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的，或者构成现有技术。

技术实现思路

1、提供本
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、本公开的各种实施例涉及沉积过渡金属的方法。

3、在本公开中，公开了通过循环沉积过程在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料的方法。该方法包括在反应室器中提供衬底；以气相将过渡金属前体提供到反应器室中；以及以气相将卤代烷前体提供到反应器室中，以在衬底上形成包含过渡金属和卤素的材料。

4、此外，公开了通过循环沉积过程在衬底上沉积包含过渡金属的材料的方法。该方法包括在反应器室中提供衬底；在基本等于或高于过渡金属前体的分解温度的温度下，以气相将过渡金属前体提供到反应器室中；以及以气相将卤代烷前体提供到反应器室中，以在衬底上形成包含过渡金属的材料。

5、本公开还涉及通过根据本公开的方法制造的过渡金属层。因此，在反应器室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应器室中，并且以气相将卤代烷前体提供到反应器室中，以在衬底上形成包含过渡金属和卤素的材料。此外，根据本公开的过渡金属卤化物可以在沉积金属过渡金属的过程中用作中间化合物。

6、在另一方面，本公开涉及一种包括通过根据本公开的方法沉积的过渡金属的半导体结构。该结构中包含的过渡金属可以作为层沉积。换句话说，它可以是过渡金属层。如本文所用，“结构”可以是或包括本文所述的衬底。结构可以包括覆盖衬底的一层或多层，例如通过根据本公开的方法形成的一层或多层。该结构可以是例如beol的通孔或线，或者meol的接触或局部互连。该结构也可以是栅电极中的功函数层，或逻辑应用中的埋置电源轨，以及高级存储器应用中的字线或位线。

7、在另一方面，一种半导体器件包括通过根据本公开的方法沉积的过渡金属或包含过渡金属和卤素的材料。该器件可以是例如逻辑或存储器件，或者器件中的栅电极。

8、在另一方面，公开了一种沉积组件。沉积组件被构造和布置成在衬底上沉积包括过渡金属或金属和卤素的材料。根据本公开的用于在衬底上沉积包含过渡金属的材料的沉积组件包括一个或多个反应室，其被构造和布置成保持衬底，前体注射器系统，其被构造和布置成以气相将过渡金属前体和卤代烷前体提供到反应室中。沉积组件还包括第一前体容器，其被构造和布置成容纳和蒸发包括过渡金属原子和含碳配体的过渡金属前体，其中过渡金属原子通过碳键合到配体。沉积组件还包括第二前体容器，其被构造和布置成容纳和蒸发卤代烷前体。该沉积组件被构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供过渡金属前体和卤代烷前体，以在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料。

9、在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指出的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由...构成”和“具有”在一些实施例中独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由...组成”或“由...组成”。在本公开中，任何定义的含义在一些实施例中不一定排除普通和习惯的含义。

技术特征：

1.一种通过循环沉积过程在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料的方法，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属选自iv-vi族过渡金属。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属选自vi族过渡金属。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属选自铬、钼、钨、钒和铌。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属前体包含过渡金属原子和含碳配体，其中过渡金属原子通过碳键合到配体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述过渡金属前体的过渡金属原子具有0氧化态。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述含碳配体仅由碳和氧构成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属前体包括mo(co)6。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述卤代烷前体包括碘代烷前体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述碘代烷前体选自1,2-二碘乙烷、碘苯和1-碘代丁烷。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，以交替和顺序的方式将前体提供到反应室中。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，在150-400℃范围内的温度下将所述过渡金属前体提供给所述反应器室。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述卤代烷前体在250-350℃的温度范围内被提供给所述反应器室。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，反应室中的压力在0.1和100托之间。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括向反应室中提供反应物。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述反应物包括h2或nh3。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述过渡金属前体和卤代烷前体以脉冲供应，反应物以脉冲供应，并且在前体和反应物的连续脉冲之间吹扫反应室。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，包含过渡金属的材料作为层沉积在衬底上。

19.一种通过循环沉积过程在衬底上沉积包含过渡金属的材料的方法，该方法包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述过渡金属前体包括mo(co)6。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述过渡金属前体提供到反应室中的温度在约150℃和约450℃之间。

22.一种根据权利要求1所述的方法制造的过渡金属层。

23.根据权利要求22所述的层，其中，所述层是基本连续的或基本无针孔。

24.一种包含根据权利要求1沉积的过渡金属的半导体结构。

25.一种包含根据权利要求1沉积的过渡金属的半导体器件。

26.一种用于在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料的沉积组件，该沉积组件包括：

27.根据权利要求26所述的组件，其中，该组件还包括：

28.根据权利要求26或27所述的组件，其中，所述组件还包括用于控制反应室温度的温度控制器。

技术总结
本公开涉及在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料的方法。本公开还涉及过渡金属层、包括含有过渡金属和卤素的层的结构和器件。在该方法中，通过循环沉积过程将过渡金属和卤素沉积在衬底上，并且该方法包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，以及以气相将卤代烷前体提供到反应室中，以在衬底上形成包含过渡金属和卤素的材料。本公开还涉及用于在衬底上沉积包含过渡金属和卤素的材料的沉积组件。

技术研发人员：E·法姆,C·德泽拉,J·W·梅斯
受保护的技术使用者：ASM IP私人控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21