为至少约60°C，更佳为约 60°C至约85°C，例如约65°C。预热的金属前驱物比起室溫下的金属前驱物更能彻底留在载 气中。在沉积工艺期间，基板或基板基座的示例溫度为约200°C至约800°C，较佳约350°C至 约550°C，更佳约400°C至约500°C。沉积腔室虽有局部变化，但溫度类似基板溫度。沉积腔 室具有受控环境，该环境经加压成约1毫托耳至约100托耳，较佳约1托耳至约10托耳，更 佳约2托耳至约5托耳。在其它实例中，应理解本文所述的工艺也可采用其它溫度和压力。 引连施例1 :阳-ALD
[0103] 利用阳-ALD工艺沉积粗层至基板上。基板和基板基座经加热达约250°C。在 PE-ALD循环期间，基板相继接触面化粗前驱物（TaFe)、氣气净化气体、氨等离子气体而产生 等离子、和氣气净化气体。PE-ALD循环使基板接触粗前驱物气体约5秒及接触净化气体约 2秒，然后接触氨气，W 400瓦在氨气中产生等离子并接触基板长达10秒。粗前驱物气体的 流率为在约250sccm的氣气载气中占约3sccm的TaFs。经过20次循环后（每次循环沉积 厚度约0. 5埃的粗材料且持续约20秒），将于基板上沉积最终厚度约10埃的粗材料。
[0104] 经组成分析发现，等离子接触约20秒后，平均层厚度100埃的粗材料的电阻率将 小于200 Ji Q -cm,例如130 Ji Q -cm至小于200 Ji Q -cm。沉积层具有大于15. 5/立方厘米 的密度、0相粗结构、和小于5%的氧原子量与小于1%的氣原子量。在一些区域中，部分 平均层厚度100埃的区域的电阻率小于IOOy Q-cm,运些区域可认为是纯粗。 。…引连施例2 :ALD 阳106] 利用ALD工艺沉积碳化侣给层至基板上。基板和基板基座经加热达约500°C。在 ALD循环期间，基板相继接触面化给前驱物化fCU、氮气净化气体、侣前驱物（S乙基侣 灯EA)、S叔下基侣灯TBA)及/或S甲基侣灯MA))、和第二氮气净化气体。ALD循环使基板 接触给前驱物气体约10秒、氮气净化约10秒，接着使基板接触TEA及/或TTBA 5秒，然后 氮气净化5秒。给前驱物气体的流率为在约250sccm的氣气载气中占约2sccm的HfCl4。 TEA及/或TTBA前驱物的流率为约30毫克/分钟。经过100次循环后（每次循环沉积厚度 约2至约3埃的侣化给且持续约20秒），将于基板上沉积最终厚度约200至300埃的侣化 给材料。经组成分析发现，平均层厚度100埃的碳化给材料的电阻率将小于1000 y Q-cm, 例如800至900 y Q -cm。沉积层具有约35原子％的给、约15原子％的侣、约45原子％的 碳和约5原子％的氧。 7]连施例3 :阳-ALD
[0108] 利用ALD工艺沉积侣化给层至基板上。基板和基板基座经加热达约500°C。在ALD 循环期间，基板相继接触面化给前驱物化fCl4)、氮气净化气体、侣前驱物（S乙基侣（TEA) 及/或S叔下基侣灯TBA))、和第二氮气净化气体，并在一或多次ALD循环后，接触氨等离 子。ALD循环使基板接触给前驱物气体约10秒、氮气净化约10秒，接着使基板接触TEA及 /或TTBA 5秒，然后氮气净化5秒。给前驱物气体的流率为在约250sccm的氣气载气中占 约2sccm的HfCl4。侣前驱物的流率为约30毫克/分钟。等离子气体W 2000sccm的流率 引进，且等离子产生约10秒。 W连施例4 :阳-ALD
[0110] 利用ALD工艺沉积侣化给层至基板上。基板和基板基座经加热达约500°C。在ALD 循环期间，基板相继接触面化给前驱物化fcu、氮气净化气体、等离子工艺、侣前驱物（S 乙基侣（TEA)及/或S叔下基侣（TTBA))、和第二氮气净化气体。ALD循环使基板接触给前 驱物气体约10秒、氮气净化10秒，接着使基板接触氨等离子约5秒、使基板接触侣前驱物5 秒，然后进行氮气净化5秒。给前驱物气体的流率为在约250sccm的氣气载气中占约2sccm 的HfCl4。侣前驱物的流率为约30毫克/分钟。等离子气体W 2000sccm的流率引进，且等 离子产生约10秒。 阳111] 连施例5 :ALD
