[發明專利]實現無縫鈷間隙填充的方法

有效

• 申請號: 201380014720.7
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN104205302B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 布尚·N·左普;阿夫熱里諾·V·杰拉托斯;博·鄭;雷宇;付新宇;斯里尼瓦斯·甘迪科塔;尚浩·于;馬修·亞伯拉罕
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/31;H01L21/205;H01L21/8238
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國,趙靜

1.一種沉積接觸金屬層以用于形成半導體器件中的接觸結構的方法，包括：

進行循環金屬沉積工藝以在基板上沉積接觸金屬層，包括：

使所述基板暴露于包括含鈷前驅物和還原氣體的沉積前驅物氣體混合物，以在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分；

使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝；以及

重復使所述基板暴露于包括含鈷前驅物和還原氣體的沉積前驅物氣體混合物的步驟以及使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的步驟，直到達到所述接觸金屬層的預定厚度；以及

對設置在所述基板上的所述接觸金屬層進行退火。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述含鈷前驅物是丁基乙炔六羰基二鈷(CCTBA)，且所述還原氣體是氫氣(H₂)。

3.如權利要求1所述的方法，進一步包括：

在進行循環金屬沉積工藝之前，供應包括NH₃的預處理氣體以對所述基板進行預處理。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述基板包括設置在所述基板上的至少一個含硅層，且所述至少一個含硅層中形成有多個開口，其中所述接觸金屬層填充在形成于所述含硅層中的所述開口中。

5.如權利要求1所述的方法，其中對設置在所述基板上的所述接觸金屬層進行退火的步驟進一步包括：

供應氣體混合物，所述氣體混合物包括惰性氣體和氫氣(H₂)的至少一種，同時提供熱能至所述接觸金屬層。

6.如權利要求1所述的方法，進一步包括：

重復進行循環金屬沉積工藝的步驟和對設置在所述基板上的所述接觸金屬層進行退火的步驟，直到達到所述接觸金屬層的預定厚度。

7.如權利要求1所述的方法，其中使所述基板暴露于包括含鈷前驅物和還原氣體的沉積前驅物氣體混合物以在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分的步驟與使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的步驟是同時進行的。

8.如權利要求1所述的方法，其中使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的步驟包括供應選自下述組的一種氣體：氫氣(H₂)、氮氣(N₂)、氨氣(NH₃)和上述氣體的組合，以降低所述接觸金屬層的所述部分的粗糙度。

9.如權利要求1所述的方法，進一步包括：

進行阻擋層沉積工藝以在基板上沉積阻擋層；

進行潤濕層沉積以在所述基板上沉積潤濕層。

10.如權利要求9所述的方法，進一步包括：

重復進行循環金屬沉積工藝的步驟和對設置在所述基板上的所述接觸金屬層進行退火的步驟，直到達到所述接觸金屬層的預定厚度。

11.如權利要求9所述的方法，其中所述潤濕層是利用選自下述組的一種工藝沉積而得：PVD?Co工藝、CVD?TiN工藝、PVD?TiN工藝、CVD?Ru工藝、PVD?Ru工藝、PVD?Ti的氮化反應或上述工藝的組合，以防止所述基板與所述接觸金屬層之間的相互擴散作用且提高所述接觸金屬層對所述基板的粘著力。

12.一種沉積接觸金屬層以形成半導體器件中的接觸結構的方法，包括：

進行阻擋層沉積工藝以在基板上沉積阻擋層；

進行潤濕層沉積工藝以在所述基板上沉積潤濕層；

在所述潤濕層上進行退火工藝；

進行金屬沉積工藝以在所述基板上沉積接觸金屬層，通過使所述接觸金屬層暴露于沉積前驅物氣體混合物而在所述基板上沉積所述接觸金屬層的一部分；

使所述接觸金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝；以及

對設置在所述基板上的所述接觸金屬層進行退火。

13.如權利要求12所述的方法，其中所述進行潤濕層沉積包括沉積未氧化的Ti層或TiN層、CVD?Co層或PVD?Co層。

14.如權利要求12所述的方法，其中所述進行金屬沉積工藝包括沉積PVD?Co層、CVD?Co層或CVD?W層。