沉积钒金属的方法、结构、器件和沉积组件技术

本公开涉及半导体器件的制造，具体涉及在衬底上形成钒金属的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供钒前体，并且以气相向反应室提供还原剂，以在衬底上形成钒金属。本公开还涉及由该方法形成的结构和器件，以及沉积组件。以及沉积组件。以及沉积组件。

【技术实现步骤摘要】
沉积钒金属的方法、结构、器件和沉积组件


[0001]本公开总体涉及集成电路制造领域中的半导体处理方法和系统。更具体地，本公开涉及通过沉积过程沉积钒金属和含钒金属层的方法和系统，以及包含钒金属的结构和器件。

技术介绍

[0002]半导体器件例如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的扩展已导致集成电路的速度和密度的显著提高。然而，常规的器件扩展技术面临着未来技术节点的巨大挑战。
[0003]钒金属可能具有本领域中寻求的许多优点。然而，正电性金属的元素膜的生长本质上是具有挑战性的，已知的解决方案很少，所有这些都具有显著的局限性。它们还原成元素形式通常需要不寻常的条件或基于等离子体的方法。钒金属层属于这一类，尽管难以沉积这种材料的高质量层，但存在显著的潜在应用。
[0004]在本部分中阐述的任何讨论(包括问题和解决方案的讨论)已包括在本公开中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专利技术制造时是已知的或以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0005]该
技术实现思路
可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。该
技术实现思路
不一定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。
[0006]钒金属层可用于例如前端线(FEOL)应用，包括作为栅极金属、作为源极/漏极接触材料、作为硅化物接触层，或者甚至作为阈值电压(Vt)调谐层中的部件。钒金属也可以在例如金属接触中用作后端线(BEOL)导电金属。它可以用作互连材料，例如作为种子层、粘合层、阻挡层或作为金属填料。
[0007]本公开的各种实施例涉及形成含钒金属材料和包含钒金属的层的方法。本公开的实施例还涉及使用这种方法形成的结构和器件，以及用于执行根据本公开的方法和/或用于形成结构和/或器件的沉积组件。总的来说，本公开的各种实施例提供了形成含钒金属材料和层的改进方法，所述含钒金属材料和层表现出本领域寻求的性能。
[0008]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，比如根据根据本公开的方法形成的一层或多层。
[0009]在本公开中，变量的任意两个数字可以构成该变量的可行范围，并且指示的任何范围可以包括或排除端点。此外，指示的变量任何值(不管它们是否用“约”指示)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、中值、代表性、多数等。此外，在本公开中，在一些实施例中，术语“包括”、“由
…
构成”和“具有”独立地指“通常或广泛地包括”、“包含”、“基本由
…
构成”或“由
…
构成”。在本公开中，在一些实施例中，任何定义的含义不一定排除普通和习惯含义。
附图说明
[0010]所包括的附图用于提供对本公开的进一步理解并构成本说明书的一部分，附图示出了示例性实施例，并与描述一起帮助解释本公开的原理。在图中：
[0011]图1A和1B示出了根据本公开的方法的实施例。
[0012]图2以示意方式描绘了根据本公开的包括含钒金属层的结构。
[0013]图3以示意方式呈现了根据本公开的沉积设备。
具体实施方式
[0014]下面提供的方法、结构、器件和设备的示例性实施例的描述仅仅是示例性的且仅是为了说明的目的。以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或包含所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中陈述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或者可以彼此分开应用。
[0015]本公开涉及一种在衬底上沉积钒金属的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，以气相在反应室中提供钒前体，以及以气相向反应室提供还原剂，以在衬底上形成钒金属。在本公开中，钒主要或在一些实施例中基本完全或完全作为元素金属沉积。因此，在一些实施例中，钒的氧化态为零。
[0016]在一些实施例中，钒金属作为含钒金属层沉积。如本文所用，“含钒金属层”可以是包含元素形式的钒的材料层。因此，钒的氧化态可能为零。含钒金属层可以包括额外的元素，比如氧等。在一些实施例中，含钒金属层可以包括相当大比例的除钒之外的其他元素。因此，含钒金属层包括钒金属、基本由其或由其构成。
[0017]在一些实施例中，含钒金属层可以是种子层。种子层可用于增强另一层的沉积。种子层可以包括两种金属以形成二元合金，或者三种金属以形成三元合金，或者四种金属以形成四元合金。可以选择合金成分来优化种子层的抗氧化性、粘附性或其他性能。合金中使用的金属可以包括但不限于锆、铬、钛和钌。在一些实施例中，可以使用其他过渡金属来替代或补充上述金属。钒合金的示例是不同比例的钒铬、钒钛和钒钌。
