通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法技术

公开了一种通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法。所述方法可以包含：使所述衬底与包括金属有机前体的第一气相反应物接触，所述金属有机前体包括选自由以下组成的群组的金属：铂、铝、钛、铋、锌和其组合。所述方法还可以包含：使所述衬底与包括四氧化钌的第二气相反应物接触，其中所述含钌膜包括钌

【技术实现步骤摘要】
通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法
[0001]本申请是2018年2月14日提交的PCT申请PCT/IB2018/000192进入中国国家阶段的专利技术专利申请201880088965.7号(专利技术名称：通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法)的分案申请。


[0002]本公开大体上涉及通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法，并且尤其涉及采用金属有机前体和四氧化钌沉积含钌膜的方法。

技术介绍

[0003]先进技术节点中的半导体装置制造工艺一般需要用于形成含金属膜(例如，含钌膜)的现有技术沉积方法。
[0004]用于沉积含金属膜的常见必需条件为沉积工艺极其保形。举例来说，通常需要保形的沉积以便在包含高纵横比特征的三维结构上方均匀地沉积含金属膜。用于沉积含金属膜的另一常见要求为沉积工艺能够沉积在较大衬底区域上方连续的超薄膜。在含金属膜为导电的特定情况下，可能需要优化沉积工艺以产生低电阻导电膜。
[0005]循环沉积工艺，例如原子层沉积(ALD)和循环化学气相沉积(CCVD)，向反应腔室中依序引入一种或多种前体(反应物)，其中前体以依序自限性的方式一次一种在衬底的表面上反应。已经证实循环沉积工艺产生具有极佳保形性和原子级厚度控制的含金属膜。
[0006]可利用循环沉积方法来沉积金属合金。举例来说，可通过原子层沉积工艺利用包含第一金属的第一前体和包含第二金属的第二前体沉积金属合金。因此，用于沉积金属合金的方法和包含一种或多种金属合金的半导体装置结构为合乎期望的。
[0007]除了金属合金之外，循环沉积方法可用于沉积金属氧化物。举例来说，可利用包含金属的第一前体和包含氧组分的第二前体通过原子层沉积来沉积金属氧化物。三元金属氧化物对于下一代装置可尤其有价值。然而，用于形成三元金属氧化物的常见沉积工艺可能需要三种单独前体，例如第一金属前体、第二金属前体以及含有氧组分的前体。因此，用于沉积金属氧化物，且确切地说三元金属氧化物的改进方法为合乎期望的。

