[發明專利]實現無縫鈷間隙填充的方法

有效

• 申請號: 201480049063.4
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN105518827B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 布尚·N·左普;阿夫耶里諾斯·V·杰拉托斯;博·鄭;雷雨;傅新宇;斯里尼瓦斯·甘迪科塔;柳尚澔;馬修·亞伯拉罕
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 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

1.一種用于沉積金屬層以形成半導體裝置的方法，所述方法包括以下步驟：

執行阻擋層沉積工藝以在形成于基板中的特征結構界定中沉積阻擋層，其中執行阻擋層沉積工藝包括沉積TiN阻擋層或鈦阻擋層；

執行潤濕層沉積工藝以在所述阻擋層上沉積潤濕層；

執行循環金屬沉積工藝以在所述潤濕層上沉積鈷金屬層，包括以下步驟：

將所述基板暴露于沉積前驅物氣體混合物以在所述特征結構界定中沉積所述鈷金屬層的一部分；

將所述鈷金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝或氫退火工藝；

重復將所述基板暴露于沉積前驅物氣體混合物的所述步驟和將所述鈷金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝或氫退火工藝的所述步驟，直至達到所述鈷金屬層的預定厚度；和

將所述鈷金屬層退火。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述基板至少包括高k介電層，所述特征結構界定形成在所述高k介電層中，其中所述鈷金屬層填充在形成于所述高k介電層中的所述特征結構界定中。

3.如權利要求1所述的方法，其中同時執行將所述基板暴露于沉積前驅物氣體混合物以在所述特征結構界定中沉積所述鈷金屬層的一部分的所述步驟和將所述鈷金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝或氫退火工藝的所述步驟。

4.如權利要求1所述的方法，其中將所述鈷金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝的所述步驟包括供應選自氫氣(H₂)、氮氣(N₂)、氨氣(NH₃)和它們的組合中的氣體以降低所述鈷金屬層的所述部分的粗糙度。

5.如權利要求1所述的方法，其中所述沉積前驅物氣體混合物包括含鈷前驅物和還原性氣體。

6.如權利要求1所述的方法，其中所述氫退火工藝包括在向所述鈷金屬層提供熱能的同時供應氣體混合物，所述氣體混合物包括惰性氣體和氫氣(H₂)中的至少一者。

7.如權利要求6所述的方法，其中所述氫退火工藝是在從300攝氏度與500攝氏度之間的溫度，利用從5托至60托的氫壓且以從1000sccm與30000sccm之間的氫流量執行的氫凈化工藝。

8.如權利要求1所述的方法，其中在同一處理腔室中原位執行將所述基板暴露于沉積前驅物氣體混合物以在所述特征結構界定中沉積所述鈷金屬層的一部分的所述步驟和將所述鈷金屬層的所述部分暴露于等離子體處理工藝或氫退火工藝的所述步驟。

9.如權利要求1所述的方法，其中所述潤濕層是通過選自物理氣相沉積(PVD)鈷、化學氣相沉積(CVD)氮化鈦、PVD氮化鈦、CVD釕、PVD釕、PVD鈦的氮化或上述各者的組合中的工藝而沉積的，以防止所述基板與所述鈷金屬層之間發生相互擴散，并增大所述鈷金屬層對所述基板的粘著性。

10.如權利要求1所述的方法，其中所述特征結構界定選自過孔、溝槽、接線和接觸孔。