[發明專利]原子層沉積方法及其結構

有效

• 申請號: 201610900912.3
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN107017156B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李欣怡;蔡承晏;李達元
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/285;H01L29/49
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種半導體器件制造的方法，包括：

在襯底上方形成柵極介電層；

在所述柵極介電層上方沉積功函金屬層，所述功函金屬層為平層；

將所述功函金屬層暴露于外部環境，從而在所述功函金屬層上形成氧化層；

實施所述功函金屬層的基于氟的處理，其中，所述基于氟的處理從所述功函金屬層的頂面去除所述氧化層以形成處理的功函金屬層，所述基于氟的處理包括通過將所述功函金屬層浸泡在包括TiF_x和WF_x中的至少一種的前體中，誘發熱化學反應去除所述氧化層，以減小所述功函金屬層的厚度；以及

在實施所述基于氟的處理之后，在所述處理的功函金屬層上方通過原子層沉積形成與所述處理的功函金屬層共形的另一金屬層，用于去除所述氧化層的所述基于氟的處理為不同于用于形成所述另一金屬層的所述原子層沉積的預處理工藝。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，實施所述基于氟的處理和沉積所述另一金屬層是原位實施的，同時保持所述襯底在真空條件下。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，x在1和6之間。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述功函金屬層包括TiN、TaN、TiAlC、TiAl、TiSiN、TaSi和TiAlN中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，在從200攝氏度至600攝氏度的溫度下，沉積所述功函金屬層。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，在從100℃至1000℃的溫度下實施所述熱化學反應，以及其中，基于氟的金屬前體的流速為100sccm至1000sccm。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述基于氟的處理減小了所述功函金屬層的厚度。

8.一種半導體器件制造的方法，包括：

在襯底上方形成柵極介電層；

在所述柵極介電層上方沉積功函金屬層，所述功函金屬層為平層；

將所述功函金屬層暴露于外部環境，從而在所述功函金屬層上形成氧化層；

實施所述功函金屬層的基于氟的處理，其中，所述基于氟的處理從所述功函金屬層的頂面去除所述氧化層以形成處理的功函金屬層，所述基于氟的處理包括包含等離子體的等離子體處理，所述等離子體是使用基于F的金屬前體生成的，所述基于F的金屬前體包括WF₆，以及其中，通過所述等離子體處理去除所述功函金屬層的所述氧化層，以減小所述功函金屬層的厚度；以及

在實施所述基于氟的處理之后，順序地，在所述處理的功函金屬層上方通過原子層沉積形成與所述處理的功函金屬層共形的另一金屬層，用于去除所述氧化層的所述基于氟的處理為不同于用于形成所述另一金屬層的所述原子層沉積的預處理工藝。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，在從20℃至200℃的溫度下實施所述等離子體處理，其中，所述基于F的金屬前體的流速為5sccm至500sccm，以及其中，等離子體功率為10瓦特至1000瓦特。

10.一種半導體器件制造的方法，包括：

在襯底上方形成柵極介電層；

在所述柵極介電層上方形成阻擋層，所述阻擋層為平層；

將所述阻擋層暴露于外部環境，從而在所述阻擋層上形成氧化物層；

使用基于氟的前體生成等離子體且將所述阻擋層暴露于所述等離子體，所述基于氟的前體包括WF₆；

響應暴露于所述等離子體的所述阻擋層，從所述阻擋層的表面去除所述氧化物層，以減小所述阻擋層的厚度；以及

在去除所述氧化物層之后，順序地，在所述阻擋層上方通過原子層沉積形成與所述阻擋層共形的另一金屬層，用于去除所述氧化物層的處理為不同于用于形成所述另一金屬層的所述原子層沉積的預處理工藝。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述阻擋層包括功函金屬層。