[發(fā)明專利]使用四碘化鈦前體低溫沉積純鈦薄膜的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510514930.3
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105390370B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 思魯提·維韋克·托姆貝爾;伊斯達(dá)克·卡里姆;桑杰·戈皮納特;丹耐克·邁克爾
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01J37/32
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 樊英如;李獻(xiàn)忠

提供了使用四碘化鈦前體低溫沉積純鈦薄膜的方法和裝置，具體提供了在低溫下沉積高度保形和純的鈦薄膜的方法。方法包括將襯底暴露于四碘化鈦，吹掃室，將襯底暴露于等離子體，吹掃室，并重復(fù)這些操作。在低于約450℃的低溫下沉積鈦膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，更具體涉及使用四碘化鈦前體低溫沉積純鈦薄膜的方法和裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造工藝通常涉及鈦或含鈦化合物的沉積。通常，鈦薄膜已通過物理氣相沉積濺射方法沉積。隨著半導(dǎo)體器件縮小以及更小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，縮小的特征尺寸使得高度保形的和純的鈦膜的沉積更有挑戰(zhàn)性。增大的深寬比能夠?qū)е绿卣鞅砻娴牟煌暾碾A梯覆蓋，導(dǎo)致半導(dǎo)體設(shè)備的阻隔性能差。沉積鈦薄膜所使用的其它方法由于所使用的前體導(dǎo)致鈦膜具有雜質(zhì)，或?qū)е聼犷A(yù)算問題。

發(fā)明內(nèi)容

本文提供了沉積鈦或含鈦化合物的方法。一個(gè)方面包括通過在低于約450℃的溫度下使用原子層沉積循環(huán)在半導(dǎo)體襯底上沉積鈦，其中每個(gè)循環(huán)包括：(i)將所述襯底暴露于四碘化鈦，(ii)吹掃所述室，(iii)將所述襯底暴露于點(diǎn)燃的等離子體，以及(iv)吹掃所述室；以及重復(fù)(i)至(iv)直至在所述襯底上沉積了期望厚度的鈦。每個(gè)循環(huán)可沉積具有厚度為約的鈦。

在各種實(shí)施方式中，所述方法還包括在將所述襯底暴露于四碘化鈦之前，預(yù)清潔所述襯底。在一些實(shí)施方式中，在整個(gè)(i)至(v)，將所述襯底暴露于載氣。所述載氣可從如下群組中選擇：氬氣、氫氣、和它們的組合。所述等離子體可以遠(yuǎn)程地或在所述室中產(chǎn)生。

在各種實(shí)施方式中，所述方法還包括將所沉積的鈦退火以形成硅化鈦。在一些實(shí)施方式中，在(i)中將所述襯底暴露于四碘化鈦介于1秒和約30秒之間的持續(xù)時(shí)間，在(ii)和(iv)中吹掃所述襯底，每個(gè)持續(xù)時(shí)間為介于1秒和5秒之間，并且在(iii)中將所述襯底暴露于等離子體介于1秒和10秒之間的持續(xù)時(shí)間。

在一些實(shí)施方式中，所沉積的鈦具有小于約1％的污染物，或小于約0.1％的污染物。在一些實(shí)施方式中，所沉積的鈦具有至少約4.0克/立方厘米的膜密度。所沉積的鈦可具有介于約70％至約100％之間的階梯覆蓋。在一些實(shí)施方式中，所述室壓強(qiáng)可介于約0.1乇與約20乇之間。在一些實(shí)施方式中，在所述襯底上的所述特征可以具有介于約3∶1與約10∶1之間的深寬比。

在各種實(shí)施方式中，所述方法還包括在低于約450℃的溫度下使用原子層沉積循環(huán)沉積氮化鈦，其中每個(gè)循環(huán)包括：(i)將所述襯底暴露于四碘化鈦，(ii)吹掃所述室，(iii)將所述襯底暴露于含氮?dú)怏w并點(diǎn)燃等離子體；以及(iv)吹掃所述室；以及重復(fù)(i)至(iv)直至在所述襯底上沉積了期望厚度的鈦。在一些實(shí)施方式中，所述含氮?dú)怏w從如下群組中選擇：氮?dú)狻睔狻㈦潞桶贰?/p>

另一方面涉及一種用于在半導(dǎo)體襯底上沉積鈦的裝置，其中所述裝置包括：反應(yīng)室，其包括用于保持所述襯底的底座；至少一個(gè)出口，其用于耦接至真空；一個(gè)或多個(gè)處理氣體入口，其耦接至一個(gè)或多個(gè)前體源；射頻(RF)產(chǎn)生器；以及用于控制所述裝置中的操作的控制器。所述控制器包括用于以下操作的機(jī)器可讀指令：(a)將所述反應(yīng)室中的所述底座的溫度設(shè)置為低于約450℃的溫度，(b)將四碘化鈦導(dǎo)入所述室，(c)吹掃所述室，(d)向所述室中提供等離子體，以及(e)吹掃所述室，以及(f)重復(fù)(b)至(e)。

在一些實(shí)施方式中，所述指令被配置在(b)至(e)的每個(gè)循環(huán)中沉積約的鈦。在一些實(shí)施方式中，所述控制器還包括用于以下操作的機(jī)器可讀指令：(g)將四碘化鈦導(dǎo)入所述室，(h)吹掃所述室，(i)向所述室中提供等離子體，(j)將含氮?dú)怏w導(dǎo)入所述室，以及(k)吹掃所述室；以及(1)重復(fù)(g)至(k)。在一些實(shí)施方式中，所述氣體從如下群組中選擇：氮?dú)狻睔狻㈦潞桶贰?/p>

這些和其他方面將在下文進(jìn)一步參考附圖來說明。

附圖說明

圖1示出根據(jù)各種實(shí)施方式的沉積鈦的方法中的操作的工藝流程圖。