[0112] 利用ALD工艺沉积碳化粗层至基板上。基板和基板基座经加热达约550°C。在100 次ALD循环期间，基板相继接触面化粗前驱物（TaCle)、氮气净化气体、乙締前驱物和第二氮 气净化气体。ALD循环使基板接触粗前驱物气体约5秒、氮气净化2秒，接着使基板接触乙 締5秒，然后氮气净化2秒。粗前驱物气体的流率为在约250sccm的氣气载气中占约2sccm 的化Cl日。乙締前驱物的流率为约lOOOsccm。公认乙締会与TaCl日反应而形成C2H4CI2,抽走 C2H4CI2后将留下TaC膜。经过100次循环后（每次循环沉积厚度小于约1埃的碳化粗且持 续约14秒），将于基板上沉积最终厚度约100埃的碳化粗材料。Ta/C比率为约0. 90。 阳11引 连施例6 :脉冲式CVD
[0114] 利用脉冲式化学气相沉积工艺沉积碳化粗层至基板上。在100次循环期间，基板 相继接触面化粗前驱物（TaCle)、氮气净化气体、乙締前驱物和第二氮气净化气体。 。"引连施例7 :ALD
[0116] 利用脉冲式化学气相沉积工艺沉积娃化粗层至基板上。在100次ALD循环期间， 基板相继接触面化粗前驱物（TaCle)、氮气净化气体、硅烷前驱物及/或二硅烷、和第二氮气 净化气体。基板和基板基座经加热达约425°C。公认硅烷会与化Cls反应而形成Si 2H2CI2 或肥1，随后抽走SizHzClz或肥1后将留下化Si膜。形成的娃化粗膜具有1. 75的化/Si比 率。在一类似实施例中，通过把溫度降低至约350°C，可得0. 90的化/Si比率。 阳117] 连施例8 :ALD
[0118] 利用脉冲式化学气相沉积工艺沉积碳化侣粗层至基板上。在100次ALD循环期 间，基板相继接触面化粗前驱物（TaCls)、氮气净化气体、侣前驱物（S乙基侣（TEA))、和第 二氮气净化气体。公认TEA会与化Cle反应而形成烷基氯化侣，随后抽走烷基氯化侣后将留 下化CxAly膜。基板和基板基座经加热达约300°C。形成的碳化侣粗层具有约1. 00的化/ C比率。沉积层具有约37. 60原子％的粗、约15. 50原子％的侣和约37. 50原子％的碳。
[0119] 在一类似实施例中，通过把溫度提高至约350°C，可得约0. 90的化/C比率。W 350°C的沉积溫度沉积的碳化侣粗膜具有约36. 35原子％的粗、约17. 80原子％的侣和约 40. 25原子％的碳。
[0120] 借着再次把溫度提高至约400°C，可得约0. 79的化/C比率。在400°C的溫度下沉 积的沉积层具有约33. 30原子％的粗、约22. 30原子％的侣和约42. 30原子％的碳。 阳121]虽然本发明W特定实施例为例说明，但本领域技术人员将理解如溫度、压力、膜厚 等反应条件和沉积气体顺序当可加W改变且涵盖于内。例如，相继沉积工艺可具有不同的 初始顺序。初始顺序可包括将粗前驱物气体引入处理腔室前，使基板接触含氮气体。此外， 除了当作触点的扩散阻障层外，碳氮化粗层还可用于其它电路特征结构。故本发明的保护 范围不应W前述实施方式为基础，而是应W权利要求所界定的范围为准，该范围包括所有 均等物范围。
[0122] 虽然本发明的实施例已掲露如上，然在不脱离本发明的基本范围内，当可修改而 得本发明的其它和进一步的实施例，因此本发明的保护范围视权利要求所界定者为准。
【主权项】
