[發(fā)明專(zhuān)利]用于先進(jìn)互連應(yīng)用的超薄電介質(zhì)擴(kuò)散阻擋層與蝕刻終止層

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580068587.2
• 申請(qǐng)日: 2015-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107112278B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·帕德希;陳一宏;K·陳;A·B·瑪里克;A·T·迪莫斯;M·斯利尼瓦薩恩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L23/532;C23C16/30;C23C16/452;C23C16/455
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

在此所述的實(shí)施例一般涉及含硅與鋁層的形成。在此所述的包法可包括：將基板定位在工藝腔室的處理區(qū)域中；輸送工藝氣體到該處理區(qū)域，該工藝氣體包含含鋁氣體與含硅氣體；活化反應(yīng)物氣體，該反應(yīng)物氣體包含含氮?dú)怏w、含氫氣體、或上述的組合物；輸送該反應(yīng)物氣體到該工藝氣體以產(chǎn)生沉積氣體，該沉積氣體將含硅與鋁層沉積在該基板上；及凈化該處理區(qū)域。可執(zhí)行上述步驟一或更多次以沉積蝕刻終止層。

技術(shù)領(lǐng)域

在此所述的實(shí)施例一般涉及半導(dǎo)體制造。更具體地說(shuō)，在此公開(kāi)的實(shí)施例涉及含硅與鋁層。

背景技術(shù)

自半導(dǎo)體器件在數(shù)十年前首先被引進(jìn)之后，這樣的半導(dǎo)體器件幾何結(jié)構(gòu)在尺寸上已經(jīng)急劇地減小。自從那時(shí)起，集成電路已經(jīng)一般遵循兩年/一半尺寸規(guī)則(常稱(chēng)為摩爾定律)，這意味著安裝在芯片上的器件的數(shù)量每?jī)赡陼?huì)加倍。現(xiàn)今的制造工廠常規(guī)地制造具有0.35μm以及甚至0.25μm特征尺寸的器件，并且明日的工廠很快將制造具有甚至更小幾何結(jié)構(gòu)的器件。

隨著持續(xù)的器件縮小化，互連RC延遲持續(xù)上升。在解決此挑戰(zhàn)的一些努力之中，一種努力是減少由電介質(zhì)擴(kuò)散阻擋層所貢獻(xiàn)的電容。這可通過(guò)降低介電常數(shù)或?qū)嶓w上減薄阻擋物來(lái)達(dá)到。各種方式存在著權(quán)衡(trade-off)。

低介電常數(shù)(低k)阻擋物是一般較不致密的材料，這會(huì)限制它們的作為對(duì)抗氧化、濕氣滲透、與銅擴(kuò)散的強(qiáng)健阻擋物的能力。另一方面，實(shí)體上減薄阻擋物受到薄層作為有效蝕刻終止層的能力的限制，尤其是考慮到干法蝕刻工藝的微負(fù)載與非均勻性。在這種上下文中，傳統(tǒng)的SiCN或SiOC基阻擋物/蝕刻終止層已經(jīng)達(dá)到它們的縮小極限。

為了持續(xù)縮小有效電容同時(shí)能給予適當(dāng)蝕刻終止保護(hù)，已考慮了SiCN或SiOC與替代材料的雙層，該替代材料的干法蝕刻選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SiCN/SiOC。從這個(gè)視角看，氮化鋁(AlN)是引人注目的替代材料。AlN具有對(duì)于超低k(ULK)蝕刻的優(yōu)秀的選擇性、良好的絕緣性質(zhì)、以及8～9的合理的介電常數(shù)。然而，盡管AlN是良好的蝕刻終止層，但它不是氣密的。相反地，SiCN或SiN是氣密的，但它們的蝕刻終止能力受到限制。

所以，存在著對(duì)用于BEOL工藝的新的層的需求。

發(fā)明內(nèi)容

在此所述的實(shí)施例一般提供形成蝕刻終止層或蝕刻終止疊層的方法。通過(guò)將硅與鋁二者并入到相同層內(nèi)，蝕刻終止層或疊層可被形成為相較于一般的阻擋層具有改善的密度、改善的氣密性、和更低的應(yīng)力。可通過(guò)沉積多個(gè)層來(lái)達(dá)到期望厚度。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種沉積層的方法可包括以下步驟：將基板定位在工藝腔室的處理區(qū)域中；輸送工藝氣體到該處理區(qū)域，該工藝氣體包含含鋁氣體與含硅氣體；活化反應(yīng)物氣體，該反應(yīng)物氣體包含含氮?dú)怏w、含氫氣體、或上述的組合物；輸送該反應(yīng)物氣體到該工藝氣體以產(chǎn)生沉積氣體，該沉積氣體將含硅與鋁層沉積在該基板上；及凈化該處理區(qū)域。

在另一實(shí)施例中，一種沉積層的方法可包括以下步驟：將基板定位在工藝腔室的處理區(qū)域中；將含硅層沉積在該基板上，該沉積包含以下步驟：輸送第二工藝氣體到該處理區(qū)域，該第二工藝氣體包含含硅氣體；活化第二反應(yīng)物氣體，以產(chǎn)生經(jīng)活化的第二反應(yīng)物氣體，該反應(yīng)物氣體包含含氮?dú)怏w、含氫氣體、或上述的組合物；輸送該經(jīng)活化的第二反應(yīng)物氣體到該第二工藝氣體以產(chǎn)生第二沉積氣體；及凈化該處理區(qū)域；將含鋁層沉積在該基板上，該沉積包含以下步驟：輸送第一工藝氣體到該處理區(qū)域，該第一工藝氣體包含含鋁氣體；活化第一反應(yīng)物氣體，以產(chǎn)生經(jīng)活化的第一反應(yīng)物氣體，該反應(yīng)物氣體包含含氮?dú)怏w、含氫氣體、或上述的組合物；輸送該經(jīng)活化的反應(yīng)物氣體到該工藝氣體以產(chǎn)生沉積氣體；及凈化該處理區(qū)域；及提供后沉積處理，該后沉積處理結(jié)合該含鋁層與該含硅層。

在另一實(shí)施例中，一種器件可包括：基板，該基板具有暴露表面，該暴露表面具有被形成在該暴露表面中的一或更多個(gè)特征；及形成在該暴露表面上的蝕刻終止層，該蝕刻終止層包含Al、Si與N化合物。

附圖說(shuō)明