技术实现思路

[0008]提供本概述是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中进一步详细描述这些概念。本概述并非打算标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非打算用于限制所要求保护的主题的范围。
[0009]在一些实施例中，提供了通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法。所述方法可以包括：使衬底与包括金属有机前体的第一气相反应物接触，金属有机前体包括选自由以下组成的群组的金属：铂、钯、铝、钛、铋、锌和其组合；以及使衬底与包括四氧化钌的第二气相反应物接触；其中含钌膜包括钌
‑
铂合金、钌
‑
钯合金或三元氧化钌中的至少一种。
[0010]出于概述本专利技术和所实现的优于现有技术的优点的目的，在本文上述内容中描述
了本专利技术的某些目标和优点。当然，应了解，未必所有所述目标或优点都可以根据本专利技术的任何特定实施例来实现。因此，举例来说，所属领域的技术人员将认识到，本专利技术可按实现或优化本文中教示或表明的一个优点或一组优点的方式体现或实行，而未必实现本文中可能教示或表明的其它目标或优点。
[0011]所有这些实施例都打算处于本文所公开的本专利技术的范围内。对于所属领域的技术人员来说，这些和其它实施例将从参考附图的某些实施例的以下详细描述变得显而易见，本专利技术不限于所公开的任何一或多个特定实施例。
附图说明
[0012]虽然本说明书以特定指出并明确地要求保护被视为本专利技术实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可以根据本公开的实施例的某些实例的描述更容易地确定本公开的实施例的优点，在附图中：
[0013]图1说明根据本公开的实施例的示范性循环沉积方法的工艺流程；
[0014]图2说明根据本公开的实施例沉积的包含含钌膜的半导体装置结构的横截面示意图；
[0015]图3说明经配置以进行本公开的方法的反应系统的示意图。
具体实施方式
[0016]尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员将了解，本专利技术延伸超出本专利技术特定公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，打算本专利技术所公开的范围不应受限于下文所描述的特定公开实施例。
[0017]本文中呈现的说明不打算作为任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅是用以描述本公开的实施例的理想化图示。
[0018]如本文所用，术语“循环沉积”可指向反应腔室中依序引入前体(反应物)以在衬底上方沉积膜并包含如原子层沉积和循环化学气相沉积的沉积技术。
[0019]如本文所用，术语“循环化学气相沉积”可指其中衬底依序暴露于两种或更多种挥发性前体的任何工艺，所述挥发性前体在衬底上反应和/或分解以产生所需沉积。
[0020]如本文所用，术语“衬底”可以指可以使用的，或其上可以形成装置、电路或膜的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括但不限于晶片、玻璃、聚合物、塑料、固体物质、纤维和粉末。
[0021]如本文所用，术语“原子层沉积”(ALD)可以指在工艺腔室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。通常，在每个循环期间，将前体化学吸附到沉积表面(例如，衬底表面或先前沉积的底层表面，如来自前一ALD循环的材料)，由此形成不易与额外前体反应的单层或亚单层(即，自限性反应)。其后，如果必要，可随后将反应物(例如，另一前体或反应气体)引入到工艺腔室中以用于将被化学吸附的前体转化为沉积表面上的所需材料。通常，此反应物能够与前体进一步反应。此外，还可在每个循环期间利用吹扫步骤来在被化学吸附的前体的转化之后从工艺腔室去除过量的前体和/或从工艺腔室去除过量的反应物和/或反应副产物。此外，当使用一种或多种前体组合物、反应性气体和吹扫气体(例如，惰性载气)的交替脉冲进行时，如本文所用，术语“原子层沉积”还意在包含由相关术
语，如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ALE)、分子束外延(MBE)、气体源MBE或有机金属MBE和化学束外延所指定的工艺。
[0022]如本文所用，术语“膜”和“薄膜”可以指通过本文所公开的方法沉积的任何连续或非连续结构和材料。例如，“膜”和“薄膜”可以包含2D材料、纳米棒、纳米管或纳米粒子，或甚至部分或完整分子层或者部分或完整原子层或原子和/或分子簇。“膜”和“薄膜”可以包括具有针孔，但仍然是至少部分连续的材料或层。
[0023]如本文所用，术语“金属有机”或“有机金属”可互换使用并且可以指含有金属物种的有机化合物。有机金属化合物可被认为是具有直接金属
‑
碳键的金属有机化合物亚类。
[0024]贯穿本公开实施例给出了多种实例材料，应注意，针对实例材料中的每一种所给出的化学式不应理解为限制性的，并且给出的非限制性实例材料不应受限于所给出的实例化学计量。
[0025]本公开包含可以用于沉积含钌膜的方法，并且确切地说，用于沉积钌
‑
铂合金、钌
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过循环沉积工艺在衬底上沉积含钌膜的方法，所述方法包括：使所述衬底与包括金属有机前体的第一气相反应物接触；以及使所述衬底与包括钌的第二气相反应物接触；在使所述衬底与第一气相反应物接触之后执行第一额外加工步骤，其中所述第一额外加工步骤包括使衬底与含氧等离子体接触或使衬底与第三气相反应物接触，其中，所述第三气相反应物包括有机前体，其中所述含钌膜包括钌和铂、钯、铝、钛、铋、锌、钡和钴中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属有机前体包括选自由钡、钴及其组合组成的组的金属。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属有机前体包括选自铂、钯、铝、钛、铋、锌及其组合组成的组的金属。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含钌膜包括钌
‑
铂合金、钌
‑
钯合金或三元氧化钌中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在使衬底与第一气相反应物接触之后使衬底与第四气相反应物接触，所述第四气相反应物包括额外的有机前体。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述额外有机前体包括具有通式OHC
‑
R4 CHO的醛，其中R4是直链或支链C1
‑
C20饱和或不饱和烃。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述额外有机前体包括具有通式R5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：根特大学，
类型：发明
国别省市：