1. 一种处理基板的方法，包含下列步骤： 沉积介电材料； 于所述介电材料上沉积功函数材料；以及 沉积金属栅极材料至所述功函数材料上，其中所述功函数材料是通过使具有化学式 至少一种金属卤化物前驱物与硅烷前驱物反应而沉积的硅化钽，其中Μ是钽，X是选 自由氟、氯、溴或碘所组成的组，而y是3至5。2. 如权利要求1的方法，其中所述金属栅极材料是钨。3. 如权利要求2的方法，其中X是氟。4. 如权利要求1的方法，其中所述功函数材料共形沉积在形成于所述介电材料中的特 征结构上。5. 如权利要求1的方法，其中所述介电材料具有大于10的介电常数。6. 如权利要求1的方法，其中沉积所述功函数材料包含下列一或多次连续循环： 将金属卤化物前驱物引入处理腔室中，以在所述基板上形成第一层； 使用净化气体来清除所述金属卤化物前驱物； 将包括所述硅烷前驱物的无氮反应气体引入所述处理腔室中，以在所述第一层上形成 第二层；以及 使用所述净化气体来清除所述无氮反应气体。7. -种处理基板的方法，包含下列步骤： 在基板上的介电材料中形成特征结构；以及 通过以下步骤在所述特征结构上形成功函数材料： 将第一前驱物引入处理腔室中，所述第一前驱物具有化学式MXy，其中Μ是钽，X是氟、 氯、溴和碘中的至少一个，而y是3至5， 在引入所述第一前驱物之后，将第一净化气体引入所述处理腔室中，以及 在引入所述第一净化气体之后，将包括硅烷前驱物的无氮反应气体引入所述处理腔室 中。8. 如权利要求7的方法，其中所述第一前驱物是五氯化钽，并且所述无氮反应气体是 硅烷前驱物。9. 如权利要求7的方法，其中所述无氮反应气体不含碳。10. -种处理基板的方法，包含下列步骤： 沉积具有大于10的介电常数的介电材料； 于所述介电材料中形成特征结构； 在所述介电材料中的所述特征结构上共形沉积功函数材料；以及 沉积金属栅极材料至所述功函数材料上，其中所述功函数材料是通过使具有化学式 MX^至少一种金属劍七物前驱物反应而沉积的硅化钽，其中Μ是钽，X是选自由氟、氯、溴 或碘所组成的组，而y是3至5。11. 如权利要求10的方法，其中所述金属栅极材料是钨。12. 如权利要求10的方法，其中所述功函数材料是通过等离子体增强沉积工艺而沉积 的。13. 如权利要求10的方法，其中沉积所述功函数材料包含下列一或多次连续循环： 将金属卤化物前驱物引入处理腔室中，以在所述基板上形成第一层； 使用净化气体来清除所述金属卤化物前驱物； 将无氮反应气体引入所述处理腔室中，以在所述第一层上形成第二层；以及 使用所述净化气体来清除所述无氮反应气体。14. 如权利要求1的方法，其中所述至少一种金属卤化物前驱物与氢气反应。15. 如权利要求7的方法，其中所述无氮反应气体不含金属。
【专利摘要】本发明的实施例大致提供沉积含金属材料和其组成物的方法。方法包括沉积工艺，其利用气相沉积工艺形成金属、金属碳化物、金属硅化物、金属氮化物和金属碳化物衍生物，包括热分解、化学气相沉积(CVD)、脉冲式CVD或原子层沉积(ALD)。在一实施例中，提供处理基板的方法，该方法包括沉积介电常数大于10的介电材料、于介电材料内形成特征结构定界、共形沉积功函数材料至特征结构定界的侧壁和底部上、以及沉积金属栅极填充材料至功函数材料上，以填充特征结构定界，其中功函数材料通过使化学式为MXy的至少一金属卤化物前驱物反应而沉积，其中M为钽、铪、钛和镧，X为选自由氟、氯、溴或碘所组成的组的卤化物，y为3至5。
【IPC分类】H01L21/285, H01L21/28, C23C16/32, C23C16/455, H01L21/8238, C23C16/42, C23C16/06, H01L21/768
【公开号】CN105390381
【申请号】CN201510688559
【发明人】赛沙德利·甘古利, 斯里尼瓦斯·甘迪科塔, 雷宇, 卢欣亮, 刘相浩, 金勋, 保罗·F·马, 张梅, 梅特伊·马哈贾尼, 帕特丽夏·M·刘
【申请人】应用材料公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2011年4月25日
【公告号】CN102918636A, CN102918636B, US8642468, US9048183, US20110263115, US20140120712, WO2011139642A2, WO2011139642A3