[0018]如本文所用，术语“层”和/或“膜”可以指任何连续或非连续的结构和材料，比如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，层和/或膜可以包括二维材料、三维材料、纳米颗粒或甚至部分或全部分子层或部分或全部原子层或原子和/或分子簇。膜或层可以包括具有针孔的材料或层，针孔可以至少部分连续。种子层可以是用于增加另一种材料成核速率的非连续层。然而，种子层也可以基本或完全连续。
[0019]在一些实施例中，含钒金属层可以包括例如钒的80、90、95或99原子百分比(原子％)。在一些实施例中，含钒金属层可以基本由或者由钒构成。在一些实施例中，含钒金属层可以基本由或者由钒金属构成。由钒金属构成的层可以包括可接受量的杂质，比如氧、碳、氯或其他卤素，和/或氢，其可以来源于用于沉积含钒金属层的一种或多种前体。如本文所用，钒金属是指钒的元素形式，即氧化态为零的钒元素。
[0020]在一些实施例中，含钒金属层的钒含量为从至少1.0原子百分比(原子％)到至多99.5原子％，或从至少3.0原子％到至多97.0原子％，或从至少5.0原子％到至多95.0原子％，或从至少10.0原子％到至多90.0原子％，或从至少20.0原子％到至多80.0原子％，或
从至少30.0原子％到至多70.0原子％，或从至少40.0原子％到至多60.0原子％。
[0021]在一些实施例中，含钒金属层可以包含从0.05原子百分比(原子％)到99.0原子％，或从3.0原子％至97.0原子百分比，或从5.0原子百分比至95.0原子百分比，或从10.0原子百分比至90.0原子百分比，或从20.0原子百分比至80.0原子百分比，或从30.0原子百分比至70.0原子百分比，或从40.0原子百分比至60.0原子百分比氧和/或碳和/或氮和/或其他附加元素。
[0022]衬底可以是可用于形成或可在其上形成结构、器件、电路或层的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他第四族材料，比如锗，或者其他半导体材料，比如第二
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第六族或第三
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第五族半导体材料，并且可以包括在块体材料之上或之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在衬底上沉积钒金属的方法，该方法包括：在反应室中提供衬底；以气相向反应室提供钒前体；以及以气相向反应室提供还原剂，以在衬底上形成钒金属。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钒前体包括无机化合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钒前体包括有机化合物。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述钒前体包括钒烷基酰胺基化合物或钒二烷基酰胺基化合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包括氢。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包括氮。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述还原剂包括肼或其衍生物，或者其中，所述还原剂包括二氮烯基化合物。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述还原剂包括烷基肼或二烷基肼。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包括有机金属化合物。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包括有机分子。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂包括铝。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述还原剂包括氢化铝(AlH3)或氢化铝的中性配体加合物。13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述还原剂包括含Al
‑
H键的氨基络合物或含Al
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H键的酰胺络合物。14.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积过程交替地和顺序地在反应室中提供钒前体和还原剂，并且在反...

【专利技术属性】
技术研发人员：C德泽拉，EJ希罗，谢琦，GA沃尼，P德明斯基，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：